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学者•学生

李维刚:把科研论文写在生产线上

来源:澳门金沙娱乐城发布者:新闻中心发布时间:2020-09-08浏览次数:1124

通讯员杨子豪 见习记者马秋芬

    “文章中用到了语义分割,在标题中却只写这一个是不是不太好?”“因为数据集是多相的,加上多相组织会是个亮点。”获得2019年湖北科学进步一等奖的李维刚,顾不得获奖的喜悦,便开始投入到研究生的论文修改中。这只是他任教以来的一个小片段,获奖颇丰的他不仅科研成就卓著,教学方法也别具一格,鼓励学生“把科研论文‘写’在生产线上”。

    李维刚,2019年湖北省科技进步一等奖第一完成人,我校信息科学与工程学院教授、博士生导师,主要从事冶金过程数学模型与优化控制、数据科学及分析、人工智能和机器学习算法。他发表国内外重要核心期刊论文40余篇,申请中国发明专利30余项、美国发明专利2项;荣获湖北省科技进步一等奖1项、吴文俊人工智能科技进步二等奖2项、中国冶金科技进步三等奖1项、中国宝武集团技术创新重大成果奖2项。15年的躬身笃行,李维刚用实力交出一份满意的答卷。

八年磨一剑,解决行业难题

    钢铁材料是应用最广泛的工业基础原材料,热轧商品材则是最重要的钢铁产品大类之一。“热连轧是最复杂的冶金生产工序,数学模型则是热连轧生产过程的大脑和中枢。”李维刚介绍。随着热轧技术不断向“以热代冷”和“高强减薄”的趋势发展,李维刚敏锐意识到,集超薄、高强、高表面于一身的热轧商品材将成为市场的新需求。

    一道难题摆在眼前:传统热连轧机组难以批量稳定生产目标产品。“要用传统热连轧工艺批量生产热轧高强、超薄规格与高表面质量兼备的高附加值产品,必须进行系统的重大技术创新。”为解决这一行业难题,李维刚带领团队说干就干,这一干就是八年。

    在不改变现有常规热连轧机组装备的情况下,实现高强、超薄规格与高表面质量三者兼备的高附加值产品的规模化生产并非易事。“超薄”“高强”均会导致精轧机架轧制负荷大,而“高表面”则要求轧制负荷不能过大,上述需求相互矛盾难以兼顾,轧制难度极大。要在这三者中找到平衡,更是难上加难。仅超薄规格的热连轧过程,李维刚将其形象比喻为“一根线连续穿过七个针眼”,任一环节出现些许偏差,带钢就会变成废品,这是因为极易出现带钢头部穿带困难、板形难控、跑偏等轧制稳定性问题。

    几番摸索,团队从正在兴起的智能化浪潮中获取了灵感,构建的“机理模型+特征点+拟插值+自适应”轧制模型新体系,一改传统的层别划分法,实现了模型自学习系数的连续化,解决了换规格轧制模型精度差的顽疾。而首次研发的轧机设备精度及操作行为智能辨识系统,能对设备精度进行在线诊断,确保精度失效得到及时预防,同时分析操作行为的有效性并修正操作失误。模型的智能化、控制的精细化、数据的实用化解决了超薄、高强与高表面之间的矛盾,李维刚和其团队也守得云开见月明。

    项目成功研发后,迅速在宝武集团等多家企业推广应用,创造巨大的经济社会效益,仅梅山钢铁一条热轧生产线就实现新增经济效益2.7亿元。而“以热带冷”的热轧酸洗产品,节约了大量资源和能源消耗。

    李维刚团队出色的成绩获得多名行业著名专家高度评价。国家冶金自动化工程技术中心主任孙彦广赞扬,项目实现了极限规格、极限性能产品的批量稳定生产,推动了钢铁行业的绿色转型,支撑了国家节能减排战略,对国内外热连轧机组具有示范推广价值。

成长于“1880”,成熟于“1780”

    回想起科研经历,李维刚颇有感慨。在中国宝武集团中央研究院担任研究员期间,他作为骨干研发人员,承担了宝钢第一条自主集成热连轧生产线1880过程控制系统的研发工作。整个项目最核心的关键轧线模型开发技术,压在了年仅30岁的李维刚肩上。

    项目调试期间,工作室温度高达30多度,而李维刚一待便是十几个小时。“我们的工作是国内首次研发,没有参考文献,没有指导老师,再困难的问题也要靠自己解决,必须咬牙坚持。”李维刚坚定地说。

    有一天晚上,他手机关机。凌晨5点,李维刚被同事从床上叫醒,让他立即去现场排查问题。当时工厂精轧废钢,生产被迫暂停,大家都不知道问题出在哪,需要精通模型与数据分析的人员来排查故障,进而恢复生产。“压力很大,所有人都等着你,不解决问题就不能开工,废钢一块损失高达几十万,停产一小时会带来几十万的损失。”面对难题,李维刚告诉自己要保持绝对的沉着和冷静,“坚持坚持再坚持。”经过细致缜密的计算与分析,李维刚成功地找出问题根源,并迅速给出解决方案,生产恢复正常。当时紧张的情况,李维刚仍历历在目。

    经此一事,只要现场有疑难故障,领导、同事第一时间想到的就是李维刚。有时遇上节假日,一接到电话,过会儿李维刚的身影就出现在厂里。他深切体会到,核心技术决定整个项目的成败,担任了这个角色,就要承担起责任。“1880的项目让我受益匪浅,我在这里获得很大的成长,后来面对生产问题排查、模型故障诊断、数据分析方面,处理起来我都得心应手。”李维刚说。

    有了“宝钢1880”的经验积累,“梅钢1780”的项目开发过程容易许多。虽然大部分技术已在“1880”验证过,但李维刚承担的研发任务与责任却不减反增,调试过程中的各种“拦路虎”都是对他智力与体力的双重考验。“以前是摸着石头过河,现在能独当一面了。”33岁的李维刚凭着一股子劲,和团队再接再厉,历时三年研发梅钢1780热连轧过程控制系统,比“1880”用时还短了一年。

    此后,李维刚还承担了宝钢1580热连轧机组三电改造、宁钢1780热连轧机组三电改造、湛江2250热连轧机组新建等多个重大科研与工程项目。在旁人看来枯燥的工作,李维刚却乐在其中。

    调入武汉科技大学后,李维刚并没有放慢脚步。他接连主持“融合工业大数据与冶金机理的微合金钢性能预报模型研究”等国家自然科学基金面上项目,及“涟钢热轧相变过程变形抗力模型研发”“平安电工云母板自动剪切生产线”等10多项企业横向科研课题。李维刚的研究解决了企业实际生产的技术难题,企业年新增经济效益达亿元以上。

把科研论文“写”在生产线上

    从熟知书本理念却不善应用的学生,到基本功扎实的实干型工作者,这份特别的成长经历让李维刚认识到,脚踏实地才是做好研究的前提。“把科研论文‘写’在生产线上。”是他常挂在嘴边的一句话。

    作为研究生导师,李维刚想培养的,是既具有宽阔专业知识,还具备较高相关技能的创造性人才。李维刚给学生提供参与科研项目的机会,希望他们能够在实际中得到充分历练,提升解决问题的综合能力。

    严师出高徒,李维刚带的研究生们成绩也十分优异。2018级硕博生谢璐积极参与了融合工业大数据与冶金机理的微合金钢力学性能预报模型的项目,并发表论文,其研究成果也在中国宝武集团梅山钢铁1780生产线上应用。2017级硕士生马威在上海宝钢集团的1580粗轧板形控制神经网络模型研究的项目中实习了一年,今年获得许家印一等奖学金。

    据谢璐介绍,同学们整天待在实验室里,每个人都参与到不同的项目中,只有周六晚上和周日才有空休息,任务紧张便会放弃休息。15人的实验室格外安静,同学们都沉浸于科研,只有吃饭休息时才互相讨论学习。

    不管是做项目,还是搞科研,李维刚都亲力亲为,时刻跟进,自己的研究再忙,他都不忘关注学生的学业情况。有时候发现他们学习目标不明确,李维刚会专门找来研究生学长,同大家分享经验,并一一耐心指导。

    读研一时,谢璐学python遇到困难,李维刚立刻注意到问题,帮助她合理制定计划。“明确你要实现怎样的模型,这个模型的输入输出分别是什么?”谢璐表示,老师的启发式指导让她受益匪浅。“他总鼓励我去思考,并定期检查进度,我的编程能力也慢慢提高了。”谢璐感激道。

    “学术上,他要求严格;生活里,却是和蔼的师长。李老师常询问我们学习有无压力,寝室住宿和食堂伙食如何。”谈到恩师,谢璐滔滔不绝。“勤奋、坚韧、敏锐是最重要的品质,一定要肯花时间,多努力!”质朴的言语传达的是李教授对学生的关怀,对科研倾注的感情,这些话成了学生心中最温暖的嘱托。



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