郭飞

摘 要：介绍人工智能主要技术及与智能化关系比较密切的人工智能应用领域，涉及专家系统、计算智能、分布式人工智能、机器学习、机器人学、模式识别和机器视觉、智能控制、智能决策与调度、智能信息管理等；探讨冶金智能化的进展并列举冶金智能化的成功案例，包括冶金专家系统、冶炼和轧制过程智能控制、矿井智能安全监控与灾害处置系统、基于模式识别和机器视觉的冶金生产系统以及冶金智能机器人等；最后，就中国冶金智能化的开发与应用方向提出一些建议。

关键词：人工智能；冶金；自动化；智能化

引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）已发展成为一门广泛交叉的前沿科学。近 20 多年来，现代计算机和信息技术的进步促进人工智能获得进一步发展。经过几十年的发展与积累，人工 智能的研究和应用已经十分广泛和丰富。人工 智能在自动化方面的应用，即智能自动化，是人工智能的一个重要应用领域，也是冶金自动化的重要发展方向。

智能自动化是一类无需人的干预就能驱动智能机器或系统自主实现其目标的过程和技术。智能自动化是继机械自动化、电气自动化、信息 自动化、综合自动化之后的一种新型自动化，处 于当今自动化技术的最高发展层次。智能自动化能够进一步改善产品质量，提高经济效益，减轻劳动强度，保护生态环境，是国民经济可持续发展的必然选择，也是发展冶金自动化的必由之路。

1冶金智能化的进展

智能化技术可以广泛应用于冶金自动化过程，例如，各种冶金专家系统、钢铁冶炼和轧制过程智能控制、矿井智能安全监控與灾害处置、基于模式识别和机器视觉的冶金生产系统、冶金智能机器人等等。

1.1冶炼和轧制过程智能控制

模糊逻辑、人工神经网络、进化计算及其集成智能化模型，已在冶金工业生产中获得，包括对冶金生产过程的建模和控制等。这些“软计算”已经用于轧钢产品质量建模、加热炉温度控制、电弧炉钢温控制、高炉炉顶压力控制、半固态镁合金板带双辊连铸控制、铝轧机双机架自适应张力控制、碳钢冷轧机煤气加压站控制、套窑温度均衡控制、铝电解厂排烟控制、转炉煤气温度控制、烧结过程控制等。

1.2矿井智能安全监控与灾害处置系统

矿井安全生产关系到矿工安全，必须采用先进技术保障人员安全。2013 年在与第 23 届世界采矿大会同时举办的第 30 届建筑与采矿自动化和机器人技术国际研讨会上，对采矿工业应用机械电子安全新技术进行了专题研讨，表明国际上对矿山安全的高度重视。

国内虽然对矿山智能安全系统的研究没有形成规模和广泛推广应用，但已经开始了矿山安全方面的研究，提出的基于神经网络的矿井安全预测方法能够降低人工救援风险，提高救援系统应对灾害的能力。矿井生产系统是一个涉及很多因素的复杂系统，各种自然因素、机器因素与人工因素并存，又受到气体、煤尘等环境因素的影响，不同因素之间还存在相互关联，因此，煤矿安全预测是一个典型的非线性问题。而神经网络是一个典型的非线性动力学系统，能够利用历史的训练样例对未来趋势进行准确的预测，非常适于解决矿井安全预测问题，例如，采用反向传播神经网络模型与学习算法可以实现矿井安全预测。

1.3冶金智能机器人

工业机器人已在制造行业和其他部门，特别是在高温、有毒、危险等恶劣环境中获得日益广泛的应用。近年来，各个先进工业国家争先推出发展机器人学的雄伟计划，中国也制订了智能制造等发展战略。2013 年 9 月在上海举行的2013 年中国国际金属成型展览会上，展出了工业机器人在铸造自动化生产线上的应用情况，令人鼓舞。然而，冶金工业应用工业机器人还是不够普遍。除了铸造、锻造、搬运等作业开始有应用智能机器人的试点外，还在矿井灾害处置和矿井安全预测方面采用机器人系统。

2冶金智能化发展的某些战略思考

在人类进入 21 世纪后的 2003 年 2 月，世界各国冶金专家云集印度，举行了“新千年钢铁冶 金计算机化与自动化的机遇与挑战”研讨会，研讨钢铁冶金计算机化与自动化重大课题。10 年后的今天，仍然面临这些领域的问题，但已经 从钢铁冶金的计算机化与自动化转变为钢铁冶 金的智能化与自动化，也就是钢铁冶金的智能自动化。

计算机化已经解决了冶金自动化的许多难 题，为钢铁工业做出了历史性的贡献。冶金自动 化许多新的更难的问题，需要由智能化来处理。冶金自动化也进入了发展的“深水区”，面临更大的难度与更高的要求，需要攻坚克难，攀登冶金 智能化的新高峰。

笔者就中国冶金智能化今后的开发与应用方向提出如下建议：

（1）结合冶金工业实际，贯彻中央实行结构调整与转变发展方式的方针，推动冶金工业的科技进步和企业转型升级，充分利用资源，有效保护环境，提高经济效益和社会效益，以“冶金智能化之梦”促进实现中国“冶金强国”之梦。

（2）继续开发各类冶金专家系统，例如，基于规则、模型和框架技术建立综合专家系统，对于某些应用，还可以结合网络技术建立基于 Web 的综合型专家系统，以不断提高专家系统的技术水平和经济效益。

（3）着力开发与应用基于计算智能技术的各种智能建模、优化与控制系统。根据生产过程特点和工艺要求，单独或组合采用模糊逻辑、神经网络、进化计算、粒子计算和免疫计算等新技术以建立智能算法或模型，也可以综合应用智能计算和知识工程技术甚至 PID 传统技术，设计和建立技术先进、运行可靠、效益显著的新型智能控制或监控系统。

3结语

冶金智能化能够在产品质量、创新性、适应性、绿色环保和安全性等方面为钢铁冶金提供正能量。高度重视冶金教育和人才培养，培养各个领域不同层次的冶金科技和管理人才。这是中国冶金工业和冶金科技参与国际竞争以及实现冶金智能化和现代化的根本保证。

参考文献

[1]马竹梧，徐化岩，钱王平. 基于专家系统的高炉智能诊断与决策支持系统[J]. 冶金自动化，2013，37（6）：7- 14，37.

[2]蒋彬，吕晓云. 基于数据挖掘技术的高炉分析与诊断专家系统[J]. 冶金自动化，2011，35（4）：26-29，74.

[3]国宏伟，邓君堂，陈杉杉，等. 高炉专家系统的数据采集及处理[J]. 冶金自动化，2008，32（3）：18-22.

[4]戴园生. 基于知识的炼钢成分设计专家系统的构建[J]. 控制工程，2011，18（2）：236-238，278.

[5]曲丽萍，陈久伟，贾未. 基于专家系统和变频技术的链条炉控制策略研究[J]. 冶金自动化，2008，32（4）：63-65.

（作者单位：辽宁科技学院）