我国能源矿产资源丰富，是全球最大的煤炭生产国和消费国，庞大的供需造就了产值超十万亿的“煤焦钢”产业链，引领我国经济飞速发展。近年来，受国际局势、宏观经济环境以及产业本身的发展需求等多个因素影响，煤焦钢产业迎来了新的发展机遇，同时也面临着更多挑战。
得益于人工智能、大数据、云计算等先进技术与工业生产环节的加速融合，煤焦钢产业在降本增效、精细化发展、节能减排以及资源的合理分配上得到了提升与改善。其中，处于产业链中游位置的焦化行业，受限于传统生产模式、原料成本波动等影响，正在积极依托数字技术赋能企业降本增效。
华为云工业互联网解决方案总经理 史扬
围绕焦化行业存在的痛点和解决方法，华为云工业互联网解决方案总经理史扬，8月25日在2022第十一届中国煤焦钢产业大会上发表了《AI辅助配煤优化，焦钢企业降本增效新动力》主题演讲。他提出，人工智能技术的飞速发展，将为社会带来巨大的生产变革和经济增长。未来，工业领域的人工智能应用会逐年攀升，将在2025年达到63%。焦化企业借助人工智能技术，进行智慧配煤炼焦，能够有效提升配煤的生产精度、效率和稳定性等，进而增强企业核心竞争力，加速焦化产业升级。
工业生产，需要决策优化系统
长期以来，工业的生产系统较为复杂，需要由一个或多个工业装备组成生产工序。如今，复杂的工业过程，可以借助数字化技术来实现自动控制，管理也有相应的信息系统(ERP、MES)支持，但复杂生产过程中的企业目标、资源计划、调度、运行指标、生产指令与控制指令的决策，仍需有经验的“老师傅”在各信息系统平台上操作。而这需要更先进的技术实现人机交互，辅助工作人员的决策优化，将经验形成沉淀。
史扬表示，工业生产本质是一个多目标的动态系统，人在其中扮演着至关重要的角色。以焦化行业为例，传统炼焦的配煤环节（指将不同煤种进行搭配组合，形成炼焦煤，用于炼成焦炭）仍然依赖配煤师通过单纯的脑力来计算出配煤比例——配煤师是焦化企业生产环节的关键决策者。但这也意味着生产过程和产品质量存在“不可控、不稳定”。
一方面，单纯依赖人工配煤很难为企业做到成本合理的配煤方案。当下，因行业周期波动，原料煤的价格大幅上涨，优质煤种比较稀缺，价格昂贵，企业降本增效的诉求紧迫而艰巨。所以，如何降低高成本煤种的比例，在保证质量的前提下优化配比，是企业降本增效的关键。但是由于配比需要考虑质量、价格、库存、生产计划等条件，配煤师依靠人工经验和计算无法找到最优的配煤方案。
另一方面，随着钢铁企业高炉的大型化，对焦炭质量的要求逐渐变高，需要焦化企业提供优质、稳定的焦炭产品。由于焦炭质量的影响因素比较复杂，传统人工通过Ad、Std、Vdaf、G、Y五大参数很难准确表征原料煤的性质，更难以准确预测焦炭质量。同时，人工经验也无法对原料煤更多的检验指标（煤岩分析、灰成分矿物质、吉式流动度、单种煤炼焦等数据）进行准确分析，因此也难以保证焦炭质量稳定。
史扬补充到，焦化企业将过去几年甚至十几年的经验公式、经验数据存放在Excel表格中，以此为基准去赋能业务。但现在随着焦化行业形势的变化，受原料煤价格及供应波动影响较大，调整相关参数更为频繁，传统表格方式已经难以适用。还有一个需要注意的问题是，企业对于优秀配煤师傅的经验沉淀也很难做到有效传承，专业配煤师培养周期长。
在此背景下，行业普遍认为，焦化行业乃至整个工业领域，需要一套全流程一体化的决策系统。根据史扬分享，这样的系统会从企业的IT系统获取生产经营指标，质量成本、交期，根据工况变化，动态的去推荐最优的工艺参数，配煤师或者一线的操作工，可以按照AI推荐的参数下发至生产系统，达到精益生产。而工业AI将是实现生产管控一体化和决策优化的关键。
华为云智慧配煤解决方案应运而生——以知识计算、盘古Graph学习架构、天筹AI求解器为技术底座的智慧配煤解决方案目前已升级至2.0版本，具备优秀的AI应用能力，成为配煤师的智能“数字助理”，将辅助配煤师傅做出最优决策，帮助企业实现提质、降本和增效的目标。
“数字化配煤”，引领焦化企业智能升级
结合史扬的解读来看，华为云智慧配煤方案具备三大优势:
1）盘古Graph学习架构，全自动端到端提升大模型的精度、泛化性、迁移性和可解释性，解决传统AI难以规模化和产业化的难题。
盘古Graph开创性将大模型分为功能区和协同区。功能区通过数据差异和模型差异训练实现大量基模型的全自动并行学习优化；协同区基于图网络实现基模型的高效协同，使得大模型的精度和泛化可以达到最优，同时还保证了大模型的快速迁移能力和可解释性。
2）知识计算可以将专家知识和AI模型进行有机融合，提升模型应对异常工况的泛化能力。专家概念性知识和程序性知识是基于历史经验归纳得到，具备较好的趋势性，而AI模型具备较高的精度，将两者进行有效融合可以实现优势互补，解决了工业生产环境下，生产过程动态变化导致的模型准确率问题，也增加了知识计算模型的可解释性，让知识计算能更好地辅助工业生产，同时，知识计算可以将以前存在脑海里的抽象的经验，通过数字化的方式传承下来。将经验沉淀，实现业务的快速赋能。
3）天筹AI求解器，能够提升企业配煤师傅的决策优化能力，帮助配煤师快速找到最优配比。天筹AI求解器作为华为自研产品，将求解器技术、AI技术和运筹优化技术深度融合，有效提升智慧配煤的优化求解能力。天筹求解器可以处理多种复杂约束条件限制，在海量数据的基础上获取全局最优方案，输出一个配比仅需约30秒钟。
史扬也分享了在鞍钢应用的亮眼数据：焦炭质量预测准确率高达98%；平均配合煤每吨成本降低约 5 元以上：配煤师傅配比效率从耗时1-2天缩短到1-2分钟。由于客户数据和管理水平先进，智慧配煤整体应用效果好，预计每月可降低配煤成本100万元~400万元。
精益为魂，变革为帆。华为云智慧配煤解决方案2.0，让配煤更高效、结果更可靠，将加速助力焦化企业的智能升级。一直以来，华为云基于自己在技术、工具和经验等方面的优势，从智能生产、数字办公、科学管理等环节，帮助更多传统产业行稳致远，加速制造企业数字化转型和智能化升级的进程。
事实上，放眼整个制造业，以AI技术为例，华为云已经在10+行业600多个AI项目中进行了深入的实践，拥有一站式数据工厂平台、工业机理与AI融合的AI建模开发平台、工业级AI部署与运行管理平台、满足行业定制化需求的工业视觉套件等能力。史扬强调，面向未来，华为云将继续携手伙伴，结合先进算法、充足算力和行业专家经验等，以技术智变，加速传统产业“质变”实现智能化转型飞跃。
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