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1、*钢（集团）控股有限公司科研项目申请表项目名称：利用先进的偏最小二乘回归技术优化炼铁生产过程，提升经济技术指标项目负责人：项目承担单位（公章） ：申报日期：年月日项目名称：利 用 先 进 的 偏最 小二 乘 回 归 技 术优 化炼铁生产过程， 提升经济技术指标合作单位：项目负责人：项目组组长：申报项目国际、国内、行业的技术水平及公司目前现状和差距（当前相关的技术指标） ：二铁总厂经过多年发展，三座高炉经济技术指标取得很大的进步，但与国际、国内最先进企业相比仍有一定差距。最近几年，分析复杂系统参数关系的先进统计技术偏最小二乘回归方法，被很多科研院校及钢铁厂用来作为国家自然科学基金项目分析解决炼铁
2、、炼钢、轧钢等复杂技术难题。本项目拟在*钢第二炼铁总厂内， 利用偏最小二乘回归软件PEW 2010分析高炉的产量、质量、能耗等经济技术指标与高炉的控制参数、状态参数、原料特性参数之间的关系，在专业知识、实践经验的基础上从统计的角度找到复杂生产过程的规律，指导操作调整和改造升级，优化生产过程，提升炼铁生产的经济技术指标，为企业创造效益。项目关键技术难点、预期的创新点：项目关键技术：难点 1：高炉非常复杂。高炉炼铁过程周期长，因素多、波动大、反应机理复杂、过程参数大多不能直接测量，不可能透彻了解和掌握其中的物理化学反应的热力学、动力学细节，传统的数学方法不能准确定义和描述高炉过程，神经网络虽然预测
3、精度较高，但对所描述对象的输入输出变量之间的关系往往缺乏很好的解释性。由于高炉根本不允许进行人为剧烈波动的正交试验，而所有参数又总是处于波动之中，固定其它变量，只改变某一个变量，从而观察它的效果根本不现实。高炉复杂系统参数之间的关系这一难题长期困扰生产、技术、操作人员。创新点 1：利用最新的统计技术偏最小二乘回归解决它。偏最小二乘回归统计方法综合了多元回归、主成分提取、典型相关三项技术， 是目前能清晰准确反映复杂系统参数之间关系的最先进方法。高炉总体而言处于波动与不确定之中，难以完全解析所有的复杂问题，但偏最小二乘回归统计方法仍能找到其中线性或接近线性的确定部分规律。其模型简单有效，物理意义清
4、晰明确，是打开高炉黑箱的有效工具。偏最小二乘回归统计方法可以根据日常的波动数据发现影响经济技术指标的重要变量是什么，对重要变量的重要性进行排序，把有限人力、物力、财力用在解决主要矛盾上。难点 2：过去的统计方法有缺陷。从资料看， 很多应用多元回归方法包括偏最小二乘回归方法对高炉参数进行研究的课题都选择多个自变量对一个因变量的方式，割裂高炉产质量、能耗等多因变量自身联系这一客观现实。另外对参数的检验，只停留在不够严密的变量投影重要性指标 VIPj 上。创新点 2：本项目将利用多自变量对多因变量的PLS2模型，研究工艺参数集合与经济指标集合之间的关系，这更贴合高炉实际。另外采用最新的 Bootst
5、rap 基于数据模拟的再抽样法，对偏最小二乘模型的参数进行检验，最终确定确实有效的显著变量，筛除对系统无解释作用的变量。难点 3：先进有用的统计技术难以被一线关键岗位应用。高炉中控室是生产单位的核心岗位，各种生产工艺参数、原料特性，各种信息都在此处集中， 数据齐全、 完整。作业层面普遍具有丰富操作经验，扎实专业技能，但普遍缺乏最先进的统计技术知识，美国、日本等发达国家工业这所以先进，很大一部分要归功于管理人员、技术人员、操作人员对于统计方法和统计思想的运用。工厂各种生产任务最终要落实到作业层面，面对日益紧迫的提升产能、改善质量、节能降耗压力，只有不断优化操作才能完成，而要优化操作，首先要深刻理
6、解生产过程规律，没有先进科学的统计分析工具，即使是有多年生产操作经验的一线人员，面对复杂的生产过程仍很迷茫。在偏最小二乘回归这一领域，现在先进的国外著名统计软件往往存在英语界面、统计知识、需要再编程、高昂价格等障碍，只被少数研究人员使用。创新点 3：让高新统计技术为一线所用。本项目拟在炼铁系统安装的偏最小二乘回归软件PEW 2010，安装简单， 使用方便， 以Excel作为开发平台， 成为 Excel 的一条菜单， 无需编程， 以Word文档报告形式输出，一线人员无需学习统计知识都能理解。只需要标记、确定两步就完成操作，象使用傻瓜相机一样使用先进工具。另外，软件运行稳定可靠、计算准确，有包括中
7、科院、北大、清华等10余所大学教授、研究生应用业绩，是国内公认最好的偏最小二乘软件。在高炉中控室、技术部门、生产部门安装软件，可以让一线管理、技术、操作人员，无需外语、编程、统计知识也能使用，便于对生产过程进行持续改进。项目主要研究内容：1. 建立高炉经济技术指标与各种参数之间的联系。经济技术指标高炉控制状态原料2.了解高炉大量操作参数、状态参数、 原料特性参数与产量、质量、能耗等经济技术指标之间是什么关系？哪些参数对高炉生产结果是重要因素，哪些是次要因素？哪些是正相关，哪些是负相关？变动参数的一个单位对结果影响有多大？哪些数据点是特异点需要关注或剔除？得出的这些结论可信度有多大等等。3. 对
8、重要变量的重要性进行排序，把有限人力、物力、财力用在解决主要矛盾上。4. 利用偏最小二乘回归中主成分提取及典型相关分析方法，围绕炼铁的需要，确定什么质量的焦碳、烧结矿、球团矿对高炉来说是合适而不过剩的；各种原料的指标中是物理特性（粒度、强度、）还是化学特性（各种化学成份，）：是常温特性还是高温特性；具体是哪一类参数、哪一个参数对高炉的哪一类经济技术指标、哪一个经济技术指标而言是重要的。解析这一问题非常有现实意义，可以很好发挥整合优势，科学明确地指引上道工序进行有目的，有方向的生产操作调整、技术改造攻关。5.偏最小二乘回归可综合主成分和典型相关技术，提取到各种参数层面的主成分，并得到此主成分对指
9、标的影响程度。这实际上是在理论与实践中建立了一座桥梁，让工艺人员更好地理解课本中都未能完全解释的问题。这相当于对参数及指标系统进行了一次全方位的参数断层扫描。6. 利用历史数据对诸如提高风温，降低湿度等等的技术改造进行统计意义上的评估，对可能达到的效果及成功的把握性进行预测。7. 研究工艺参数与指标结果之间的相关程度；工艺参数之间的紧密程度；利用工艺参数对技术指标进行预测，并判断预测精度。8. 利用偏最小二乘方法，在特异点中排除统计误差较大的点，找到最佳工艺参数点，为寻找最佳工艺参数组合提供依据。9. 比较三座高炉模型的特点，找出共性及差异，对高炉生产操作经验进行统计科学意义上的提炼总结，形成
10、技术诀窍，这将成为企业宝贵的无形财富和竞争力。项目实施总目标、阶段目标（要量化）：总目标：解决高炉复杂参数关系问题，掌握先进的偏最小二乘回归方法，在重要岗位安装偏最小二乘回归软件以利于持续改进。阶段目标：第一阶段目标：掌握先进的偏最小二乘回归方法。第二阶段目标：重要岗位安装偏最小二乘回归软件。第三阶段目标：解决高炉复杂参数关系问题。项目实施进度计划：第一阶段进度计划：项目开展的第一周，学习偏最小二乘回归的原理、方法和软件的使用。第二阶段进度计划：项目开展的第二周，在高炉中控室， 技术部门，生产部门关键岗位安装偏最小二乘软件包PEW 2010。第三阶段进度计划：项目开展的第三到第四周，甲方完成选
11、题，数据收集工作。项目开展的第五到第八周，甲方从专业和经验角度，乙方从统计角度共同完成课题。验收：项目开展的第九到第十二周，对整个项目进行评估，甲方出具验收报告。项目实施后的效益分析（经济效益和社会效益）：偏最小二乘软件直接面向关键问题、重大问题、老大难问题和限制性瓶颈问题，对这些问题提供全面优化解决方案。二铁总厂的物流量、资金量、能源消耗量都非常大，可变成本有几亿之巨。全面的持续改进，不断优化提高，即使产生巨大的效益。以现在增产 1% ，年 365天, 铁产量 14200t/ 天，生铁效益 300元/t计算生铁增产 1% 年经济效益： 1% 14200t/ 天365天300元/t=1554万
12、元。以现在焦比350Kg/t ，降低 1% 为3.5Kg/t，年 365天, 铁产量14200t/ 天， 焦炭价格 1800元/t 计算焦炭降低 1% 年经济效益：3.5Kg/t 14200t/ 天/1000 365天1800元/t=3265 万元。合计年经济效益：1554万元 +3265万元 =4819万元。项目申请费用的使用计划（按阶段分解使用计划，制造费为企业成本费用，资本金为企业固定资产费用）：本项目全部为制造费用，总额为万元。项 目 组 主 要成员：项目组组长：姓名分工单位（部门）项目实施中产学研合作方的简介及合作理由、合作费用（计划费用）：公司主管部门意见：备注备注： 1、项目负责人：负责科研项目的组织、协调工作，全面负责科研项目的实施。2、项目组组长：项目技术负责人，负责科研项目方案制定、研究内容的组织实施。
