一、研究背景

近年來(lái)，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，包括數字產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)數字化在內的數字經(jīng)濟獲得了快速發(fā)展，已經(jīng)成為推動(dòng)中國經(jīng)濟從高速發(fā)展轉向高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。在現代化經(jīng)濟體系中，數字經(jīng)濟已經(jīng)成為新經(jīng)濟、新動(dòng)能、新模式發(fā)展之源。“十四五”時(shí)期和未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)期內，數字經(jīng)濟將成為新常態(tài)下中國實(shí)施供給側結構性改革、推動(dòng)新舊動(dòng)能轉換發(fā)展戰略的重要引擎。

制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟的主體和立國之本，作為重要的基礎原材料產(chǎn)業(yè)，鋼鐵工業(yè)是中國制造業(yè)的一個(gè)重要組成部分。從投入產(chǎn)出的角度看，鋼鐵工業(yè)的主要投入品為鐵礦石、廢鋼，輔助投入品為焦炭、石灰石、能源電力等，產(chǎn)出品為各種類(lèi)型的鋼鐵產(chǎn)品。從產(chǎn)業(yè)的工藝技術(shù)特點(diǎn)看，鋼鐵工業(yè)屬于典型的流程性工業(yè)，其產(chǎn)業(yè)鏈上下游礦石原料開(kāi)采加工→煉鐵→煉鋼→軋鋼→鋼材深加工→鋼材應用之間技術(shù)工藝聯(lián)系緊密，相互依賴(lài)性很強，且生產(chǎn)工藝流程不可逆。從產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟特性看，鋼鐵工業(yè)設備等固定資產(chǎn)投資規模大、沉淀成本高，屬于資本密集型重工業(yè)，達到一定的起始規模對鋼鐵工業(yè)的經(jīng)濟效益狀況具有重要影響。近年來(lái)，由于受制造成本上升、產(chǎn)能過(guò)剩嚴重和節能降碳壓力大等多重因素的影響，中國鋼鐵工業(yè)企業(yè)既有的發(fā)展模式和盈利模式受到嚴峻挑戰。數據顯示，2022年前三季度，中國鋼鐵產(chǎn)量和鋼材出口量同比雙雙下降了3.4%，全國重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)中的虧損企業(yè)數量和虧損金額同比分別增加了7.8倍和53.8倍，全國重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)實(shí)現利潤總額同比下降了71.3%。面對如此嚴峻的局面，中國鋼鐵企業(yè)唯有加快推進(jìn)數字技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟的深度融合，加快企業(yè)的數字化轉型進(jìn)程，方能大幅提升鋼鐵產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率和能源效率，降低生產(chǎn)成本和碳排放，加快推進(jìn)鋼鐵工業(yè)質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革。

二、鋼鐵工業(yè)數字化轉型的現狀

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，2021年全年有超百億元的專(zhuān)項投資用于鋼鐵企業(yè)的數字化改造升級，鋼鐵企業(yè)數字化轉型進(jìn)展加快，成效明顯。

（一）行業(yè)數字化水平明顯提升

近年來(lái)，中國鋼鐵企業(yè)以推進(jìn)“兩化融合”為切入點(diǎn)，持續組織開(kāi)展數字化轉型活動(dòng)，鋼鐵企業(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。2018年，中國鋼鐵工業(yè)的兩化融合指數為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，中國鋼鐵工業(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，中國鋼鐵工業(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年中國鋼鐵工業(yè)兩化融合指數提高了19.4，行業(yè)數字化水平明顯提高，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）數字化應用場(chǎng)景不斷增多

目前，在政府和企業(yè)的雙重努力下，中國鋼鐵工業(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6大應用模式，覆蓋幾十個(gè)典型應用場(chǎng)景，智慧礦山、智能車(chē)間、智能倉儲、智能在線(xiàn)檢測、智慧物流等數字化應用場(chǎng)景不斷增多，應用效果良好。例如，寶武集團對旗下的韶鋼上馬了智慧中心項目后，韶鋼建立了貫穿高爐、燒結、焦化、料場(chǎng)、能源介質(zhì)的一體化智能管控平臺，實(shí)現了距離5公里以上的跨工序、跨區域、遠距離、大規模集控，使42個(gè)中控室精簡(jiǎn)合并為１個(gè)集控中心，作業(yè)區由50個(gè)減至18個(gè)，大大提高了韶鋼的生產(chǎn)和管理效率。在工信部2021年智能制造優(yōu)秀場(chǎng)景名單中，鞍鋼集團的“預測性維護與運行優(yōu)化”項目及“智能倉儲”項目、首鋼集團的“智能在線(xiàn)檢測”項目、寶武集團的“工藝流程/參數動(dòng)態(tài)調優(yōu)”項目、華菱鋼鐵集團的“智能在線(xiàn)檢測”項目等14個(gè)項目躋身其中。

（三）龍頭骨干鋼鐵企業(yè)數字化轉型成效明顯

近年來(lái)，中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，數字化轉型發(fā)展成效明顯，數字化轉型走在行業(yè)前列。由于數字化改造的成效，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。目前，國內超過(guò)80%的鋼鐵企業(yè)已經(jīng)在推動(dòng)智能制造，鋼鐵龍頭骨干企業(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，不僅成功入選世界經(jīng)濟論壇（WEF）的“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”。再如沙鋼集團創(chuàng )新實(shí)施“高端線(xiàn)材全流程智能制造新模式應用”智能化項目，投資4億元，對轉爐特鋼、開(kāi)坯修模、棒線(xiàn)車(chē)間改造升級。項目建成實(shí)施后，生產(chǎn)效率提高31.5%，運營(yíng)成本降低23.2%，單位產(chǎn)值能耗降低19.7%。隨著(zhù)數字化改造的不斷推進(jìn)，中國龍頭骨干鋼鐵企業(yè)的采選、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主要工藝過(guò)程已實(shí)現了磨礦分級作業(yè)的智能控制，燒結機的智能閉環(huán)控制，高爐操作的平臺化，轉爐煉鋼的全程自動(dòng)化和精煉控制系統的智能化，數字化轉型成效明顯。

三、鋼鐵工業(yè)數字化轉型存在的問(wèn)題

雖然近年來(lái)鋼鐵企業(yè)數字化轉型成效明顯，但是，由于鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈條層級多，生產(chǎn)流程復雜，物料管控難度提高，推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的數實(shí)融合依然面臨不小問(wèn)題與挑戰，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，已經(jīng)嚴重制約了鋼鐵企業(yè)數字化轉型的順利推進(jìn)。

（一）數字化轉型升級的行業(yè)標準和應用場(chǎng)景建設滯后

中國鋼鐵工業(yè)的數字化發(fā)展沒(méi)有普適性的標準和場(chǎng)景，影響了鋼鐵工業(yè)數字化轉型的深入推進(jìn)。鋼鐵行業(yè)雖然規模龐大，各企業(yè)也都在做各種數字化轉型的努力，但此前進(jìn)行的信息化改造多是基于不同的數據標準，這就容易產(chǎn)生信息孤島，制約數據價(jià)值的挖掘。與此同時(shí)，整個(gè)鋼鐵行業(yè)還沒(méi)有比較成功且具有普適性的數字化場(chǎng)景，使得鋼鐵企業(yè)之間數字化轉型的實(shí)踐差異非常大，且不確定性也非常大，制約了鋼鐵工業(yè)數字化轉型整體水平的提高。

（二）智能制造基礎有待夯實(shí)，廣度與深度有待拓展

目前，中國鋼鐵工業(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，當前中國鋼鐵工業(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，數字化技術(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，中國還有近80%的冶金企業(yè)沒(méi)有實(shí)現系統集成。

（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，中國智能制造領(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，尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數據集成技術(shù)、鋼鐵制造建模和仿真關(guān)鍵技術(shù)、鋼鐵生產(chǎn)流程多目標協(xié)同優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)等方面“卡脖子”問(wèn)題還比較突出。迄今為止，中國鋼鐵工業(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。

四、加快推進(jìn)鋼鐵工業(yè)數字化轉型的建議

數字化轉型是產(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)的數字化轉型，提高中國鋼鐵工業(yè)的數字化發(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）健全完善行業(yè)數字化標準體系，發(fā)揮標準引領(lǐng)作用

數字化轉型，標準先行。規范的標準化工作是實(shí)現數字化轉型的重要基礎。當前行業(yè)標準制定的滯后尤其是數據標準的不統一已經(jīng)在很大程度上妨礙了中國鋼鐵工業(yè)數字化轉型的順利推進(jìn)。只有精確制定和應用鋼鐵工業(yè)數字化轉型行業(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，激發(fā)數據要素的潛力，使鋼鐵工業(yè)的數字化轉型行穩致遠。為此，需要加強鋼鐵工業(yè)數字化標準研究，加快鋼鐵工業(yè)數字化標準體系建設，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，從鋼鐵工業(yè)的特點(diǎn)出發(fā)，建立健全統一數據規范、數據字典和數據語(yǔ)言體系，推動(dòng)形成涵蓋智能化原料場(chǎng)、智能化燒結、智能化煉鐵、智能化煉鋼、智能化軋鋼、智能化產(chǎn)銷(xiāo)流的系統化標準，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，開(kāi)發(fā)與鋼鐵產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈相適應的技術(shù)和場(chǎng)景，提升鋼鐵產(chǎn)業(yè)數實(shí)融合的廣度和深度，以標準促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的數字化轉型升級。

（二）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)數字化轉型的基礎條件。鋼鐵工業(yè)數字化轉型的實(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)，重新審視設計、采購、冶煉、軋制、銷(xiāo)售等環(huán)節流程，對一些不適應數字化生產(chǎn)方式的管理模式進(jìn)行革新，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。

（三）加速突破一批關(guān)鍵技術(shù)，提高鋼鐵工業(yè)數字化轉型的技術(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)數字化轉型的冶金流程數字化在線(xiàn)檢測技術(shù)、鋼鐵復雜生產(chǎn)過(guò)程智能控制技術(shù)、物質(zhì)流能量流協(xié)同優(yōu)化技術(shù)、鋼鐵供應鏈全局優(yōu)化控制技術(shù)等關(guān)鍵共性技術(shù)制約，需要政府和企業(yè)雙向發(fā)力。從政府的角度看，政府可以建立涵蓋鋼鐵工業(yè)的制造業(yè)數字化轉型專(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)數字化制造關(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字化技術(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)，才能真正使中國鋼鐵的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)平臺走在世界前列，才能真正實(shí)現中國鋼鐵制造由大變強的轉變。

五、結論

每一次技術(shù)的變革都將帶來(lái)深刻的社會(huì )變革，有的企業(yè)順勢而變歷久彌新，也有的企業(yè)因循守舊如昨日黃花。在數字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的背景下，推進(jìn)數字化轉型是實(shí)現鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展高端化、綠色化和安全化的必由之路，也是提升鋼鐵企業(yè)質(zhì)量效益和競爭力的重要途徑。當下，許多鋼鐵骨干龍頭企業(yè)早已開(kāi)始了數字化轉型的探索，并取得了顯著(zhù)的成績(jì)，這說(shuō)明當高速發(fā)展的鋼鐵企業(yè)遇到行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩和“雙碳”的瓶頸約束時(shí)，主動(dòng)向高質(zhì)量發(fā)展才是生存之本，興旺之基，而技術(shù)創(chuàng )新在這個(gè)過(guò)程中將扮演重要的角色，許多關(guān)鍵核心的行業(yè)數字化技術(shù)尚待突破。鋼鐵企業(yè)應當抓住機遇，突出創(chuàng )新驅動(dòng)引領(lǐng)，深度推動(dòng)企業(yè)內各領(lǐng)域的數實(shí)融合，打造智慧鋼鐵，加快培育企業(yè)核心競爭力和新的增長(cháng)動(dòng)能，方能在日趨激烈的市場(chǎng)競爭和嚴酷的市場(chǎng)需求環(huán)境中立于不敗之地。