本報記者 郝淑慧

　　“在數字時代，鋼鐵行業最大的受益點就在於數字技術對“黑箱”問題的破解上。數據科學和數字技術將支撐鋼鐵行業解決‘黑箱’問題

，鋼鐵行業利用數字驅動恰到好處、恰逢其時。”4月18日，在第二屆中國軋鋼與軋輥新技術推進大會上，中國工程院院士、東(dong)北(bei)大(da)學(xue)教(jiao)授(shou)王(wang)國(guo)棟(dong)做(zuo)主(zhu)旨(zhi)演(yan)講(jiang)時(shi)表(biao)示(shi)，鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)數(shu)字(zi)化(hua)轉(zhuan)型(xing)的(de)需(xu)求(qiu)極(ji)為(wei)強(qiang)烈(lie)，特(te)別(bie)是(shi)豐(feng)富(fu)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)是(shi)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)數(shu)字(zi)化(hua)崛(jue)起(qi)的(de)重(zhong)要(yao)機(ji)遇(yu)。他(ta)還(hai)介(jie)紹(shao)了(le)鋼(gang)鐵(tie)產(chan)業(ye)優(you)化(hua)升(sheng)級(ji)的(de)路(lu)徑(jing)，並(bing)針(zhen)對(dui)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)、製造業共同麵對的“黑箱”問題做了深入分析。

　　數字時代來臨，

　　“工業互聯網
、雲計算、大數據
、人工智能等新一代信息技術快速發展和應用，正式宣告了數字時代的來臨。”王國棟介紹
，作為數字時代構建數字生產力、推動經濟發展的新型生產要素，數據成為數字時代社會發展的重要驅動力，甚至成為全球新一輪產業競爭的製高點。

　　在(zai)此(ci)背(bei)景(jing)下(xia)，鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)如(ru)何(he)用(yong)好(hao)數(shu)字(zi)技(ji)術(shu)？王(wang)國(guo)棟(dong)認(ren)為(wei)，鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)擁(yong)有(you)數(shu)據(ju)資(zi)源(yuan)優(you)勢(shi)
，發(fa)達(da)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)和(he)研(yan)發(fa)設(she)施(shi)，可(ke)以(yi)積(ji)累(lei)並(bing)提(ti)供(gong)海(hai)量(liang)實(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)，這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)中(zhong)蘊(yun)含(han)企(qi)業(ye)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)全(quan)部(bu)規(gui)律(lv)。“這是最寶貴的資源，是關鍵生產要素。”他說。

　　通過分享美國材料基因組計劃、韓國浦項高爐運行五大狀態變量數據深度學習、日本JFE智能鋼廠建設、美國大河鋼廠等案例，王國棟提出，數字技術將為鋼鐵行業帶來超級智能的邊緣計算、綠色化工藝與裝備研發創新、高效率及低成本產品創新、5G下全產業鏈協調管理優化運行等幾大功能。

　　通過比較製造業與材料行業數字化轉型路徑的不同
，王國棟提出，材料行業要發揮場景、數據資源
、反饋循環對物料賦能的優勢
，走特色道路，采用數據/機器學習等數據分析方法，以數據驅動破解全流程“黑箱”難題，實現全流程信息物理係統化。

　　如何解決

　　王國棟介紹，在工業時代，由於“黑箱”問題的嚴重不確定性，隻能借助模擬仿真係統CAE/CAD（計算機輔助工程軟件/計算機輔助設計軟件），采用理論或經驗模型計算
，模擬解決。其間
，雖然人們不斷探尋各種方法以解決“黑箱”問題，但均以失敗告終。

　　“這表明


，除了數據時代的數據/機器學習方法，任何其他時代的方法都對‘黑箱’問題束手無策。”王國棟強調。

　　那麼，數字時代如何解決工業實踐中的“黑箱”問題？王國棟提供了一種思路——數字孿生

，即“黑箱”的高保真度建模。他解釋道
，數字孿生是一係列描述輸入（操作變量、材料成分）與輸出（組織、性能）之間關係的預測性模型
，高保真度數字孿生建模是材料科學與技術研究的關鍵核心。利用數據/機器學習對“黑箱”問題進行高保真度建模，將有力提升鋼鐵行業的核心競爭力。

　　“此外，鋼鐵企業還可以構建創新基礎設施。”他說道。何謂創新基礎設施
？即基於創新、協調、綠色、開放
、共享的發展理念
，以技術創新為驅動

、以信息網絡為基礎，麵向高質量發展
，為提高產業核心競爭力而打造的產業升級、融合、創新的基礎設施體係。

　　對於鋼鐵企業而言，創新基礎設施主要包括“一網”（5G工業互聯網）
、“三大平台”（底層實體設備平台

、邊緣數字化核心平台

、資源配置與管理雲平台）、“四大功能”（綠色化轉型、數字化轉型、高質化發展
、強鏈化運行）。

　　製造業解決“黑箱”問題的

　　通過分析軋輥製造技術

、高鐵車輪與輪箍的生產工藝過程、齒輪製造過程、軸承製造工藝、全(quan)產(chan)業(ye)鏈(lian)協(xie)同(tong)一(yi)體(ti)式(shi)汽(qi)車(che)結(jie)構(gou)件(jian)熱(re)衝(chong)壓(ya)技(ji)術(shu)等(deng)案(an)例(li)，王(wang)國(guo)棟(dong)提(ti)出(chu)，製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)創(chuang)新(xin)和(he)進(jin)步(bu)，使(shi)得(de)用(yong)鋼(gang)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)都(dou)得(de)到(dao)了(le)顯(xian)著(zhu)提(ti)升(sheng)

，為(wei)金(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)做(zuo)出(chu)了(le)重(zhong)要(yao)貢(gong)獻(xian)。

　　基於此，王國棟提出，鋼鐵行業和製造業要攜手並進，破解共同麵對的“黑箱”問題。從製造業使用金屬材料的工藝過程來看，“白箱”決定了產品外形尺寸精度

，而“黑箱”決定了材料的組織和性能。“黑箱”與“白箱”有不同的評價標準，都很重要。在製造業使用金屬材料過程中，“白箱”與“黑箱”必然並存。

　　分別來看
，“白箱”在製造業使用材料過程中
，通常為冷機械加工（車、銑、刨、鑽、鏜、磨）外形、尺寸高精度加工。“白箱”並不引起內部材料組織與性能的變化。而“黑箱”通常為鑄鍛焊、成形加工、熱處理等，不僅涉及材料的外形、尺寸的變化，還涉及材料內部組織和性能的變化。

　　王國棟強調
，“黑箱”問題直接影響著產品內部的組織和性能
，即與產品製造的最終質量、效率


、成本、環境及後續使用性能等密切相關。目前
，製造業“黑箱”問題的解決方法是通過工業時代的理論分析（計算機模擬）或經驗，但這遠遠落後於時代。

　　“麵向數字時代，我們必須把注意力轉向‘黑箱’，把製造業實體經濟與數字經濟、數字技術結合起來。鋼鐵行業與製造業要攜手並進、協同創新，共同攻克‘黑箱’難關，攜手高質量發展。”王國棟說。