比武後的數據覺醒
技術比武的獎牌還在廠榮譽室玻璃櫃裏閃着光,陳鋼已經坐在檔案室裏三天了。他面前攤開的不是獎狀證書,而是厚厚一摞生產記錄本——牛皮紙封面,邊角卷起,紙頁因常年翻閱而泛黃發脆。
“1982年1-9月,全廠記錄在案的操作異常387次。”陳鋼用紅色鉛筆在統計表上畫着線,“其中因數據缺失無法分析原因的214次,占55.3%。因記錄錯誤導致誤判的89次,占23%。”
坐在對面的王師傅摘下老花鏡,揉了揉發紅的眼睛。這個老煉鋼工有個習慣性動作——思考時會不自覺地搓手指,好像指間還粘着爐前的耐火泥。“最要命的是那次LF爐漏鋼,”他聲音低沉,“記錄上就寫‘渣況異常’,什麼異常?鹼度多少?溫度波動多大?流動性描述?全是空白。事後分析,至少要追溯到三爐前的操作。”
陳鋼翻開另一本記錄。這是9月份連鑄車間的交接班日志,字跡潦草得像醫生處方。“‘二冷水量調大’,調大多少?‘拉速稍降’,降多少?‘注意液面’,注意什麼?”他苦笑,“這些記錄,對解決問題毫無幫助。”
問題已經清晰得刺眼:紅星廠有了先進的設備,卻還在用原始的方式記錄數據。而就在技術比武中,陳鋼親眼看到省鋼鐵廠選手使用的便攜式測溫儀、快速成分分析儀——那些儀器能在30秒內給出精確數據,而紅星廠的工人還在憑肉眼判斷火焰顏色,誤差動輒二三十攝氏度。
更讓陳鋼警覺的是調度系統。比武期間,他特意觀察了老劉調度員的工作狀態:同時接三個電話,脖子上還夾着一個,右手記錄,左手翻看記錄本,手忙腳亂中把茶杯碰翻,茶水浸溼了半本記錄。“1號爐鋼水溫度1635攝氏度,還有八分鍾出鋼……等等,2號連鑄換包還要十分鍾?3號LF爐精煉結束時間……我看看……”老劉額頭上的汗珠在日光燈下閃着光。
“我們需要數據,實時、準確、完整的數據。”陳鋼在筆記本上寫下這句話,然後重重畫了個圈。但他知道,在1982年的中國,在紅星這樣的小鋼廠,要建立數據采集系統,每一步都是硬仗。
二、 系統論證:從質疑到信服
10月25日的論證會,氣氛比預想的還要緊張。當陳鋼把厚達五十頁的《全廠數據采集系統設計方案》放在會議桌上時,設備科長老周的第一反應是推眼鏡——連續推了三次,這是他表示強烈質疑的習慣動作。
“陳工,你這是要建衛星發射中心嗎?”老周指着方案中的傳感器清單,“WRNK-191鎧裝熱電偶,DBP-0.6型壓力變送器,LFX-80型渦街流量計……這些精密儀器,在咱們車間的高溫、高塵、高振動環境下,能活幾天?”
陳鋼早有準備。他打開樣品箱,取出幾件設備,一字排開:“周科長說得對,所以我們在選型上特別考慮了工況適應性。WRNK-191的熱電極是鎳鉻-鎳硅材質,保護管材質是剛玉,耐溫1800攝氏度。DBP變送器的外殼是鑄鋁鍍鉻,密封等級IP65。至於振動問題——”他拿起一個橡膠減震墊,“所有變送器都配這個,能衰減80%的機械振動。”
財務科長錢明直接翻到預算匯總表,手指在“五萬八千元”的數字上停頓了很久。“陳工,”他抬起頭,表情嚴肅,“這筆錢夠買50噸廢鋼,夠發全廠一個月獎金。而且這還只是硬件,軟件、安裝、調試的費用呢?”
“錢科長,請您看這份效益分析。”陳鋼遞過另一份文件,“根據過去一年的統計,因數據缺失導致的質量異議,平均每月損失四萬二千元。因參數控制不當導致的設備異常損耗,每月一萬八千元。還有那些無法量化的損失——工藝優化缺乏數據支撐,技術進步緩慢,事故原因分析不清……這套系統建成後,預計一年內可收回投資。”
他走到黑板前,畫出一個簡單的經濟賬:“更重要的是,通過實時數據監控,我們可以把轉爐終點命中率提高5%,相當於每噸鋼節約鐵礦石8公斤。把LF爐電耗降低3%,每噸鋼節電15度。把連鑄作業率提高2%,年增產六千噸。這些效益,是持續的、長期的。”
一直沉默的李副廠長終於開口,但問的是最實際的問題:“這些數據怎麼傳回來?從最遠的軋鋼車間到計算站,有八百米。總不能拉明線吧?”
“走全廠電纜溝。”陳鋼展開精心繪制的廠區管線圖,上面用三種顏色的線條標出了詳細的走線路徑:“紅色是信號線,采用AVPV 4×0.5平方毫米分屏總屏蔽電纜,穿公稱直徑20毫米鍍鋅鋼管敷設。藍色是380伏動力線,保持與信號線平行間距300毫米以上,交叉時垂直通過。黃色是新增的儀表電源線,單獨走橋架。”
他特別指出幾個關鍵路段:“這裏,穿越軋鋼車間高溫區,鋼管外要包50毫米厚硅酸鋁纖維氈。這裏,經過高壓配電室,電纜要加裝磁環濾波器。這裏,地下電纜溝有一段積水,要做防水密封處理。”
會議室裏安靜下來,只有圖紙翻動的沙沙聲。每個人都在心裏算賬——技術賬,經濟賬,還有更重要的管理賬。
“我還有個問題。”張德海科長推了推金絲眼鏡,“這麼多數據采集上來,DJS-130處理得了嗎?它的內存只有32K。”
“所以采用了分布式采集架構。”陳鋼切換到系統框圖,“在轉爐、LF爐、連鑄、軋鋼四個車間設數據采集站。每個采集站用Z80單板機做預處理,只把關鍵數據上傳到中心機。中心機負責整合、分析、顯示。這樣既減輕了主機負擔,又提高了系統可靠性。”
論證會開了整整一上午。散會時,李副廠長只說了一句話:“方案很扎實,但執行起來,困難會比紙上多十倍。你需要什麼支持?”
“三樣:人、時間、授權。”陳鋼回答得毫不猶豫,“我需要組建一個五人小組,三個月時間,以及在全廠協調施工的權限。”
“給你。”
三、 開發組:從圖紙到現實
11月1日,數據采集系統項目組正式成立。陳鋼任組長,王建軍負責硬件和安裝,李衛國負責軟件和通訊,吳師傅負責系統集成,小趙負責文檔和測試。五個人,在計算站那間二十平米的機房裏,開始了爲期三個月的攻堅戰。
第一階段是現場勘查。陳鋼堅持要帶全組人下車間,一個點一個點地確認。
在轉爐操作室,王建軍趴在高溫防護板後面,用紅外測溫槍測着爐壁溫度。“這裏夏季最高能到80攝氏度,”他邊記錄邊說,“WRNK-191要裝在測溫槍旁邊,但必須加隔熱罩。信號線用AF-200耐高溫電纜,耐溫200攝氏度。”
“長度多少?”李衛國問。
“從測溫點到操作室采集箱,直線距離12米,實際走線要18米。要穿過兩個平台,一個扶梯,必須用金屬軟管全程保護。”
在連鑄機二冷區,問題更復雜。陳鋼設計的LFX-80型渦街流量計安裝位置,正好在扇形段檢修空間內。“這裏不行,”設備員老張搖頭,“檢修時要拆扇形段,會碰到流量計。”
“那這裏呢?”王建軍指着旁邊一個不起眼的角落。
“可以,但離主管路有1.5米,要加旁通管。”
“旁通管徑不能小於主管的1/3,否則測量不準。”陳鋼補充道,“而且要在前後留夠直管段,前10D後5D。”
小趙在筆記本上快速記錄,字跡工整如印刷體:“二冷一段流量計,位置:扇形段3號支架側;安裝要求:旁通管公稱直徑50毫米,前後直管段各500毫米;電纜型號:AVPV 4×0.75平方毫米……”
最麻煩的是電纜敷設路徑設計。王建軍帶着廠區管線圖,花了三天時間在全廠走了一遍,標出了所有障礙點:要穿越6條馬路,3個管廊,2個鐵軌;要避開17處高溫區,9處高壓設備,4個酸鹼罐區。
“總長多少?”陳鋼問。
“信號線總長3850米,電源線2200米,接地線800米。”王建軍的聲音有些疲憊,“要用三種規格的電纜橋架,十五種管件,八種固定件。光是電纜溝開挖量,就要200立方米。”
李衛國負責通訊協議設計。他選擇了電流環傳輸方式——把4-20毫安標準信號通過雙絞線傳輸,抗幹擾能力強,傳輸距離遠。“但有個問題,”他在調試時發現,“當多個變送器同時傳輸時,會有串擾。”
“加隔離器。”吳師傅經驗老到,“每個采集通道加一個DC/DC隔離模塊,把信號完全隔離。雖然成本高一點,但可靠。”
小趙的任務是建立設備檔案。她爲每一個傳感器建立了完整的檔案卡:型號、規格、安裝位置、接線圖、校驗記錄、維護記錄。檔案卡用復寫紙一式三份,一份隨設備,一份存技術科,一份交操作人員。
“爲什麼要這麼細?”有人問。
“因爲十年後,當我們需要更換某個傳感器時,能立刻知道它是什麼型號,裝在哪裏,怎麼接線。”小趙回答得很認真。
四、 安裝:毫米級的精確
12月初,安裝工作全面展開。陳鋼把全廠分成四個施工區,每個區由一個電工班負責,王建軍巡回指導。
在轉爐平台,電工班長老趙遇到了第一個難題:熱電偶的安裝深度。圖紙要求插入鋼水液面以下300毫米,但實際操作中,鋼水液面是波動的。“按出鋼時的液面算,還是按吹煉時的液面算?”老趙問。
“按平均液面。”陳鋼親自爬上平台,指着爐內,“你們看,吹煉時液面在這裏,出鋼時在這裏。取中點,下插350毫米,留50毫米餘量。”
“萬一插深了,碰到爐底怎麼辦?”
“所以要做保護套管。套管前端開斜口,萬一碰到爐底,會順着斜面滑開,不會硬懟。”
熱電偶安裝好了,但信號不穩定。王建軍用示波器檢測,發現每當氧槍升降時,信號就有毛刺。“電磁幹擾,”他判斷,“氧槍驅動電機是30千瓦的直流電機,啓停時會產生強烈電磁脈沖。”
解決方法是在信號線外加裝雙層屏蔽——內層銅網屏蔽,外層鋁箔屏蔽,兩端接地。同時,在采集箱入口加裝磁環濾波器。措施實施後,幹擾消失了。
在連鑄機區域,電纜敷設遇到了意想不到的困難。設計走橋架的路徑,被一台新增的切割機擋住了。“這台切割機是上個月才裝的,”車間主任抱歉地說,“沒來得及通知你們。”
“改道。”陳鋼當機立斷,“從平台下面走,雖然多走20米,但更安全。”
“平台下面有蒸汽管道,溫度很高。”
“那就用耐高溫電纜,外加隔熱套管。”
小趙立即查手冊:“AF-250耐高溫電纜,耐溫250攝氏度,但價格是普通電纜的三倍。”
“用。”陳鋼毫不猶豫,“安全第一,可靠第一。”
最大的挑戰是穿越軋鋼車間。這裏環境最惡劣:溫度高,振動大,氧化鐵皮多。王建軍設計了一套特殊的保護方案:電纜穿無縫鋼管,鋼管外纏石棉繩,再套金屬軟管。每隔2米一個支架,支架下加橡膠減震墊。
敷設那天,電工班的小夥子們穿着厚厚的帆布工作服,在軋機旁狹窄的空間裏作業。汗水浸透了衣服,氧化鐵皮落在安全帽上沙沙作響。但沒有人抱怨,因爲他們知道,這些電纜是工廠的“神經”,每一根都關系到生產的順暢。
12月20日,安裝全部完成。陳鋼帶着驗收小組,一個點一個點地檢查。
“1號轉爐熱電偶,安裝合格,接線正確,信號穩定。”
“LF爐壓力變送器,量程0-1.0兆帕,校驗合格,輸出4-20毫安線性良好。”
“連鑄流量計,前後直管段足夠,讀數準確。”
“全廠3850米信號電纜,絕緣電阻全部大於100兆歐,符合要求。”
當晚,陳鋼在工程日志上寫下:“安裝工作完成,比計劃提前三天。所有設備一次投運成功,數據準確率98.7%。明天開始系統聯調。”
五、 第一次聯調:數據流淌
12月21日上午九點,計算站機房裏擠滿了人。李副廠長、各車間主任、技術骨幹,還有自發前來的工人,把二十平米的空間擠得水泄不通。
陳鋼站在控制台前,深吸一口氣,按下啓動按鈕。
DJS-130發出熟悉的嗡鳴聲。大屏幕上,綠色的字符開始刷新。五秒後,主界面出現了——那是小趙精心設計的畫面:上面是系統時間和狀態指示,中間是設備狀態區,下面是數據趨勢區。
“看,1號轉爐!”有人驚呼。
屏幕上,1號轉爐的圖標亮起,旁邊實時顯示着數據:溫度1632攝氏度,氧槍高度1.8米,氧壓0.8兆帕,冷卻水溫35攝氏度……每個數據都在跳動,但跳動得很平穩。
“這是WRNK-191傳回來的溫度曲線。”李衛國調出趨勢圖,“你們看,開吹時溫度快速上升,中期平穩,終點前有個小平台——這是碳氧反應平衡的標志。以前我們靠經驗判斷,現在數據一目了然。”
突然,報警聲響起。2號LF爐的電極電流曲線出現異常波動。
“什麼情況?”李副廠長問。
陳鋼調出詳細數據:“電極C相電流從12千安波動到18千安,但電壓穩定。可能的原因:電極夾頭鬆動,或者爐內鋼水噴濺。”
他立即打電話到車間。檢查發現,是電極夾頭的一個螺栓鬆了,導致接觸不良。緊固後,電流恢復正常。
“從報警到定位問題,只用了三分鍾。”老劉調度員感慨,“以前遇到這種情況,至少要半小時才能查清原因。”
演示繼續進行。陳鋼展示了系統的各項功能:歷史數據查詢、趨勢分析、報警記錄、報表生成……每一個功能背後,都是三個月來無數個日夜的心血。
“最關鍵的是這個。”陳鋼調出一個對比畫面,“左邊是上個月手抄的記錄,右邊是系統自動記錄的數據。同樣的工序,手抄記錄只有8個數據點,系統記錄有120個。手抄記錄有3處明顯錯誤,系統數據100%準確。”
會場沉默了。每個人都在心裏算賬:120個數據點對8個,100%準確對有錯誤……這不是量的差別,是質的飛躍。
演示結束時,李副廠長只說了一句話:“這五萬八,值了。”
六、 系統運行:靜悄悄的革命
春節過後,系統正式投入運行。變化是靜悄悄的,但無處不在。
在轉爐車間,孫師傅每天上班第一件事不再是翻記錄本,而是看屏幕。“你看這段曲線,”他指着溫度趨勢對徒弟說,“開吹五分鍾溫度升太快,說明廢鋼配比低了。下次要調整。”
在LF爐控制室,操作工發現了一個規律:鈣處理時,如果氬氣攪拌強度控制在80-100升每分鍾,鈣的收得率最高。這個數據,讓他們把鈣線消耗降低了15%。
在調度中心,老劉的工作方式完全變了。他面前的三個電話很少同時響起,因爲大部分信息都在屏幕上。他有更多時間分析數據,優化調度。“你看,”他指着生產節奏圖,“以前三座轉爐出鋼時間經常‘撞車’,現在通過系統預排,錯開了至少十分鍾。連鑄機等待時間從平均十二分鍾降到五分鍾。”
最讓人驚喜的是質量追溯。一天,軋鋼車間報告一批鋼材表面有裂紋。小趙在系統裏輸入批號,三分鍾就查清了來龍去脈:這爐鋼在LF爐精煉時,氬氣攪拌曾經中斷兩分鍾,導致夾雜物上浮不充分。連鑄時二冷水量偏大,鑄坯表面溫度過低。軋制時開軋溫度偏低……
“以前這種分析,至少要三天,還不一定能查清。”質量科長感慨,“現在三分鍾,清清楚楚。”
數據也在悄悄改變着人。年輕工人學技術有了新途徑——不是光聽老師傅講,而是看數據曲線,自己分析。老工人有了新工具——經驗還在,但有了數據支撐,經驗更可靠,也更容易傳授。
四月份的一次事故處理,讓所有人看到了數據的價值。當時1號轉爐、2號連鑄、3號LF爐同時報警,調度中心一度混亂。但系統給出了綜合處理方案,老劉按方案指揮,兩小時解決所有問題,損失控制在最低限度。
“知道最關鍵的是什麼嗎?”事後總結時,李副廠長說,“不是系統給出了多好的方案,而是系統讓所有人都看到了全局。你知道你的鋼水要去哪,他知道他的連鑄機什麼時候接鋼,我知道我的LF爐該做什麼準備。信息透明了,配合就順暢了。”
七、 新的起點:從數據到知識
五月的一個下午,陳鋼在信息中心分析一組異常數據。這是1號轉爐連續三爐的煙氣分析數據,一氧化碳含量異常偏高,但爐襯測溫數據正常。
“奇怪……”他喃喃自語。
“什麼奇怪?”小趙湊過來。
“你看,一氧化碳含量高,通常說明爐襯侵蝕,耐火材料中的碳被氧化。但爐襯溫度沒有異常升高,熱電偶數據也正常。”
“會不會是……煙氣分析儀壞了?”
“兩個分析儀同時壞的可能性很小。”陳鋼調出更早的數據,“等等,看這裏。三天前,石灰質量報告顯示,這批石灰的灼減偏高。”
他快速計算着:“石灰灼減高,說明生燒率高。生燒石灰在爐內分解吸熱,會導致局部溫度偏低。溫度偏低,碳氧反應不充分,一氧化碳生成增加……對了!”
他立即打電話到轉爐車間:“檢查一下爐內溫度分布,特別是渣線位置。”
檢查結果證實了他的判斷:爐襯沒有侵蝕,但渣線位置溫度偏低,導致化渣不良,一氧化碳排放異常。調整石灰配比後,問題解決了。
這件事讓陳鋼意識到,數據采集只是第一步,數據分析才是關鍵。而要實現真正的智能化,需要建立知識庫,把老師傅的經驗、技術人員的知識、歷史數據的規律,都變成系統的“知識”。
他在新的規劃圖上,寫下了下一階段的目標:專家系統。用規則庫記錄操作經驗,用案例庫存儲事故處理方案,用模型庫描述工藝規律。讓計算機不僅能顯示數據,還能分析數據,提出建議,輔助決策。
“這需要更強大的計算機,更復雜的軟件,更多的數據積累。”陳鋼在技術討論會上說,“但方向是明確的:我們要從數據采集,走向數據分析,再走向智能決策。”
李副廠長問:“要多久?多少錢?”
“兩年,二十萬。”
會議室裏響起吸氣聲。但這次,質疑的聲音少了很多。因爲所有人親眼看到了數據的力量,看到了從經驗到數據,從模糊到精確,從被動到主動的轉變。
散會後,陳鋼站在信息中心的窗前。夕陽下,廠區的燈火次第亮起。每一盞燈下,都有一台設備在運行,一個傳感器在工作,一組數據在流淌。這些數據匯聚到這裏,經過分析,變成知識,又指導着每一盞燈下的生產。
這是靜悄悄的革命,但比任何技術突破都更深刻。因爲它改變的不僅是設備,不僅是工藝,更是人的思維方式,是工廠的運行邏輯。
陳鋼知道,這條路還很長。但他更知道,方向對了,就不怕路遠。因爲每一步,都在讓這個工廠,讓這群人,讓中國鋼鐵,變得更強一點,更聰明一點,更好一點。
(第十一章完)