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中國社會(huì )科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所

我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型問(wèn)題初探

2023年01月09日來(lái)源:《中國經(jīng)貿導刊》2022年12期    作者:周維富

當前,在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速發(fā)展的推動(dòng)下,互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)與鋼鐵工業(yè)的融合發(fā)展已成為推動(dòng)鋼鐵工業(yè)質(zhì)量變革、效率變革、綠色變革的重要動(dòng)力,推動(dòng)鋼鐵工業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化轉型(以下簡(jiǎn)稱(chēng)數智化轉型)已成為提高我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展質(zhì)量和核心競爭力,加快建設鋼鐵強國的不二法門(mén)。因此,總結我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型發(fā)展的進(jìn)展與成效,剖析存在的問(wèn)題,探討問(wèn)題的解決之策,理論意義與現實(shí)意義都十分巨大。

一、我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型的進(jìn)展與成效

為了適應新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來(lái)的制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化發(fā)展趨勢,近年來(lái)我國鋼鐵工業(yè)加大了信息化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化方面的資金、技術(shù)、人才投入力度,產(chǎn)業(yè)數智化轉型升級進(jìn)展加快,成效明顯。

(一)行業(yè)數智化水平明顯提升

近年來(lái),我國鋼鐵工業(yè)以推進(jìn)“兩化融合”為切入點(diǎn),持續組織開(kāi)展數智化轉型系列活動(dòng),整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化、信息化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化水平不斷提升。根據中國信通院計算,2018年我國冶金行業(yè)兩化融合指數為51.2,關(guān)鍵工序數控化率68.7%,應用電子商務(wù)的企業(yè)比例超過(guò)50%。2020年,我國冶金行業(yè)兩化融合指數達到54.3,關(guān)鍵工序數控化率達到64.6%,生產(chǎn)設備數字化率達到46.9%。2021年,我國冶金行業(yè)兩化融合指數上升至59.9,關(guān)鍵工序數控化率達到70.1%,生產(chǎn)設備數字化率達到51.3%。與2015年相比,2021年我國冶金行業(yè)兩化融合指數提高了19.4,行業(yè)數智化水平明顯提高,已初步扭轉了鋼鐵工業(yè)過(guò)去的“傻大黑粗”的行業(yè)形象。

(二)數智化應用場(chǎng)景不斷增多

近年來(lái),在政府和企業(yè)的雙重努力下,我國鋼鐵工業(yè)已形成平臺化設計、智能化制造、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸、數字化管理及網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同六大應用模式,覆蓋幾十個(gè)典型應用場(chǎng)景。在工信部2021年智能制造優(yōu)秀場(chǎng)景名單中,鋼鐵工業(yè)有鞍鋼信息產(chǎn)業(yè)公司“預測性維護與運行優(yōu)化”項目、鞍鋼股份“智能倉儲”項目、首鋼股份“智能在線(xiàn)檢測”項目、天津榮程“物料實(shí)時(shí)跟蹤”項目、德龍鋼鐵“物流實(shí)時(shí)監測與優(yōu)化”項目、承德釩鈦冷軋薄板有限公司“智能倉儲”項目、河鋼唐鋼“智能倉儲”項目、中鋼邢機“資源動(dòng)態(tài)組織”項目、包鋼鋼聯(lián)股份有限公司“安全風(fēng)險實(shí)時(shí)監測與識別”項目、寶武碳業(yè)“污染源管理與環(huán)境監測”項目、中天科技精密材料有限公司“智能在線(xiàn)檢測”項目、瑞泰馬鋼新材料科技股份有限公司“質(zhì)量精準追溯”項目、寶武鄂鋼“工藝流程/參數動(dòng)態(tài)調優(yōu)”項目、華菱湘鋼“智能在線(xiàn)檢測”項目等14個(gè)項目躋身其中。另?yè)袊撹F工業(yè)協(xié)會(huì )調查,目前我國約80%的鋼鐵企業(yè)正在推進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)流程由響應制造向預測制造轉變、由事后處置向事前預防預判轉變、由自動(dòng)化向智能化轉變,鋼鐵行業(yè)的兩化融合基礎基本建立,數智化轉型的應用場(chǎng)景日益豐富。

(三)龍頭企業(yè)數智化轉型成效明顯

近年來(lái),我國龍頭骨干鋼鐵企業(yè)積極擁抱數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化,數智化轉型發(fā)展成效明顯。智能車(chē)間、智能倉儲、智慧物流、智能工廠(chǎng)、智能企業(yè)不斷增多,數智化轉型走在行業(yè)前列。2020年1月,寶山鋼鐵集團入選世界經(jīng)濟論壇(WEF)的“燈塔工廠(chǎng)”。2022年初,寶武集團、德龍鋼鐵、南京鋼鐵、中天鋼鐵等鋼鐵龍頭企業(yè)入圍工信部2021年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范項目名單(見(jiàn)表1)。目前,這些龍頭骨干企業(yè)已基本完成產(chǎn)線(xiàn)級基礎自動(dòng)化、過(guò)程控制系統、生產(chǎn)執行系統、制造管理系統自上而下縱向集成的四級體系。以寶武集團為例,寶武集團近年來(lái)持續推進(jìn)“四個(gè)一律”,加快工業(yè)機器人、無(wú)人化行車(chē)、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈、5G、仿真、AR等新技術(shù)應用,寶武集團內的無(wú)人庫區、數字車(chē)間、黑燈工廠(chǎng)、智能企業(yè)不斷增多,尤其是上海寶山基地,不僅成功入選“燈塔工廠(chǎng)”,而且在全球范圍內率先實(shí)現了“一鍵煉鋼出鋼”。

 

 

二、我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型面臨的突出問(wèn)題

當前,我國鋼鐵工業(yè)智能制造發(fā)展水平總體上還比較低,尤其是智能制造基礎薄弱、行業(yè)標準和應用場(chǎng)景建設滯后、關(guān)鍵核心技術(shù)缺失等已嚴重妨礙了我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型的持續推進(jìn)。

(一)智能制造基礎有待夯實(shí),廣度與深度有待拓展

目前,我國鋼鐵工業(yè)的冶煉智能控制系統模型對外在因素變化的適應性還比較差,且無(wú)法形成閉環(huán)控制。全流程計劃調度水平還有待加強,多數生產(chǎn)管控需要人工干預,產(chǎn)業(yè)鏈上下游、生產(chǎn)—能源—物流—營(yíng)銷(xiāo)—服務(wù)的動(dòng)態(tài)協(xié)同調度也有待提高。從廣度和深度來(lái)看,當前我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的數字化、智能化轉型發(fā)展主要集中在生產(chǎn)工藝優(yōu)化、能耗降低、技術(shù)創(chuàng )新等方面,轉型發(fā)展的重點(diǎn)仍然是圍繞流程型智能制造、大規模個(gè)性化定制、遠程運維服務(wù)等方面,數智化技術(shù)手段對整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理的全流程滲透率仍然較低,智能制造的廣度和深度都有待拓展。有數據顯示,截至2021年,我國還有近80%的冶金企業(yè)沒(méi)有實(shí)現系統集成。

(二)數智化轉型升級的行業(yè)標準和應用場(chǎng)景建設滯后

我國鋼鐵工業(yè)的數智化發(fā)展沒(méi)有普適性的標準和場(chǎng)景,影響了鋼鐵工業(yè)數智化轉型的深入推進(jìn)。鋼鐵行業(yè)雖然規模龐大,各企業(yè)也都在做各種數智化轉型的努力,但整個(gè)鋼鐵行業(yè)目前還沒(méi)有比較成功且具有普適性的數智化場(chǎng)景,使得鋼鐵企業(yè)之間數智化轉型的實(shí)踐差異非常大,且不確定性也非常大,制約了鋼鐵工業(yè)數智化轉型整體水平的提高。

(三)核心知識產(chǎn)權掌控不足,“卡脖子”問(wèn)題還比較突出

當前,我國智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)及核心基礎部件仍依賴(lài)進(jìn)口,核心專(zhuān)利技術(shù)也缺乏積累,鋼鐵智能制造關(guān)鍵共性技術(shù)突破乏力,“卡脖子”問(wèn)題還比較突出。迄今為止,我國鋼鐵工業(yè)在信息系統和物理系統的開(kāi)發(fā)、管理、集成方面,創(chuàng )新能力仍然比較薄弱,尚未形成產(chǎn)學(xué)研用高度協(xié)同的技術(shù)創(chuàng )新體制機制,原始創(chuàng )新研發(fā)的投入力度與投入效率都有待提高。

三、加快我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型的政策建議

數智化轉型是產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的一次深刻革命,是一項長(cháng)期的系統工程,加快鋼鐵工業(yè)的數智化轉型,提高我國鋼鐵工業(yè)的數智化發(fā)展水平,推動(dòng)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度融合,需要以問(wèn)題為導向,以目標為牽引,依靠新型基礎設施支撐、網(wǎng)絡(luò )化共享和智能化協(xié)作,打造智慧服務(wù)新模式和第三方鋼鐵云平臺,構建鋼鐵行業(yè)智能制造標準體系,積極開(kāi)展行業(yè)應用標準和關(guān)鍵共性技術(shù)的研究。

(一)加快智能制造基礎建設,推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展應用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新型基礎設施是鋼鐵工業(yè)數智化轉型的基礎條件。鋼鐵工業(yè)數智化轉型的實(shí)質(zhì)就是要通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等與鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中工藝流程、管理特點(diǎn)的緊密結合、無(wú)縫對接來(lái)推動(dòng)鋼鐵工業(yè)降耗提質(zhì)增效的高質(zhì)量發(fā)展。要實(shí)現這一目標,需要在國家、平臺和企業(yè)三個(gè)層面共同發(fā)力。在國家層面,需要加大對數字“新基建”、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)建設推廣、兩化深度融合共性技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等工作的財稅支持力度,建立健全數據共享和流程互通機制;在平臺層面,要鼓勵頭部數字化企業(yè)積極開(kāi)展面向鋼鐵工業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)平臺建設,開(kāi)發(fā)普適性強、復用率高的基礎共性App、行業(yè)通用App和各類(lèi)專(zhuān)用App,積極研究鋼鐵制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)融合路徑,促進(jìn)設備聯(lián)網(wǎng)上云、數據集成上云,為鋼鐵企業(yè)個(gè)性定制、智能生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò )協(xié)同、服務(wù)延伸提供全方位的服務(wù)支持。在企業(yè)層面,鋼鐵企業(yè)要在完善基礎自動(dòng)化系統、生產(chǎn)過(guò)程控制系統、制造執行系統、企業(yè)管理系統四級信息化系統基礎上,抓住5G發(fā)展機遇,大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”模式,抓好設施數字化、生產(chǎn)智能化、協(xié)作平臺化這3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),推進(jìn)工業(yè)機器人、數字化智能化高端裝備、智能控制技術(shù)和柔性制造工藝技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的融合連接應用,實(shí)現傳感、控制、管理、運營(yíng)等多源數據一體化集成,為推動(dòng)實(shí)現企業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、全要素的高效配置,打造極致高效的智能工廠(chǎng)創(chuàng )造條件。

(二)健全完善行業(yè)數智化標準體系,發(fā)揮標準引領(lǐng)作用

只有精確制定和應用鋼鐵工業(yè)數智化轉型行業(yè)標準,才能使上云上平臺的鋼鐵企業(yè)數據得到有效使用,使鋼鐵工業(yè)的數智化轉型行穩致遠。為此,要加強數智化行業(yè)標準研究,加快數智化標準體系建設,充分發(fā)揮鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì )等行業(yè)組織和鋼鐵龍頭骨干企業(yè)的主導作用,統一數據規范、數據字典和數據語(yǔ)言體系,推動(dòng)形成系統化標準,健全行業(yè)數字標準開(kāi)放的相關(guān)制度,加強標準在鋼鐵行業(yè)落地應用,以標準促進(jìn)行業(yè)和企業(yè)的數智化轉型升級。

(三)加速突破一批關(guān)鍵技術(shù),提高鋼鐵工業(yè)數智化轉型的技術(shù)支撐能力

加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),加速科技成果產(chǎn)業(yè)化,提高自主創(chuàng )新能力,突破制約行業(yè)數智化轉型的關(guān)鍵共性技術(shù)制約。為此,需要政府和企業(yè)雙向發(fā)力。從政府的角度看,政府可以建立鋼鐵工業(yè)數智化轉型專(zhuān)項資金,通過(guò)無(wú)償資助、貸款貼息、補助(引導)資金、保費補貼和創(chuàng )業(yè)風(fēng)險投資等多種方式支持鋼鐵工業(yè)數智化制造關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范應用和產(chǎn)業(yè)化。從企業(yè)的角度看,鋼鐵企業(yè)應該加大對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)數據集成技術(shù)、智能化建模和仿真關(guān)鍵技術(shù)、多目標協(xié)同優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)投入力度,著(zhù)力突破和發(fā)展高溫、高危、高污染環(huán)境復雜條件下的信息感知和數智化技術(shù)與裝備,多傳感器數據融合技術(shù)和智能軟測量技術(shù),基于物聯(lián)網(wǎng)的設備在線(xiàn)故障診斷與預測維護技術(shù),環(huán)保信息化檢測和在線(xiàn)監控技術(shù),高爐過(guò)程多維可視化和操作優(yōu)化技術(shù),冶煉過(guò)程智能控制模型技術(shù),坯凝固過(guò)程多維可視化和質(zhì)量在線(xiàn)判定技術(shù),生產(chǎn)流程優(yōu)化用離線(xiàn)模擬和數字仿真技術(shù),全流程質(zhì)量動(dòng)態(tài)跟蹤和質(zhì)量管控技術(shù),全生產(chǎn)流程的在線(xiàn)集成模擬和優(yōu)化技術(shù),采購生產(chǎn)銷(xiāo)售全局供應鏈優(yōu)化技術(shù)等。只有突破這些“卡脖子”的關(guān)鍵核心技術(shù),才能真正使我國鋼鐵的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)4平臺走在世界前列,才能真正實(shí)現我國鋼鐵制造由大變強的轉變。

 

周維富.我國鋼鐵工業(yè)數智化轉型問(wèn)題初探[J].中國經(jīng)貿導刊,2022,(12):76-78.

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