、 意外的啓示
1983年6月15日,芒種已過,江淮地區進入梅雨季節。紅星鋼鐵廠檔案室裏彌漫着潮溼的紙張氣味,陳鋼正在整理技術科積壓多年的資料。下午三點二十分,他在最裏間的鐵皮櫃底層發現了一個落滿灰塵的硬殼筆記本。筆記本的封面是深藍色的漆布面,燙金的"工作筆記"四個字已經斑駁脫落。他輕輕吹開封面上的浮塵,內頁上用鋼筆工整地寫着:"1959-1965年煉鋼操作實錄",署名是"趙鐵山"。
趙鐵山——這是建廠元老、第一任技術副廠長的名字。陳鋼小心翼翼地翻開筆記本,紙頁已經泛黃發脆,但字跡依然清晰。裏面不是枯燥的生產記錄,而是一頁頁生動詳實的操作心得:
"1959年3月12日,爐況異常處理。今日2號爐吹煉中期,火焰突然發暗,爐口噴濺嚴重。判斷爲石灰生燒率高,化渣不良。采取措施:適當降低槍位,加入螢石300公斤改善流動性。20分鍾後爐況恢復正常。教訓:雨季石灰存放需防潮。"
"1962年11月5日,優質鋼冶煉要點。冶煉45號鋼,終點碳控制0.18%-0.22%爲佳。出鋼溫度1630-1650攝氏度,精煉時間不少於25分鍾。關鍵在脫氧:先加錳鐵,後加硅鐵,最後鋁錠終脫氧。順序不可顛倒,否則氧化物夾雜難以上浮。"
陳鋼一頁頁翻看,越看越激動。這哪裏是普通的工作筆記,分明是一部凝聚了老師傅二十年經驗的"煉鋼寶典"。裏面記載了上百種異常工況的處理方法,幾十個鋼種的最佳工藝參數,還有對各種設備故障的預判和應對措施。
他立即抱着筆記本找到王師傅。老工人戴上老花鏡,翻了幾頁,眼眶就溼潤了:"這是趙廠長的筆跡!當年他手把手教我們煉鋼,每次處理完異常工況,當晚必定詳細記錄。他說,好記性不如爛筆頭,這些經驗都是廠裏的寶貝啊!"
"這樣的寶貝,還有多少?"陳鋼問。
王師傅想了想:"老趙有記筆記的習慣,堅持了二十多年。他1965年退休後,筆記本應該都留在技術科。還有幾個老師傅,像連鑄車間的老錢、軋鋼車間的孫大錘,也都有自己的一套心得。不過......"他嘆了口氣,"現在年輕人誰還看這些?都嫌老古董過時了。"
陳鋼撫摸着筆記本封面上斑駁的燙金字,一個想法在心中萌生:如果把這些散落在老師傅頭腦中、筆記本裏的寶貴經驗,變成計算機能夠識別和運用的知識,建立一套專家系統,不是比單純的數據采集更有價值嗎?
當晚,他在技術科的檔案庫裏翻找,又發現了十七本類似的工作筆記。有的記錄設備維護心得,有的記錄工藝改進過程,有的記錄事故分析。最珍貴的一本是已故的八級鉗工周師傅的"聽聲辨故障"記錄——通過設備運轉聲音判斷故障部位和程度的方法。
"這些都是無價之寶啊。"1983年6月18日,陳鋼在技術日志上寫下這句話。他知道,在老工人們陸續退休的今天,這些經驗的傳承顯得尤爲迫切。而專家系統,可能就是最好的傳承方式。
二、 知識工程師
建立專家系統的想法在6月20日的廠部周例會上得到了李副廠長的支持,但實施起來困難重重。最大的難題是:老師的經驗如何變成計算機能夠處理的規則?
7月5日,陳鋼開始系統性地收集和整理老師傅的經驗。他第一個找的是王師傅,希望通過總結轉爐煉鋼的經驗,建立第一套專家系統規則庫。
"王師傅,您判斷吹煉終點,主要看哪些跡象?"陳鋼拿着筆記本,準備記錄。
老工人眯起眼睛,像在回憶什麼:"看火焰啊。碳焰下來了,火焰收縮了,鋼花分叉了......"
"能不能具體點?比如碳焰下降,是指火焰高度降低多少米?收縮的比例多大?鋼花分叉的角度多少?"
王師傅愣住了,擺擺手:"這哪能量化?就是種感覺,幹多了自然就知道。"
陳鋼意識到,隱性知識的顯性化是最大的挑戰。他改變策略,不再直接詢問判斷標準,而是請王師傅回憶具體的操作案例。
"記得最清楚的是去年冬天那爐鋼。"王師傅陷入回憶,"那天特別冷,鐵水溫度比平時低20攝氏度。吹煉到14分鍾,火焰突然發暗,我判斷是溫度不夠,提前加了第二批渣料......"
陳鋼詳細記錄下當時的鐵水溫度、成分、天氣情況、操作步驟和結果。通過分析十幾個類似案例,他逐漸總結出一些規律:鐵水溫度每降低10攝氏度,吹煉時間要延長1-2分鍾;硅含量高於0.8%時,要提前加渣料......
連鑄車間的陳梅提供了另一種經驗。她在連鑄操作中發現,當結晶器液面出現特定頻率的波動時,往往預示着水口即將堵塞。通過長期觀察,她總結出"液面波動頻率大於0.5赫茲,振幅超過5毫米"時要及時處理。
最讓陳鋼驚喜的是設備科的老周。這個平時話不多的老技師,竟然有一套完整的"設備健康預報"方法。通過監測軸承溫度、振動頻率和聲音特征,他能提前兩天預測出故障發生。"就像老中醫號脈,"老周比喻道,"設備也有自己的脈象。"
到8月20日,陳鋼已經收集了三個月經驗,開始着手構建知識庫。他把各種經驗分類整理,建立規則庫:
如果鐵水溫度低於1250攝氏度,且硅含量大於0.8%,則吹煉時間延長10%-15%。
如果結晶器液面波動頻率大於0.5赫茲,且振幅超過5毫米,則檢查水口狀況。
如果軸承溫度連續2小時上升,且振動加速度超過4米/秒²,則預警可能故障。
每條規則後面,都附上原始案例和老師傅的籤名。陳鋼要讓這個系統不僅有"智能",更要有"人味"。
三、 規則的較量
知識庫建設並非一帆風順。8月25日,在討論LF爐精煉規則時,發生了激烈的爭論。
負責LF爐的李工主張:"鈣處理必須在出鋼前5分鍾完成,攪拌強度不小於80升/分鍾。"這是書本上的標準工藝。
但王師傅根據經驗提出異議:"要看鋼種。普通鋼可以,但優質鋼最好在出鋼前8分鍾加鈣,攪拌強度提高到100升/分鍾,讓鈣充分均勻化。"
"有數據支持嗎?"李工問。
"有!"王師傅翻開自己的記錄本,"去年處理的優質鋼,按我的方法,夾雜物級別降低0.5級。但按標準工藝,有兩次鈣處理不均,造成水口堵塞。"
陳鋼調出歷史數據驗證,果然如王師傅所說。於是規則修改爲:如果是優質鋼,鈣處理時間提前到出鋼前8分鍾,攪拌強度提高到100升/分鍾。
更大的挑戰是如何處理矛盾經驗。9月2日,在連鑄二冷配水規則上,陳梅和另一位老師傅張工的意見完全相反。
陳梅認爲:"低碳鋼二冷強度要強,水量1.2升/公斤,避免鑄坯鼓肚。"
張工卻堅持:"低碳鋼要弱冷,水量0.8升/公斤,防止表面裂紋。"
兩人各執一詞,都舉出成功案例。陳鋼沒有簡單選擇一方,而是深入分析兩人的操作記錄。發現關鍵差別在於拉速:陳梅操作時拉速通常在1.4米/分鍾,而張工習慣用1.0米/分鍾。
"我明白了!"9月5日,陳鋼在分析完30爐數據後得出結論,"二冷強度應該和拉速匹配,而不是單純看鋼種。"
於是規則調整爲:低碳鋼二冷水量=基礎水量0.8升/公斤+拉速補償(拉速×0.3升/公斤/米/分鍾)。這個規則經過驗證,適用性大大提升。
通過一次次這樣的討論、驗證、修正,知識庫逐漸豐富起來。到9月底,已經積累了轉爐煉鋼、LF爐精煉、連鑄操作、設備維護等四大類共217條規則。每條規則都經過實踐檢驗,帶有詳細案例說明。
四、 第一次實戰
1983年10月8日深夜,系統接受了第一次真正的考驗。
當時陳鋼正在值夜班,突然收到1號轉爐的報警信息:吹煉13分鍾,火焰異常發暗,溫度上升緩慢。系統根據知識庫規則,判斷爲"石灰生燒率高,化渣不良",建議采取"降低槍位0.5米,加入螢石200公斤"的措施。
但值班的年輕爐長小劉猶豫不決:"螢石加入時機和量都很關鍵,加少了不起作用,加多了侵蝕爐襯。要不要等王師傅來?"
王師傅那天休息,住在廠外,趕過來至少要40分鍾。而轉爐冶煉是有嚴格時間要求的,延誤可能導致整爐鋼報廢。
"相信系統。"陳鋼堅定地說,"這條規則是王師傅親自總結的,有12個成功案例支持。"
小劉咬咬牙,按下了確認鍵。加入螢石5分鍾後,監控畫面顯示爐況明顯好轉,火焰變得明亮穩定,溫度開始正常上升。25分鍾時,順利到達終點,碳、溫雙命中。
"成功了!"小劉激動地拍着控制台,"系統比教科書還管用!"
更讓人驚喜的是後續的質量檢驗。這爐鋼的成品質量特別好,硫、磷含量低於內控標準,氧化物夾雜級別創當月最好水平。
王師傅10月9日一早得知消息,特意來到車間,看着系統記錄的操作曲線,連連點頭:"就是這樣!這就是我當年總結的最佳處理方案。沒想到,計算機比我判斷得還快、還準。"
這件事迅速在全廠傳開。原本對專家系統持懷疑態度的人開始改變看法,越來越多的老師傅主動來找陳鋼,要求把自己的經驗加入知識庫。
五、 新老融合
知識庫的成功應用,催生了意想不到的新老融合。
11月5日,年輕技術員小李提出一個想法:"既然系統能存儲老師傅的經驗,能不能也把我們年輕人的創新加進去?"他開發了一種LF爐渣料加入的新方法,能縮短精煉時間5分鍾,但一直得不到老師傅認可。
陳鋼鼓勵他:"只要數據充分,驗證有效,就可以加入知識庫。"
小李花了半個月時間,做了十爐對比試驗,數據確鑿地證明新方法既能保證質量,又能提高效率。11月20日,這套新工藝被作爲"優化規則"加入知識庫,注明"由青年技術員李衛東提出,經10爐驗證有效"。
更讓人感動的是設備科的老周。這個平時最保守的老技師,竟然主動學習起計算機操作。"我不能落伍啊,"他笑着說,"要是連自己總結的經驗都看不懂,那不是白總結了?"
在陳鋼的輔導下,老周學會了查詢知識庫,還能根據新情況補充修正規則。12月10日,他發現系統的一個軸承故障預測規則不夠準確,立即補充了"夏季高溫季節,預警閾值應降低15%"的修正條款。
"這就是傳承與創新的結合。"12月15日,李副廠長在觀察知識庫系統後評價,"老師傅的經驗不會隨着退休而消失,年輕人的創新也能快速推廣應用。這個系統,成了我們廠最寶貴的財富。"
到1983年12月31日,專家系統知識庫已經積累了500多條規則,涵蓋了從原料準備到成品出廠的全流程。系統每月處理異常工況30多起,提出優化建議50多項,爲廠裏創造效益超過100萬元。
但陳鋼知道,這還只是開始。真正的智能化,應該是系統能夠自我學習、自我完善。在他的規劃中,下一個目標是讓系統能夠自動從海量數據中發現新的規律,形成新的知識。
窗外,雪花紛飛,1983年即將過去。但在陳鋼心中,一個嶄新的春天正在到來——那是知識的春天,是智能的春天,是中國鋼鐵業真正走向現代化的春天。