编辑导读：
智能制造浪潮推动制造业范式革新，钢铁工业作为支柱产业，其智能化转型是制造强国建设的关键。我国钢铁工业虽已积累扎实的自动化与信息化基础，但仍受困于数据孤岛、模型融合不足等难题。本期专刊遴选 18 篇论文，集中呈现行业最新探索 —— 既有宝武、兴澄特钢等企业的转型实践，也涵盖数字孪生、向量数据库等前沿技术创新，覆盖多产品领域智能工厂建设。
本次推送的文章是来自中信泰富特钢集团股份有限公司白先送团队：特种无缝钢管数智化工厂关键技术开发及应用。
特种无缝钢管数智化工厂关键技术开发及应用
白先送1,颜学勇2,马金辉2,肖雄3,邵健3,张学军3,陈丹4
（1.中信泰富特钢集团股份有限公司，江苏 江阴 214400；
2.大冶特殊钢有限公司，湖北 黄石 435000；
3.北京科技大学工程技术研究院，北京 102206；
4.北京科技大学设计研究院有限公司，北京 102206）
针对特种无缝钢管在“多品种、小批量”生产模式下面临的产品质量在线检测难、单管信息全流程追溯难、生产高效自动排程难以及过程质量管控闭环难等系统性挑战，本文提出并实践了一套“检测-跟踪-排程-管控”四位一体的数智化工厂解决方案。该方案通过构建基于深度学习与多模态视觉融合的质量检测系统，实现了对钢管缺陷与尺寸的高精度在线测量；首创融合“视频AI+事件逻辑”的逐支跟踪系统，攻克了单支钢管全流程数据精准映射的行业难题；研发了基于遗传模拟退火混合算法的动态排程优化模型，显著提升了复杂订单环境下的排产效率与资源利用率；建立了基于策划-执行-检查-处置(PDCA)闭环理念的协同质量管控系统，实现了质量管理的系统化与前瞻性。应用结果表明，该系统使缺陷检出率达到99.95%，物料跟踪准确率达99-98%，排产效率提升超过60%，产品不合格率降低50%，为中国特钢行业的数字化转型提供了具有重要参考价值的典型范例。
关键词：特种无缝钢管；物料逐支跟踪；质量在线检测；生产优化排程；质量闭环管控；数智化工厂
智能制造作为新一轮工业革命的核心驱动力，正引领全球制造业发生深刻变革。习近平总书记指出：“深入实施制造业重大技术改造升级和大规模设备更新工程，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展，让传统产业焕发新的生机活力［1］”。钢铁行业是国民经济的重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑［2］，其转型升级对于建设现代化强国至关重要，推进智能化改造已成为行业发展的必然选择和当务之急。
特种无缝钢管被誉为“工业血管”，在国防军工、航空航天、能源化工、海洋工程等关键领域扮演着不可替代的角色［3］。其服役环境往往极为苛刻，对产品的尺寸精度、表面质量、力学性能等指标提出了近乎极限的要求［4］。然而，由于特种无缝钢管生产工艺流程长、装备复杂、投资巨大，其智能制造发展相对滞后，建设覆盖热轧、精整、热处理全流程的整体智能工厂，被视为钢铁行业智能制造领域最难啃的“硬骨头”之一［5］。以大冶特钢460钢管厂为代表的先进产线，虽已具备良好的自动化基础和信息化管理系统，但在典型的“多品种、小批量”定制化生产模式下，仍面临4大共性难题与行业痛点。
1)质量多维检测与评价难：无缝钢管具有外径、内径、壁厚等复杂三维尺寸，加之生产过程涉及高温、高速、多规格动态切换等复杂工况，传统的离线、人工抽检方式效率低下且数据滞后，难以实现对质量的全面、精准、实时监控，质量保障难度大、风险高。
2)单管全流程追溯缺失：钢铁行业普遍采用按“轧制批”进行物料跟踪和信息管理，粗放式的管理模式导致生产、质量数据无法与单支钢管精确关联，一旦出现质量问题，难以精准定位和追溯，严重制约了质量管控的精细化水平。
3)生产排程复杂低效：无缝钢管生产制造属于特钢大规模、小批量、定制化生产模式，产线订单数量极大，生产计划排程高度依赖人工经验，耗时费力，难以在合同交期、设备约束、工艺要求等多重限制下实现坯料利用率、生产节拍、设备效率等多目标的全局优化［6］。
4)过程质量管控难以闭环：无缝钢管生产制造过程中质量标准、过程检查记录多依赖纸质单据流转，信息传递不及时、易出错，导致数据孤岛现象严重，缺乏全流程的过程质量数据采集、过程质量跟踪和在线分析、闭环反馈机制［7］，使得过程质量稳定性难以提升，质量管理多停留在“事后补救”阶段。
为系统性解决上述挑战，本文以大冶特钢460钢管厂的智能化升级实践为基础，提出特种无缝钢管数智化工厂关键技术解决方案，详细阐述其理论基础、技术实现、创新突破及应用成效，旨在为特钢企业的数字化转型提供理论参考和实践借鉴。