行业方案 · 钢铁2026 方案

人工智能与大模型
在钢铁行业的应用场景

25 个生产场景,附降本增效测算与实施路径

  • 2~4 亿元/年合计潜在效益(800 万吨钢厂)
  • 25~50 元/吨钢折合吨钢效益
  • 20%~30%首年试点可实现比例

面向钢铁企业管理层、生产 / 技术 / 设备 / 能源 / 信息化负责人

关键指标

应用 AI 前后的关键指标

左侧为行业现状,右侧为应用后的目标值,取自行业公开案例与工程经验,为参考区间。

表面缺陷检出率 人工看板 70~85% ≥95%
高炉燃料比 靠工长经验,班间波动大 -3~8 kg/t
吨钢综合能耗 月底算账,事后调整 -1~3%
非计划停机 定期检修 + 人工点检 -20~40%
故障定位时间 小时级 分钟级
查一份规程 30 分钟 1 分钟
生产日报 每天 1~2 小时 10 分钟
系统接口开发 人工映射数周 周期 -60%

场景总览

25 个应用场景

按五类 AI 能力分组。每个场景写明现状与痛点、解决方案、目标指标和实施条件,点击条目查看详情。

能力一 视觉感知与多模态识别 5 个场景
能力二 逻辑推理与问题解决 5 个场景
能力三 代码与软件工程 5 个场景
能力四 自然语言理解与知识管理 5 个场景
能力五 数据建模与预测预警 5 个场景

能力一 · 5 个场景

视觉感知与多模态识别

钢厂里大量判断靠“看”:看板面、看火焰、看钢号、看人有没有戴安全帽、看皮带有没有跑偏。人眼会疲劳、会漏、各人标准不一,而工业相机加深度学习模型可以 7×24 小时保持同一标准,多模态大模型还能让现场人员用一句话定义新的识别规则,不再依赖厂家改程序。本章 5 个场景覆盖质量、工艺、物流、安全与巡检。

视觉感知与多模态识别
1.1

带钢 / 钢板表面质量在线检测与缺陷分级

看板面不再靠眼睛:检出率 ≥95%,误报减半

带钢 / 钢板表面质量在线检测与缺陷分级 现场
带钢 / 钢板表面质量在线检测与缺陷分级 示意

现状与痛点

  • 高速产线人工看板面漏检多,夜班疲劳、判级因人而异
  • 传统表检仪误报多、不认新缺陷,阈值调松等于没用
  • 辊印等缺陷追溯靠经验,停机排查代价高

AI 解决方案

  • 关键位置线阵相机 + 光源,上下表面全覆盖成像
  • 深度学习实时识别划伤、辊印、压入、边裂,自动判级封锁
  • 按周期性反推缺陷机架与辊子,大模型小样本学新缺陷
≥95%缺陷检出率
-50%误报率
-20~30%质量异议

实施条件单条产线 3~6 个月,前 1~2 个月积累缺陷样本

1.2

转炉炉口火焰识别终点辅助判断与出钢下渣检测

把炉长“看火”的经验,变成每一炉都稳定的命中率

转炉炉口火焰识别终点辅助判断与出钢下渣检测 现场
转炉炉口火焰识别终点辅助判断与出钢下渣检测 示意

现状与痛点

  • 终点碳温靠炉长看火焰,一次倒炉命中率不高,补吹多耗多
  • 出钢下渣靠人眼盯,渣厚大则回磷、夹杂、合金收得率低
  • 经验在人脑里,班与班差异大

AI 解决方案

  • 炉口 / 出钢口高温防护摄像头,采集火焰形态、亮度、光谱
  • 火焰特征 + 副枪 / 烟气数据融合,滚动预报终点碳温
  • 红外识别渣流比例,超阈值报警并联动挡渣 / 摇炉
+5~10一次倒炉命中率(百分点)
-30%补吹率
2~5 元/t综合降本

实施条件2~4 个月,先旁路提示、后联动

1.3

钢坯 / 钢卷 / 棒材标识识别与物料自动跟踪

混坯混卷归零,盘库从两天变两小时

钢坯 / 钢卷 / 棒材标识识别与物料自动跟踪 现场
钢坯 / 钢卷 / 棒材标识识别与物料自动跟踪 示意

现状与痛点

  • 坯号 / 卷号靠人工核对,看错即混坯混卷、改判、索赔
  • 库区找料靠人跑,行车凭记忆吊料
  • 月底停产点数,账实不符是常态

AI 解决方案

  • 辊道 / 行车 / 库区相机 OCR 识别喷号、钢印、二维码,与 MES 自动比对
  • 行车定位 + 视觉跟踪,库位图实时更新
  • 固定相机 / 激光自动盘库,输出账实差异清单
≥99.5%识别准确率
→ 0混坯混卷事故
1~2 小时盘库时间(原 1~2 天)

实施条件利旧行车与辊道加装相机,2~3 个月

1.4

厂区作业安全智能监控(人员行为与危险区域)

违章在发生的那一秒被拦住,而不是事后追责

厂区作业安全智能监控(人员行为与危险区域) 现场
厂区作业安全智能监控(人员行为与危险区域) 示意

现状与痛点

  • 高温、煤气、行车、铁路危险区域多,安全员盯不过来
  • 不戴安全帽、闯入吊物下方等习惯性违章靠事后追责改不了
  • 一次伤亡事故 = 停产整顿 + 罚款 + 追责

AI 解决方案

  • 利旧现有摄像头,视觉模型识别 PPE、闯入、倒地、吊物下方站人
  • 联动广播、声光、门禁、行车减速,第一时间干预
  • 自然语言定义新规则,一天上线,无需厂家开发
≥90%违章识别准确率
-60%违章次数(3 个月内)
1 天新规则上线周期

实施条件利旧摄像头即可起步,1~2 个月上线首批规则

1.5

皮带通廊 / 原料场无人化巡检与料堆盘点

几公里皮带通廊机器 24 小时巡,人只处理异常

皮带通廊 / 原料场无人化巡检与料堆盘点 现场
皮带通廊 / 原料场无人化巡检与料堆盘点 示意

现状与痛点

  • 通廊几公里、粉尘大,人工巡检一趟几小时,出事才发现
  • 皮带撕裂一次损失几十万,托辊高温是常见火灾隐患
  • 料场盘点靠估,账实差几个点很正常

AI 解决方案

  • 轨道机器人 / 固定相机 + 红外 + 声纹,识别跑偏、撕裂、托辊高温异响
  • 无人机 / 激光三维扫描料堆,自动算体积、比账面
  • 巡检数据形成设备健康档案,托辊按状态更换
-50%皮带事故停机
-50~70%巡检工时
±2%盘点精度

实施条件需机器人轨道 / 相机条件与无人机许可,3~4 个月

能力二 · 5 个场景

逻辑推理与问题解决

高炉怎么调、配料怎么配、煤气怎么分、钢水怎么排、矿石什么时候买,这些是钢厂最值钱的决策,也是最依赖老师傅经验的地方。AI 的价值不是替代工长,而是把上千个数据点和几十条约束同时算清楚,把“凭感觉”变成“有依据”,并用大模型把结论讲成现场听得懂的话。本章 5 个场景是全文效益最集中的部分。

逻辑推理与问题解决
2.1

AI 高炉炉况推演与黑箱诊断系统

提前 2~4 小时看见炉况异常,燃料比降 3~8 kg/t

AI 高炉炉况推演与黑箱诊断系统 现场
AI 高炉炉况推演与黑箱诊断系统 示意

现状与痛点

  • 上千测点靠工长盯屏,悬料、崩料、管道发现时已晚半天
  • 各班操作风格不一,燃料比与铁水成分波动大
  • 老工长经验难传承,新工长成长要 3~5 年

AI 解决方案

  • 接入十字测温、静压、冷却壁、风口图像、料批、成分等全量数据
  • 机理 + 数据混合模型:提前 1~2 h 预报 [Si] / 温度,2~4 h 预警异常
  • 定量给出风温、富氧、喷煤、布料建议,大模型翻译成工长语言
3~8 kg/t燃料比降低
≥85%[Si] 预报命中率(±0.1%)
2~4 h炉况异常提前预警

实施条件需 6~12 个月历史数据,建模验证 4~8 个月;单座 2500 m³ 高炉年效益 1,500~2,000 万元

2.2

大模型炼钢精准配料与成本极小化系统

每一炉都算最优配比:合金成本降 2~5 元/吨

大模型炼钢精准配料与成本极小化系统 现场
大模型炼钢精准配料与成本极小化系统 示意

现状与痛点

  • 装入比、造渣料、合金靠经验和静态表,价格天天变配比不变
  • 为保成分下限习惯“多加一点”,钢铁料每多 1 kg/t 就是 3 元/t
  • 钢种越多经验越不够,窄成分控制缺工具

AI 解决方案

  • 以成分、温度、碱度、成本为目标,混合整数规划求每炉最优配比
  • 机器学习修正合金收得率、终点氧、温降等实际参数
  • 大模型读取实时价格与库存,给方案并解释原因,一键下发
2~5 元/t合金成本降低(普碳钢)
2~5 kg/t钢铁料消耗降低
≥98%成分命中率

实施条件需转炉 / 精炼二级数据与合金价格接口,3~5 个月;800 万吨钢厂年效益 3,000~8,000 万元

2.3

智能全厂水电气煤气能源平衡系统

煤气少放散、电按峰谷用:吨钢能耗降 1~3%

智能全厂水电气煤气能源平衡系统 现场
智能全厂水电气煤气能源平衡系统 示意

现状与痛点

  • 三种煤气产用不同步,柜位高了放散、低了影响用户
  • 峰谷电价差 3~4 倍,排产从不考虑用电时段
  • 能源数据分散各分厂,月底才算账

AI 解决方案

  • 时序模型预测未来 4~24 h 煤气产耗,与高炉减风、吹炼节奏、排产挂钩
  • 柜位安全区间内优化分配给发电、加热炉、焦炉、锅炉
  • 峰谷电价联动可调负荷,大模型自动出能源日报并解释偏差
<1%煤气放散率(原 2~4%)
+3~5自发电比例(百分点)
-1~3%吨钢综合能耗

实施条件需 EMS 数据与生产计划,4~6 个月;800 万吨钢厂年效益 4,000~10,000 万元

2.4

AI 连铸连轧物流调度与温控排产系统

钢水不等铸机、板坯少冷装:热装率提 10~20 个点

AI 连铸连轧物流调度与温控排产系统 现场
AI 连铸连轧物流调度与温控排产系统 示意

现状与痛点

  • 钢包等铸机则温降大、出钢温度高;铸机等钢水则断浇
  • 板坯冷装多,热装率每差 10 个点加热炉能耗差 5~8%
  • 换规格频繁,突发情况重排一次要几小时

AI 解决方案

  • 转炉→精炼→连铸→加热炉→轧机一体化排程(约束求解 + 强化学习)
  • 动态调整出钢时间、钢包分配、拉速、入炉顺序与温度制度
  • 调度助手听懂“3 号铸机检修 2 小时”,几分钟重排并说明影响
+10~20板坯热装率(百分点)
-5~10℃出钢温度
-30%断浇率

实施条件需 MES 与各工序二级实绩,4~6 个月;800 万吨钢厂年效益 3,000~6,000 万元

2.5

大模型钢材市场价格预测与采购决策系统

原燃料买早买晚差几十元/吨,让数据参与决策

大模型钢材市场价格预测与采购决策系统 现场
大模型钢材市场价格预测与采购决策系统 示意

现状与痛点

  • 原燃料占成本 70% 以上,买早买晚差几十元/吨,一年上亿
  • 期货、港口库存、政策、航运信息分散,靠采购总和老板判断
  • 库存多了占资金,少了断供

AI 解决方案

  • 大模型汇聚期货、库存、发运、宏观、政策、天气、航运数据
  • 时序模型给出 1~4 周价格方向与区间,大模型解释逻辑与风险
  • 结合库存天数与资金成本给出买入 / 观望 / 分批建议,决策留痕
65~75%周度价格方向准确率
-0.3~0.8%综合采购成本
-10~20%库存资金占用

实施条件需行情数据订阅与 ERP 对接,3~4 个月;辅助决策,不替代人

能力三 · 5 个场景

代码与软件工程

钢厂里最缺的不是设备,是会写 PLC、会接接口、会做数据的工程师。一个改逻辑的小需求要等厂家,一个接口要做几周,几十套系统的数据互相不通,做模型 70% 的时间在清数据。大模型的代码能力可以把这些工作从“周”压到“天”,并且全部在厂内私有化部署,程序和工艺参数不出厂。本章 5 个场景是所有上层 AI 应用的地基。

代码与软件工程
3.1

AI 工业 PLC 代码生成与梯形图诊断系统

改逻辑不再等厂家几周,故障定位从小时到分钟

AI 工业 PLC 代码生成与梯形图诊断系统 现场
AI 工业 PLC 代码生成与梯形图诊断系统 示意

现状与痛点

  • 改一段联锁逻辑等厂家几周,老程序无注释换人看不懂
  • 故障时一网络一网络翻梯形图,找问题比修的时间长
  • 西门子、罗克韦尔、三菱、欧姆龙语言各异,人才配不齐

AI 解决方案

  • 大模型理解 LAD / ST / FBD / SCL,自然语言生成修改逻辑并自动加注释
  • 上传程序自动检查死循环、互锁缺失、地址冲突,输出整改清单
  • 输入报警与 IO 快照定位到网络段并给修复建议;厂内私有化部署
+30~50%编程 / 改逻辑效率
分钟级故障定位(原小时级)
100%程序文档化率

实施条件梳理 PLC 程序清单,私有化部署 1~2 个月可用

3.2

大模型 DCS / MES 异构接口自动适配系统

几十套系统、上万测点:接口周期缩短 60%

大模型 DCS / MES 异构接口自动适配系统 现场
大模型 DCS / MES 异构接口自动适配系统 示意

现状与痛点

  • 几十套系统协议五花八门:OPC / Modbus / S7 / IEC 104 / 库直连 / Excel
  • 上万条点表人工映射慢且易错,升级一次接口重做
  • 数据不通,上层 AI 应用都是空中楼阁

AI 解决方案

  • 大模型读点表与接口文档,自动识别测点语义并生成统一标签
  • 自动生成采集配置与转换代码(Python / Java / SQL),人工复核
  • 参考 ISA-95 建统一数据模型与目录,接口变化自动提示
-60%接口开发周期
≥95%语义映射准确率
-40~60%集成成本

实施条件首期 3~4 个月接入核心系统,是其他场景的前置工程

3.3

智能全厂传感器数据清洗与落盘系统

数据先洗干净模型才可信:可用率 ≥98%

智能全厂传感器数据清洗与落盘系统 现场
智能全厂传感器数据清洗与落盘系统 示意

现状与痛点

  • 漂移、断线、卡值、时间戳错位,数据“有但不能用”
  • DCS 历史只存几个月,做模型 70% 的时间在清数据
  • 传感器坏了到月度校验才发现

AI 解决方案

  • 规则 + 统计 + 机器学习三层识别异常,自动标记、插补、剔除并出质量报告
  • 统一落工业时序库(TDengine / IoTDB)长期存储,多年可回溯
  • 异常实时推送仪表维护;自然语言秒级出报表、出图
≥98%数据可用率(原 80~90%)
-80%报表制作时间
-40%模型开发周期

实施条件与接口适配同步建设,2~3 个月覆盖核心测点

3.4

AI 零代码随手开发车间运维工具系统

车间小需求当天上线,不再排队等 IT

AI 零代码随手开发车间运维工具系统 现场
AI 零代码随手开发车间运维工具系统 示意

现状与痛点

  • 点检表、交接班、换辊记录、隐患上报等小需求 IT 排不上队
  • 纸上数据沉不下来,统计一个换辊周期要翻几个月本子
  • 外包做个小系统几万到几十万,改字段还要走流程

AI 解决方案

  • 低代码 + 大模型:一句话描述需求,自动生成表单、流程、看板、提醒
  • 手机 / PDA 即用,支持扫码、拍照、语音,数据进统一库
  • 大模型按周自动汇总隐患整改率、换辊周期、备件消耗
小时级应用开发周期(原数周)
20~50 个每车间每年新增应用
≥90%纸质记录电子化率

实施条件平台部署 1 个月,每车间 1~2 名种子用户滚动推广

3.5

大模型工业软件漏洞扫描与防攻击系统

一次勒索病毒可致全线停产,先把工控家底摸清

大模型工业软件漏洞扫描与防攻击系统 现场
大模型工业软件漏洞扫描与防攻击系统 示意

现状与痛点

  • 默认口令、XP / Win7 上位机、U 盘随插、办公网控制网混连
  • 勒索病毒可致全线停产,恢复数天,损失千万级
  • 等保 2.0 与工控检查趋严,资产清单都说不清

AI 解决方案

  • 被动监听为主的资产发现与漏洞扫描,不影响生产
  • 大模型生成整改方案与分区分域策略,按风险等级排优先级
  • 实时监测异常流量与操作(非工作时间下装、陌生设备接入)并告警
100%工控资产可视
≥95%高危漏洞整改率
小时级安全事件响应(原天级)

实施条件先 2~4 周资产摸底与风险评估,再分阶段整改

能力四 · 5 个场景

自然语言理解与知识管理

钢厂最值钱的资产之一是几十年积累的规程、图纸、检修记录和老师傅脑子里的经验,但它们散落在档案室、个人电脑和口口相传里,人一走就带走了。大模型的语言理解能力可以把这些知识变成随时可问、有出处、有权限的“厂内专家”,并把日报、分析报告、质量异议处理、培训这些重复性文字工作自动化。本章 5 个场景数据基础要求低、见效快。

自然语言理解与知识管理
4.1

全厂工艺 / 设备 / 安全知识库智能问答

老师傅的经验留下来,新人 1 分钟问到答案

全厂工艺 / 设备 / 安全知识库智能问答 现场
全厂工艺 / 设备 / 安全知识库智能问答 示意

现状与痛点

  • 规程、图纸、案例散在各人电脑和档案室,找一页要半小时
  • 老师傅退休经验带走,新人培训周期长
  • 应急时找不到预案,全靠记忆

AI 解决方案

  • 私有化大模型 + RAG,导入规程、手册、图纸、检修记录、事故分析
  • 手机 / PC 一句话提问,答案带出处页面,可追问,按岗位分权
  • 高频问题自动成 FAQ,缺失知识提示补充
1 分钟查资料时间(原 30 分钟)
-30~50%新员工培训周期
≥90%问答准确率(带出处)

实施条件资料整理 1 个月,系统上线 1~2 个月;数据不出厂

4.2

设备故障诊断与检修方案助手

判错一次换错一堆件:一次诊断准确率 ≥80%

设备故障诊断与检修方案助手 现场
设备故障诊断与检修方案助手 示意

现状与痛点

  • 故障靠点检员和老师傅判断,判错就换错件
  • 检修方案每次重写,同类故障记录找不到
  • 检修总结没人写,经验沉不下来

AI 解决方案

  • 融合故障描述、振动 / 温度 / 电流 / 油液数据与历史工单,输出原因排序与检查步骤
  • 现场按步骤反馈,模型动态收敛根因,联动备件库存
  • 检修完成自动生成工单报告并沉淀到知识库
≥80%一次诊断准确率
-20~30%MTTR 平均修复时间
-70%检修方案编制时间

实施条件需设备台账与工单记录,与知识库共用底座,1~2 个月

4.3

生产日报 / 班报 / 质量分析报告自动生成

下班 10 分钟出报表,领导看到的是原因不是数字

生产日报 / 班报 / 质量分析报告自动生成 现场
生产日报 / 班报 / 质量分析报告自动生成 示意

现状与痛点

  • 每个车间每天 1~2 小时做报表,手抄手算、口径不一
  • 领导看到数字看不到原因,问一句再查半天
  • 信息滞后,次日上午才看到昨天的问题

AI 解决方案

  • 自动从 MES、能源、质量、设备系统取数,按模板生成日报 / 班报 / 周报
  • 自动写同比环比、异常原因与建议,支持对话式追问
  • 自动分发到手机,异常指标主动推送
-80%报表制作人力
10 分钟当班结束后出报
统一全厂数据口径

实施条件依赖数据底座,模板梳理 2 周,上线 1 个月

4.4

质量异议与客户投诉智能分析与追溯

质量异议 5~10 天变 1~2 天,赔付谈判不再被动

质量异议与客户投诉智能分析与追溯 现场
质量异议与客户投诉智能分析与追溯 示意

现状与痛点

  • 投诉处理要从炉号追到成分、连铸、轧制参数,多系统查几天
  • 同类问题反复出现,根因停留在“加强管理”
  • 8D 报告写得慢、写得虚,赔付谈判被动

AI 解决方案

  • 大模型读投诉单与照片,自动归类缺陷类型与责任工序
  • 自动拉取卷号全流程数据,与正常批次比对找出异常参数
  • 自动生成 8D 报告草稿,措施闭环后跟踪同类问题复发
1~2 天异议处理周期(原 5~10 天)
-20~30%质量异议率
-20%赔付金额

实施条件依赖质量与工序实绩数据打通,2~3 个月

4.5

安全培训、应急预案与合规助手

预案不靠背:应急处置卡秒级到岗到人

安全培训、应急预案与合规助手 现场
安全培训、应急预案与合规助手 示意

现状与痛点

  • 三级教育、复训千人一面,考完就忘
  • 预案几百页没人记得住,出事靠现场指挥经验
  • 环保、安全检查材料每次突击加班

AI 解决方案

  • 按岗位、工序生成培训内容与考题,事故案例情景演练
  • 应急时按事件类型秒级推送处置卡:做什么、谁负责、疏散路线
  • 自动整理培训、隐患、演练、排放台账,按检查清单输出
-60%培训准备时间
+15~20考试通过率(百分点)
-50%应急决策时间

实施条件与知识库共用底座,1~2 个月上线

能力五 · 5 个场景

数据建模与预测预警

设备什么时候坏、结晶器会不会漏钢、这批钢性能合不合格、排放会不会超标,这些问题今天多数是“事后知道”。基于时序数据的预测模型可以把这些变成“事前预警”,把非计划停机、漏钢、性能不合、环保超标这些最贵的事故挡在发生之前。本章 5 个场景面向设备、质量、工艺与环保,是钢厂稳定运行的“保险”。

数据建模与预测预警
5.1

关键设备预测性维护(风机、轧机主传动、减速机、连铸扇形段)

该修的才修:非计划停机降 20~40%

关键设备预测性维护(风机、轧机主传动、减速机、连铸扇形段) 现场
关键设备预测性维护(风机、轧机主传动、减速机、连铸扇形段) 示意

现状与痛点

  • 定期检修“该修的没坏,没修的坏了”,热轧停 1 小时损失几十万
  • 点检靠测振仪、听音棒,看不出趋势
  • 备件为保险大量囤,资金占用高

AI 解决方案

  • 风机、主传动、减速机、扇形段部署振动 / 温度 / 电流 / 油液在线监测
  • 机器学习识别轴承、齿轮、不对中等故障模式并预测剩余寿命
  • 大模型生成维护建议,关联备件与检修窗口,预警→工单→验证闭环
-20~40%非计划停机
-10~20%维修成本
+2~5OEE 设备综合效率(百分点)

实施条件先选 20~50 台关键设备试点,模型 3~6 个月成熟

5.2

连铸结晶器漏钢预报与铸坯质量预测

漏钢 100% 报出、误报减半,不再频繁降速保平安

连铸结晶器漏钢预报与铸坯质量预测 现场
连铸结晶器漏钢预报与铸坯质量预测 示意

现状与痛点

  • 漏钢一次损失几十万到上百万元
  • 传统逻辑预报误报多,操作工频繁降速保平安,产量掉
  • 铸坯内部质量要等低倍检验才知道

AI 解决方案

  • 结晶器热电偶温度场 + 时序深度学习,识别粘结漏钢传播特征
  • 融合拉速、液面波动、保护渣、二冷水,分级输出,高置信度才降速
  • 工艺参数建铸坯质量预测模型,在线预判等级,指导切割与判定
100%漏钢报出率
-50%误报率
≥90%铸坯质量预测准确率

实施条件单台铸机 3~4 个月,先旁路验证再接入预报逻辑

5.3

钢材力学性能预报与免检 / 减检

轧前预知性能:稳定钢种减检 30~50%

钢材力学性能预报与免检 / 减检 现场
钢材力学性能预报与免检 / 减检 示意

现状与痛点

  • 每批取样做拉伸、冲击,检验周期长影响发货、费用高
  • 性能不合时钢已经轧完
  • 成分设计偏保守,为保险多加合金

AI 解决方案

  • 成分 + 轧制工艺 + 历史检验数据建模,轧前预判、轧后秒级预报
  • 稳定钢种在质量体系与客户认可下实施减检 / 免检
  • 反向优化成分与工艺,支撑成分减量设计
≥90%屈服 / 抗拉命中率(±20 MPa)
-30~50%检验频次
1~3 元/t合金成本降低

实施条件需 2 年以上检验与工艺数据,建模 3~4 个月

5.4

轧制过程厚度 / 板形 / 温度预设定模型自学习优化

换规格头几块不再超差,成材率提 0.1~0.3%

轧制过程厚度 / 板形 / 温度预设定模型自学习优化 现场
轧制过程厚度 / 板形 / 温度预设定模型自学习优化 示意

现状与痛点

  • 预设定参数靠厂家初值与人工自学习,换规格头几块超差
  • 板形靠操作工干预,班与班差异大
  • 头尾切损多,成材率有损失

AI 解决方案

  • 历史轧制数据训练轧制力、温度、宽展模型,修正机理模型
  • 强化学习自适应板形控制,随辊况持续自学习
  • 与轧线二级旁路对接,先对比、再替代原自学习参数
+3~5厚度命中率(百分点)
-20~30%头尾超差长度
+0.1~0.3%成材率

实施条件需轧线二级实绩与参数接口,单条线 4~6 个月;两条热轧线年效益 2,000~5,000 万元

5.5

环保排放预测预警与除尘系统优化(超低排放合规)

超标提前 30 分钟预警,环保不再靠突击

环保排放预测预警与除尘系统优化(超低排放合规) 现场
环保排放预测预警与除尘系统优化(超低排放合规) 示意

现状与痛点

  • 超低排放超标一次 = 停产整顿 + 罚款,唐山限产压力大
  • 药剂“多加点保险”消耗大,除尘风机满负荷电耗高
  • 无组织排放靠人巡查,督查一来就紧张

AI 解决方案

  • 烟气成分、料层、风量等预测 30~60 分钟排放趋势,提前调药剂与风量
  • 视觉监测料场、出铁场、转炉厂房无组织排放,联动抑尘
  • 与 CEMS / DCS 联动自动出环保台账,风机变频优化
≥30 分钟超标预警提前期
-80%超标事件
-5~10%药剂消耗

实施条件单套环保设施 2~3 个月,先烧结、后焦化与炼钢

投入产出

效益测算

“行业典型现状”为长流程钢厂常见区间,需以贵厂近 6~12 个月实绩为基线校准;“AI 应用后”为试点达标后的参考区间,不构成承诺。

年效益量级对比

以年产 800 万吨长流程钢厂为例,万元/年;区间下限~上限为行业参考值,具体以基线对标为准

智能全厂能源平衡优化 4,000 ~ 10,000
炼钢精准配料与成本极小化 3,000 ~ 8,000
连铸连轧调度与温控排产 3,000 ~ 6,000
高炉炉况推演与诊断 3,000 ~ 4,000
关键设备预测性维护 2,000 ~ 4,000
轧制模型自学习 2,000 ~ 5,000
表面检测 + 质量异议追溯 1,000 ~ 2,000
知识库 / 报表 / 零代码 / PLC 助手 1,000 ~ 2,000
环保排放预测预警 500 ~ 1,000

区间下限 区间上限

生产与工艺优化类

场景指标行业现状目标值效益 / 备注
高炉炉况推演燃料比典型 500~550 kg/t,班间波动 ±10 kg/t降低 3~8 kg/t单座 2500 m³ 高炉 1,500~2,000 万元/年
高炉炉况推演铁水 [Si] 预报命中率(±0.1%)人工经验判断,约 60~70%≥85%,提前 1~2 h异常预警提前 2~4 h
转炉终点辅助判断一次倒炉命中率典型 80~90%提高 5~10 个百分点补吹率 -30%,综合 2~5 元/t
炼钢配料优化合金成本 / 钢铁料消耗静态配比表 + 经验加量合金 -2~5 元/t,钢铁料 -2~5 kg/t800 万吨钢厂 3,000~8,000 万元/年
能源平衡优化煤气放散率2~4%<1%自发电比例 +3~5 个百分点
能源平衡优化吨钢综合能耗典型 540~580 kgce/t降低 1~3%800 万吨钢厂 4,000~10,000 万元/年
连铸连轧调度板坯热装率因厂而异,典型 30~60%提高 10~20 个百分点出钢温度 -5~10℃,3,000~6,000 万元/年
轧制模型自学习厚度命中率 / 成材率换规格头几块超差命中率 +3~5 个百分点,成材率 +0.1~0.3%两条热轧线 2,000~5,000 万元/年
采购决策辅助综合采购成本经验判断 + 分散信息降低 0.3~0.8%,库存资金 -10~20%按采购额单独测算

质量、设备与安全环保类

场景指标行业现状目标值效益 / 备注
表面质量在线检测缺陷检出率 / 误报率人工看板 70~85%,表检仪误报高检出率 ≥95%,误报 -50%质量异议 -20~30%
连铸漏钢预报漏钢报出率 / 误报率传统逻辑预报误报多、频繁降速报出率 100%,误报 -50%单次漏钢损失几十万~上百万元
铸坯质量预测在线预测准确率低倍检验滞后数小时至数天≥90%,在线预判等级指导切割与判定
力学性能预报命中率 / 检验频次逐批取样,周期长、费用高命中率 ≥90%(±20 MPa),检验 -30~50%合金成本 -1~3 元/t
预测性维护非计划停机 / 维修成本定期检修 + 人工点检停机 -20~40%,维修成本 -10~20%OEE +2~5 个百分点,2,000~4,000 万元/年
安全智能监控违章识别率 / 违章次数人工巡查,事后追责识别 ≥90%,3 个月内违章 -60%新规则 1 天上线
皮带无人巡检皮带事故停机 / 巡检工时人工巡检一趟数小时停机 -50%,工时 -50~70%料堆盘点精度 ±2%
环保排放预警超标事件 / 药剂消耗事后发现,药剂“多加保险”提前 ≥30 分钟预警,超标 -80%,药剂 -5~10%500~1,000 万元/年(不含避免限产)
物料标识跟踪识别准确率 / 盘库时间人工核对,盘库 1~2 天≥99.5%,盘库 1~2 小时混坯混卷事故 → 0

管理效率与数字化底座类

场景指标行业现状目标值效益 / 备注
知识库智能问答查资料时间 / 培训周期30 分钟找一页,培训靠师傅带1 分钟,培训周期 -30~50%问答准确率 ≥90%(带出处)
故障诊断助手一次诊断准确率 / MTTR靠经验判断,判错换错件≥80%,MTTR -20~30%方案编制时间 -70%
报表自动生成报表人力 / 时效每车间每天 1~2 小时人力 -80%,当班结束 10 分钟出报全厂数据口径统一
质量异议分析处理周期 / 异议率5~10 天,多系统人工追溯1~2 天,异议率 -20~30%赔付金额 -20%
安全培训与应急培训准备时间 / 通过率千人一面,考完就忘准备 -60%,通过率 +15~20 个百分点应急决策时间 -50%
PLC 代码助手编程效率 / 故障定位等厂家数周,定位小时级效率 +30~50%,定位分钟级程序文档化率 100%
接口自动适配接口开发周期 / 集成成本人工映射上万条点表周期 -60%,成本 -40~60%语义映射准确率 ≥95%
数据清洗落盘数据可用率80~90%,70% 时间在清数据≥98%,报表时间 -80%模型开发周期 -40%
零代码运维工具应用开发周期数周 + 外包费用小时级,每车间每年 20~50 个应用纸质记录电子化 ≥90%
工控安全防护资产可视 / 高危漏洞整改资产清单不清,口令默认资产 100% 可视,整改 ≥95%事件响应小时级(原天级)

案例

国内外应用案例

以下均为公开报道数据,用于说明应用方向与效果量级。

中国宝武 · 宝钢股份上海 / 湛江

无人行车 + AI 表检,近 300 个 AI 场景上线

  • 热轧 1580 智能车间:行车全自动投入率 ≥98.5%,板坯库倒垛率 30% → 70~80%,减少 20 名操作工
  • “1+N”全自动产线:劳动效率 +47%,工序能耗 -9%,质量成本 -20%,不良品率 -10%
  • 热轧表面缺陷识别(CV 大模型)准确率 96%,湛江 2250 / 1780 线云表检上线

来源:界面新闻、西本资讯等公开报道

湖南钢铁 · 湘钢 × 华为湖南湘潭

钢铁行业盘古大模型(2024 年发布,32 个场景上线)

  • 废钢 AI 判级:准确率 90% 以上,7×24 小时不间断,年节省废钢采购成本约 2,000 万元
  • 行车智能调度:1 分钟算出未来 30 分钟计划,钢包周转率提升,吨钢成本 -1.2 元
  • 配煤优化焦炭成本 -5~20 元/吨;皮带智能监测精度 98%

来源:华为案例、三湘都市报、中国钢铁新闻网

河钢集团 · 唐钢新区河北唐山

全球首座全封闭数字化无人料场 + “一键炼钢”

  • 无人料场:同等规模料场原需近千人运维,新区仅需数名员工;4,000 多个关键节点数据集中管控
  • 一键炼钢:吹氧时间 -20%,脱硫周期 -10%,脱硫剂 -0.3 kg/t
  • 排程优化:原料库存周转用时缩短一半,产品库存 -15%,智能库区物流效率 +30%

来源:中国钢铁新闻网、新华财经、西门子白皮书

南钢江苏南京

铁区一体化智慧中心:5 座高炉集中管控,165 个模型集群

  • 铁水 [Si](±0.05%)预测成功率 >90%,铁水产量预测准确率 >98%,出铁稳定性 +40%
  • 煤气利用率 +1.25%,燃料比 -24 kg/t,铁水成本年均 -54 元/吨
  • 智能配矿模型年降本 超 3,000 万元,煤气利用率预测模型年降本 超 2,000 万元

来源:经济参考报(新华社)、江苏省数据交易所

POSCO 浦项制铁韩国浦项

全球钢铁业首家 WEF“灯塔工厂”(2019)

  • 浦项 2 号高炉“AI 高炉”:深度学习预测并自动控制炉况,铁水日产 +240 吨(约 8.5 万吨/年)
  • 4 年完成 321 个智能化课题,累计节约 2,500 亿韩元
  • 该技术被韩国政府列为“国家核心技术”

来源:POSCO 官方新闻、中国钢铁新闻网

Tata Steel 塔塔钢铁印度 / 荷兰

3 座基地入选 WEF 灯塔工厂,数据驱动运营

  • Kalinganagar 高炉高级分析:产量 +7~10%,铁水温度预测模型动态控制燃料比
  • 约 260 个自研算法,数据驱动累计增益 14 亿美元 EBITDA,投入产出比约 1 : 10
  • iROC 一体化远程运营中心统一管控多基地

来源:Tata 集团官网、The Hindu BusinessLine

这些案例的共同做法:先把数据打通,再从高炉、转炉、表检、能源、设备等高价值场景切入,旁路验证达标后再推广。

技术方案

系统总体架构

一个数据底座、五类模型、25 个场景应用;标准接口松耦合对接,不改造现有控制系统内核

L5应用层
视觉感知类 · 5 场景推理优化类 · 5 场景代码工程类 · 5 场景知识管理类 · 5 场景预测预警类 · 5 场景
L4AI 模型层
视觉检测 / 多模态大模型机理 + 数据混合模型优化求解器(MIP / 强化学习)私有化大模型(RAG / Agent)时序预测 / 异常检测
L3数据底座
工业时序库数据湖 / 数仓统一数据模型(ISA-95)数据质量与治理知识库 / 向量库
L2接入层
OPC UA / Modbus / S7 / IEC 104数据库直连 / API视频流 / 图像文件 / Excel / 报表接口自动适配(3.2)
L1现场层
DCS / PLC / 过程二级MES / ERP / EMS / CEMS摄像头 / 传感器 / 机器人实验室 / 计量 / 质检系统工控安全防护(3.5)

现场层不改动,接入层做翻译,数据底座做统一,模型层出结果,应用层给建议。

安全与治理

  • 私有化部署,数据不出厂,支持信创环境
  • 分区分域,与工控安全防护同步建设
  • 权限分级、审计日志、决策留痕
  • 模型版本管理与定期复训

运行方式

  • 旁路建议 → 人工确认 → 验证成熟后逐步闭环
  • 任何时候一键切回人工
  • 每条建议可解释:数据、规则、相似案例
  • 现场专家参与建模与验收

实施计划

分阶段实施计划(18 个月)

先建数据底座、上线见效快的场景,再做高价值场景,最后逐步推广;每个阶段用对标数据对比验收。

阶段一 · 诊断与底座第 1~2 月阶段二 · 试点与对标第 3~6 月阶段三 · 推广与成体系第 7~18 月
M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M11M12M13M14M15M16M17M18
现状诊断 · 基线指标确认
2 个月
数据底座:接入 · 清洗 · 落盘(3.2 / 3.3)
4 个月
快赢场景上线:安全监控 · 知识库 · 报表 · PLC 助手
5 个月
高价值场景建模:高炉 · 配料 · 能源 · 调度 · 预维
6 个月
旁路对标 · 试点验收(月度对标报告)
6 个月
推广复制 · 平台化 · 模型资产库
10 个月
人员培训 · 钢厂 AI 团队培养
17 个月
关键里程碑
M2 基线确认M6 快赢场景验收M10 高价值试点验收M18 平台成体系

我方提供

算法与大模型能力、工业数据平台、实施与运维团队、现场培训、行业最佳实践与模型资产

钢厂提供

数据接口与权限、试点产线、现场专家(工长、工程师)参与建模与验证、基线数据与验收配合

验收与结算

启动前共同确认基线(近 6~12 个月实绩)与测算方法;旁路对标达到约定指标后结算或按效果分成;不达标不进入推广

商务咨询 · 钢铁

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