质量管控系统以工艺需求为导向，以信息化技术为手段，通过工业互联网平台的建设和全流程应用层功能的开发，实现了钢铁生产过程质量一贯制管理。质量管控系统通过工业互联平台建设，实现以物料为中心的高通量、多元异构、多维度数据采集，并完成数据的时空变换、匹配、判异等。以数据平台为基础，通过质量设计、过程判定、过程监控、数据追溯、质量分析、质量预测等功能设计和集成机器学习算法。同时，质量管控系统还提供定制化功能，该模块可以快速开发则验证质量管控系统的平台效应，为钢铁行业各类质量改进提供了有效工具和方法。该系统在国内多家大型钢厂均有成熟业绩，该系统的上线提升效率、降低成本、提高质量，同时，实施过程中，培养企业工艺技术人员的相关技术能力，提升了质量管理人员的管理水平。

该项技术适用于板卷、棒线、轨梁、高线、有色等大中型冶金企业，基于工业互联网及大数据平台，可实现从数据感知到数据转换，再到信息提取和认知，最终实现智慧决策和资源的优化配置，进而解决多类工业设备接入、多源工业数据集成、数据管理与处理、数据建模分析、应用创新与集成、知识积累迭代实现等一系列问题，该系统解决全流程协调运作、数据信息及时传递、数据与生产紧密结合、用户需求与生产承接的问题，有利于生产管理综合平衡职能的发挥。经过了多代的技术革新，已经实现15套以上大中型冶金企业全流程业绩，数据接入覆盖完整流程主流设备和电气厂商的通讯协议，伴随着项目的实施，形成了工业互联网及大数据平台相关的软件著作群，具有完全的自主知识产权。

通过协同制造运营平台，对合同、标准、成本等进行统一协调和管理，采用业务与数据驱动的方式，使整个系统满足现场各层次业务需求，系统从订单管理开始，经采购、审核、排产、生产、质检、判定，直至入库、发货，形成了对生产制造过程的完整管控。多年来，协同制造平台相关技术已经应用到不同的企业，产生了较好的经济与社会效益，围绕该平台申报了多项技术专利和软件著作权，进一步去促进了项目成果的落地。

该成套技术采用热备系统或容错服务器以及多层高速网络结构的硬件方案，并安装具有自主知识产权的稳定高效的过程自动化系统开发平台，应用程序采用标准化的、可自由组合和单独升级的模块设计，为将来的扩展和升级提供极大的方便和空间；系统采用先进的解析算法模型，自主开发了多种质量控制技术。最新开发的大数据平台、质量管控、生产状态分析、能源介质监控、能耗预测、性能预报、设备生命周期管理等功能模块，则提升了系统的智能化水平。

本重点专项设立基础前沿与关键技术、装备/系统与平台、集成技术与应用示范等 3 类任务以及基础支撑技术、研发设计技术、智能生产技术、制造服务技术、集成平台与系统等 5 个方向。专项实施周期为 5 年（2018—2022 年）。 2020 年，拟围绕制造业核心工业软件、智能工厂共性核心技术及解决方案、企业网络协同制造平台、区域产业集成技术和应用示范以及基础前沿理论等任务，按照基础研究类、共性关键技术类、应用示范类三个层次，启动不少于 66 个项目，拟安排国拨经费总概算约 7 亿元。应用示范类项目鼓励充分发挥行业/地方和市场作用，强化产学研用紧密结合，配套经费与国拨经费比例不低于 2:1。共性关键技术类项目，自筹经费与国拨经费比例应达到1:1 以上。

热轧板带材力学性能是用户关注的核心要素，组织性能预报与集约化生产受到普遍重视。然而在整个热轧生产过程中，加热和热轧、冷轧过程中轧件内部组织演变情况处于“黑箱”状态，无法直接测量、观察。想要控制钢材内部的组织，调整、改变其组织和性能，需精确感知轧件内部的信息，需要系统具有模型感知的能力。在工业大数据的数字感知的基础上，基于物理冶金学研究，通过ＡＩ（人工智能）和机器学习等现代信息技术，进一步赋予系统以感知、记忆、思维、学习能力以及行为决策能力等能力。同时基于热轧板带生产过程复杂性和用户个性化定制需求，构建跨系统、跨工序的钢铁工艺质量大数据平台，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，融合物理冶金学和生产数据实现热轧全流程组织-性能-表面演变的数字孪生。以生产全流程工艺机理为基础，实时分析生产过程工艺、设备参数与产品质量的关系，满足用户的定制化需求并进行质量在线综合评判和异常原因追溯。结合设备过程控制能力给出工艺参数和制备工序流程的优化方案，以数据为基础提高机理不明或复杂工况下的数学模型设定和质量控制精度，通过多工序协调匹配提高产品质量稳定性和生产效率。现阶段，浦项、普锐特开发了在线组织监测与优化系统，实现了一材多品种生产和在线工艺调优；东北大学项目团队则采用人工智能预测了材料组织性能演变，开发了力学性能高精度预测、氧化铁皮控制、工艺逆向优化和钢种归并技术，在产品质量的稳定性控制方面效果显著。

针对冶金企业物料管理的工艺特点，融合先进可靠的自动化控制、信息化、互联网、物联网、优化算法等技术，改变传统的物流/物料管理模式，建立实时高效、惊喜且流畅严密的现代钢铁企业物流/物料管理系统。实现冶金企业全厂物流作业端到端的数字化、智能化管控。以物流为主线对冶金物料的采购、运输、质量、成本进行全方位的管控、分析和优化。建立客商网络协同平台，实现供应链物流、厂内物流与客户物流的高效协同、全程跟踪，且低成本运营。 通过科学规范的计划、组织、指挥、协调、控制和监督，提升物流效率、降低物流成本、实现客我双赢，实现物流/物料管理的总体优化。 流程链上各业务环节信息共享、相互验证、实时监控,提高钢铁企业物流总体运营效率，有效降低物流成本。

硫除了在易切削钢中能起到积极作用外，作为有害元素必须在冶炼过程中去除。为了得到表面质量高的连铸坯，避免铸坯产生内部裂纹，要求普通钢中的含硫量小于0.02%；为了使结构钢具有均匀的力学性能，减少各向异性，要求钢中的硫含量小于0.01%；为了使石油和天然气输送管道、石油精炼设备用钢、海上采油平台用钢、低温用钢、厚船板钢和航空用钢等具有抗氢致裂纹性能、更均匀的力学性能和更高的冲击韧性，硅钢具有良好的导磁性，薄板钢具有优良的深冲击性能等，要求钢中的硫含量小于0.005%（甚至小于0.002%～0.001%）。 要求以低硫含量钢水为条件的连铸技术的迅速发展，使得目前大多数钢种都要求平均含硫量在0.015%以下，对某些超纯净钢硫的含量要求降到0.001%。传统的高炉-转炉工艺难以满足连铸工艺发展的需要。铁水预处理工艺也显得日益重要。

板坯和矩坯产品规格跨度大，设备配置、生产控制要求、下线方式也不尽相同，所以在同一铸机很难实现兼容生产。 研发团队打破传统铸机思维，突破当前国际上复合铸机工艺和装备技术瓶颈，结合板坯和矩坯各自的生产特点，首次提出了“共用横移式钢包浇注系统+独立铸流设备”的创新型复合连铸技术，并逐一攻克工艺布置、设备共用等技术难题，研发出了新型复合连铸机，即平台上钢包浇注车、中间罐、中间罐车等设备共用，结晶器、二冷段和出坯区设备各自独立配置，这样铸机生产可以在板坯和矩坯之间灵活切换，两套系统又可以独立运转单独控制。

本项目属于冶金节能减排领域。 我国钢铁产量大，污染物排放高，颗粒物、SO2、NOX分别占工业的30.1%、13.7%、15.7%。现有排放标准已无法满足“打赢蓝天保卫战”要求。2017年政府工作报告提出：推动钢铁行业超低排放改造。结合目前钢铁行业环保水平，钢铁行业实现超低排放还存在以下难点：（1）无组织排放点位多、排放量大，排放底数不清，缺乏治理有效路径；（2）高炉煤气用户SO2排放末端治理难度大、缺乏源头控制技术；（3）转炉一次除尘、高炉料罐均压煤气等重点工序颗粒物治理技术不完善；（4）球团烧结稳定达标排放难度大。（5）污染物一体化管控难度大。针对上述难点，首钢股份公司开展了无组织排放管控治一体化技术研究，有组织达标排放成套技术研究。项目取得了以下创新成果： （1）首次建立了迁钢钢铁生产全流程超低排放技术体系，研究了钢铁生产全流程污染物排放特征及规律，开发了有组织排放稳定达标的成套技术，搭建了全流程污染物管控治一体化智慧环保平台，使首钢股份公司吨钢颗粒物、SO2、NOx排放绩效指标分别达到了0.17kg、0.21kg、0.4kg。 （2）开发了有组织排放长期稳定达标的成套技术，在综合分析高炉煤气有害成分的基础上，首创了高炉煤气喷碱控硫技术；在系统研究了煤气防爆技术和污水处理技术后，首次将湿式电除尘器技术与转炉煤气OG除尘有机结合；对料罐煤气放散特征系统分析技术上，首创了全量回收料罐均压煤气技术；在系统性地研究了球团烟气特点后，创造性地将SCR脱硝技术引入到球团烟气治理领域；通过上述技术的应用使迁钢公司有组织排放远低于超低排放要求。 （3）建立了无组织排放综合除尘控制技术体系，首次研究了无组织排放产尘机理和扩散规律，开发了卸料行为图像智能识别技术、超细雾炮抑尘技术、双流体干雾抑尘技术、生物纳膜抑尘技术、Y型双层密闭导料装置等，实现对无组织排放污染物管控与治理。 （4）首次建立钢铁企业超低排放智能管控平台，开发了以网格化综合管控模块为核心，以大数据技术及机器学习自适应算法为驱动，以机器管理代替人员管理，实现污染源点精准化、治理技术智能化、治理过程信息化、决策反馈一体化、污染应对数据化、操控管理无人化的“黑灯工厂”。 项目环境效益显著：2019年比2017年颗粒物减排3122吨，SO2减排1531吨，NOX减排2344吨，减排比分别达69%、47%、42%。