新一代钢厂是结合冶金流程工程学等理论而研究、开发的 拥有新一代钢铁制造流程的专业化钢厂。新一代钢铁制造流程就是将已有和新开发的先进工艺、装备以及若干“界面”技术进行有效集成和优化的钢铁制造流程。新一代钢厂充分体现了钢厂的三大功能：钢铁产品制造功能、能源转换功能、社会部分大宗废弃物处理、消纳功能。由于新一代钢厂在资源、环境友好等方面比传统钢厂有重大进步，也被称作第三代钢厂。

    新一代钢厂的设计水平对充分体现新一代钢厂的特点（如流程运行高效化等）具有决定性影响。传统的设计方法已无法适应新一代钢厂流程运行高效化的需要，因此应采用精准设计方法，即站在冶金流程工程学高度，以整体优化生产工艺流程为设计核心理念，运用解析—集成的方法，实现全流程物质、能量的动态、有序、稳定、高效运行。

    新一代钢厂的设计水平可通过与实际运行水平相比较来判断，对其定量的评价可通过建立评价指标体系的方法。该方法是系统、客观、定量地对某一对象属性进行分析的有效方法，目前已广泛应用于钢铁工业，如针对钢铁企业的质量、经济效益、环境、污染评价、集约经营水平、企业竞争力、战略环境、安全成本、可持续发展水平、循环经济、生态化水平等进行的评价。以往的研究考虑多方面综合性评价的很少，无法完整体现新一代钢厂的特点。

科学选取指标构建精准设计评价体系

    新一代钢厂精准设计评价指标体系的建立和指标选取遵循如下原则：一是系统性，评价指标体系可全面反映新一代钢厂水平，包括经济效益、生产水平、流程运行水平、环境和社会效益等，体现钢铁企业的三大功能。二是可计量，指标体系中选取的指标可以定量表示，其数据来源可靠，计算方法明确并且被广泛认可。三是可操作，指标体系中选取的指标为钢铁企业中常用的、有代表性的指标，其含义应易于理解。四是可比较，指标体系中选取的指标应为钢铁企业通用的指标，指标体系不仅能在国内钢铁企业之间进行比较，同时也能与国外企业进行比较。五是层次性，由于评价指标体系拟采用层次分析法确定各指标的权重，因此选取的指标之间应有明确的层次关系，应尽量降低同一层指标之间的相互关联性。六是静态化和动态化相结合，指标体系不仅可用于评价钢厂的设计水平（即静态评价），还能对实际运行后的水平进行评价（即动态评价）。

    根据以上原则建立的新一代钢厂精准设计评价指标体系如图1所示。指标体系共包括49个底层指标和16个中间指标，从总体上可以分为经济投资水平、工艺设备水平、流程运行高效化和生态化水平四大类。

    经济投资水平。经济投资水平指标是一个钢厂存在的经济基础，反映了钢厂的经济效益和空间利用水平。经济投资水平进一步划分为投资收益率、吨钢投资、吨钢占地面积和劳动生产率4个指标。投资收益率又称投资利润率，是指投资收益（税后）占投资成本的比率，投资收益率反映了钢厂投资的收益能力。吨钢投资的界定范围是从港口、原料到冷轧厂的全部投资，反映了投资的利用效率。吨钢占地面积是指包括港口、原料厂、成品仓库在内的整个钢厂的占地面积，反映了钢厂的空间布局水平和利用效率。劳动生产率是指劳动者在一定时期内创造的劳动成果与其相适应的劳动消耗量的比值,可以反映具体劳动生产使用价值的能力或效率。

    工艺设备水平。工艺设备是实现钢厂三大功能的基本硬件配置，是一个钢厂存在的物质基础。工艺设备水平指标体现了单体工艺设备的水平，突出了大型化和自动化特点。在工艺设备水平中，按照钢铁生产流程分为焦化、烧结、高炉、转炉、精炼、连铸、热轧、冷轧8个工序指标，各工序指标再按照设备装备水平、生产效率或产品质量、自动控制水平、能耗水平4个方面划分下一级指标。

    先进的装备水平是实现产品高质量、生产高效率、工序低能耗的基础。装备水平指标可以通过工艺设备的大小、类型等来体现，如高炉容积、轧机类型等。生产效率或产品质量对于流程上游的工序则采用生产效率指标，而接近最终产品的下游工序采用产品质量指标。生产效率反映了设备的操作水平、生产过程顺行、各工序间衔接等情况。生产效率指标可以通过单位时间内生产的合格产品数量来体现，如烧结、高炉利用系数、转炉冶炼周期等。产品质量反映了工艺装备、技术、操作等水平，该指标可以通过产品合格率来体现，如热轧和冷轧收得率。先进的自动控制水平是提高产品质量和劳动生产率的重要手段，可以通过控制装备、模型和方法、操作人员水平等来体现。能耗水平反映了工序的能源转化和利用水平，体现了钢厂的第二大功能，可以从各工序的工序能耗中得到体现。

    在各工序的指标划分中，基本按照上述四个方面进行划分，但考虑到不同工序的特征不同，在指标的选取上有一定调整。例如对于精炼和连铸工序，其能量流较小，且钢铁企业对其能耗的统计方法并不一致，因此在精炼和连铸工序指标的选取中去掉了能耗水平指标，增加了其他过程控制水平指标。

    流程运行高效化。流程运行高效化指标是该指标体系的特色，是区别于已有评价指标体系的体现。流程运行高效化是指在钢铁制造流程中实现时间效率和能量效率的高效化，即实现流程动态、有序运行，并且达到能源使用和转化效率的高效化。这部分指标以冶金流程工程学为基础，从时间效率和能源效率两个方面来评价流程运行的高效化水平。

    流程的时间效率以流程运行时间来体现，是指生产物质流在整个制造流程网络中运行所消耗的过程时间，对于钢铁制造流程可定义为从原料堆取料到钢材运输到成品库所消耗的时间。流程的能量效率用界面匹配运行参数来体现，主要包括高炉-转炉、转炉-连铸、连铸-热轧3个区段的能量效率参数，具体包括从高炉出铁后到进入转炉工序之间的铁水温降，从转炉出钢到进入连铸区间的钢水温降，铸坯热装温度和铸坯热装率。

    生态化水平。生态化水平指标集中体现了钢厂资源节约和环境友好的特点，反映了钢铁企业活动对环境、资源等的影响。有关单位以采用与之相适应的压力-状态-响应PSR模型建立新一代钢厂生态化水平评价指标。根据PSR模型，生态化水平指标分为源头技术指标、末端技术指标和中间管理指标三大类。源头技术指标主要反映由于钢厂活动的消耗对自然资源的影响，具体包括吨钢新水消耗和天然矿物消耗指标。末端技术指标主要反映钢厂活动的产物对大气、水、全球变化等的影响，具体包括吨钢粉尘、SO2、CO2、NOx、废水、COD排放量指标。中间管理指标主要反映钢厂面对资源和环境状态而采取的措施，具体包括取得能源管理认证情况、环境信息发布情况、消纳处理社会废弃物情况。

有效利用指标体系优化生产模式

    新一代钢铁制造流程与传统钢厂流程相比具有诸多特点：新一代钢厂先进的装备和工艺水平体现在了工艺设备水平指标中，并且工艺设备水平指标还反映了钢厂的钢铁产品制造功能和能源转换功能；新一代钢厂流程动态-有序运行的特点体现在了流程运行高效化指标中；新一代钢厂资源、环境友好的特点体现在了生态化水平指标中，并且生态化水平还反映了钢厂的第三大功能。另外，指标体系中的经济投资指标还能反映出新一代钢厂在空间高效利用和优化布局方面的特点。

    新一代钢厂精准设计评价指标体系同时适用于对钢厂设计和运行水平的评价，可以有三种评价模式：一是对某一类钢厂的静态设计水平进行评价和优化，二是对某一类钢厂的动态运行水平进行评价和优化，三是同时对某一钢厂的静态设计水平和动态运行水平进行评价和优化。其中第三种评价模式是该评价体系最重要的特点。