中國鋼鐵智能制造發(fā)展前景展望
——鋼鐵未來夢工廠

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

一、前言

2019年，迎來了中華人民共和國成立70周年。

70年砥礪前行，中國鋼鐵工業(yè)不忘鋼鐵報國初心，牢記鋼鐵強國使命，使中國由鋼鐵弱國變成世界鋼鐵生產(chǎn)第一大國，在國家富強、民族振興、造福人民中作出了不可替代的貢獻。

經(jīng)濟社會發(fā)展的壓艙石。

2018年我國粗鋼產(chǎn)量達到9.28億噸，自1996年開始連續(xù)位居世界第一，占據(jù)世界鋼鐵工業(yè)的半壁江山。鋼鐵工業(yè)在社會發(fā)展、財政稅收、支持就業(yè)及地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用，是拉動和支撐經(jīng)濟增長的重要力量，為經(jīng)濟社會發(fā)展做出的貢獻功不可沒。

民生國防建設的材料保障

鋼鐵撐起了人民生活和國防軍工建設的鋼筋鐵骨，或是用于家電、汽車、家俱、廚具生產(chǎn)，或是用于住宅、鐵路、公路、機場、核電站、水電站建設，或是用于船舶、機械、航母、潛艇、戰(zhàn)機制造，都是人民衣食住行水平提升的有效支撐，是重點工程、重大裝備、國防軍工材料供給的有力保障。

制造業(yè)強國的牽引機

中國鋼鐵對石化工業(yè)、船舶工業(yè)、建筑業(yè)、裝備制造業(yè)等都起到了巨大的支撐、牽引與推動作用，顯著促進了下游制造業(yè)綜合競爭力的提升和發(fā)展，是中國工業(yè)化進程不可或缺的推動者。

先進鋼鐵制造的排頭兵

從引進、消化、吸收、集成到自主創(chuàng)新，中國鋼鐵制造實現(xiàn)了由落后到先進，從依賴到較強的蛻變，整體進入世界先進行列。中國建成了世界上最完善、最先進的鋼鐵工業(yè)體系，使用了最先進的工藝技術裝備，擁有一批最先進的特大型鋼鐵企業(yè)，超低排放技術和標準也處于世界最先進水平。中國鋼鐵將是未來世界先進鋼鐵制造的排頭兵。

新時代新戰(zhàn)略的踐行者

新時代，鋼鐵工業(yè)需要通過轉(zhuǎn)型升級解決發(fā)展不平衡不充分的矛盾，更好地滿足國家、人民和社會對發(fā)展質(zhì)量、供給質(zhì)量、服務質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量日益增長的新需求，對鋼鐵材料質(zhì)量、壽命、安全、環(huán)保、實用的更高要求。鋼鐵工業(yè)仍將是新時代發(fā)展不可替代的基礎原材料產(chǎn)業(yè)，是可以做到與社會和環(huán)境共融共存的低碳綠色產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)“兩個百年目標”不可或缺的支撐產(chǎn)業(yè)。

近年來，智能制造在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展、分工格局和推動形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式帶來重要影響。無論是德國工業(yè)4.0，還是美國再工業(yè)化戰(zhàn)略，都將智能制造作為主攻方向，積極培育制造業(yè)未來競爭新優(yōu)勢。踐行新時代新戰(zhàn)略，中國鋼鐵工業(yè)加快供給側(cè)結(jié)構性改革，推進鋼鐵智能制造發(fā)展，是實現(xiàn)質(zhì)量變革、效率變革、動力變革高質(zhì)量發(fā)展的基礎保障，是實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的突破口。

二、展望篇

鋼鐵工業(yè)要充分把握新一代信息技術帶來的產(chǎn)業(yè)革命契機，將智能化融入鋼鐵制造和運營決策過程中，做到“精準、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全、環(huán)?！保嫣嵘l(fā)展水平，實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

今天，以先進裝備、先進材料、先進工藝有機融合的工業(yè)制造技術，以智能傳感器、人工智能、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)與云計算為核心的智能化技術群以及第五代移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術將形成推動鋼鐵智能制造發(fā)展的“三駕馬車”，其迅猛發(fā)展必將給鋼鐵產(chǎn)業(yè)帶來翻天覆地的轉(zhuǎn)變。鋼鐵智能制造的“五化”發(fā)展時代已經(jīng)拉開序幕，建設智能“鋼鐵未來夢工廠”的美好藍圖將逐步實現(xiàn)。

（一）環(huán)保智慧化-鋼鐵、人、自然更和諧

鋼鐵未來夢工廠將和自然融為一體，衛(wèi)星圖上不再有煙霧籠罩的生產(chǎn)場景，取而代之的是充滿個性化元素“硬”線條的工業(yè)景觀，充滿現(xiàn)代藝術氣息的工業(yè)建筑與綠樹紅花交相輝映的公園式廠區(qū)將成為獨特風景線。鋼鐵未來夢工廠將成為智慧城市的有機組成部分，由依托城市發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榉粘鞘猩?，成為智慧城市的綜合服務體，使城市生活更加美好。新一代智能信息、網(wǎng)絡技術將使節(jié)能環(huán)保更富有智慧，鋼鐵未來夢工廠將是城市人民居住環(huán)境建設的貢獻者，是城市生態(tài)循環(huán)發(fā)展不可缺少的創(chuàng)造者。鋼鐵未來夢工廠將是自然生態(tài)的保護者、修復者、服務者，將深度融入人們生活，融入城市發(fā)展，融入自然保護。

（二）制造智能化-生產(chǎn)運營更高效

鋼鐵未來夢工廠就是鋼鐵制造智能化。鋼鐵制造將注入“簡單、流暢、高效”的智慧基因，方便實現(xiàn)定制化的產(chǎn)品生產(chǎn)、個性化的產(chǎn)品研發(fā)和精準化的材料制造。

鋼鐵未來夢工廠將具有最強“智慧大腦”。是基于信息物理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算等新一代信息技術的智能決策與綜合管控平臺。既是內(nèi)部生產(chǎn)運營決策的指揮中樞，又是外部產(chǎn)業(yè)鏈智慧協(xié)同平臺。實時、科學的決策指令將從這里發(fā)布，最優(yōu)化、高效化的資源配置將從這里開始。

鋼鐵未來夢工廠將是“智慧有機體”。是能夠自感知、自組織、自決策的智慧體系。能量流、物質(zhì)流、信息流組成有機體的“血液”，高效、連續(xù)、平穩(wěn)運行的制造系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)組成有機體的“骨骼”，保證了物質(zhì)、能量、信息的動態(tài)平衡和運行優(yōu)化。

鋼鐵未來夢工廠是“智慧材料服務商”。數(shù)字孿生技術、大數(shù)據(jù)與云計算技術可使產(chǎn)品迭代加速。大規(guī)模個性化定制模式使得鋼廠實現(xiàn)柔性生產(chǎn)。第五代移動通訊、大數(shù)據(jù)及人工智能等技術，能夠?qū)崿F(xiàn)全流程過程質(zhì)量管控與追溯。滿足用戶個性化需求更敏捷、更優(yōu)質(zhì)、更高效。

（三）產(chǎn)品綠色化-低碳、綠色鋼鐵材料廣泛使用

鋼鐵未來夢工廠基于鋼鐵全生命周期理念，信息技術與先進節(jié)能環(huán)保技術的結(jié)合更緊密，節(jié)能、環(huán)保、安全領域管控更智能化，鋼鐵制造更綠色。能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)、應用到回收的閉環(huán)追溯。優(yōu)質(zhì)、高強、長壽命、可循環(huán)的綠色鋼鐵將引領材料應用的綠色化發(fā)展。鋼鐵材料可循環(huán)利用的特點和優(yōu)勢進一步得到體現(xiàn)。

（四）產(chǎn)業(yè)生態(tài)化-產(chǎn)業(yè)生態(tài)更具活力

鋼鐵未來夢工廠與上下游產(chǎn)業(yè)鏈共享要素和資源，產(chǎn)業(yè)界面將更加融合，將形成極具活力和競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。上、中、下游產(chǎn)業(yè)智慧協(xié)同，精準銜接，產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、金融鏈等多維要素資源配置更優(yōu)化、更高效。

（五）企業(yè)人本化-員工更有獲得感

鋼鐵未來夢工廠基于自動化技術、網(wǎng)絡技術及鋼鐵制造技術的發(fā)展，集中操控、遠程控制和維護得到普遍應用，鋼鐵未來夢工廠將被“揣進口袋”，員工將從單調(diào)重復的體力勞動更多地轉(zhuǎn)向知識化、技術型工作，將從危險性高、重復性強、難度大、環(huán)境惡劣的勞動崗位上解放出來，轉(zhuǎn)變成遠離高溫、高壓、高危、高粉塵的知識型工作者。員工能動性得到更好的發(fā)揮，員工個人價值也能夠得到更好的體現(xiàn)。鋼鐵產(chǎn)業(yè)將由勞動密集型向技術密集型轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)效率的大幅提升使得員工收入水平得到提高。人們對和諧、美好工作生活的向往將在鋼鐵未來夢工廠得到實現(xiàn)。

三、行動篇

加快發(fā)展智能制造，是培育鋼鐵發(fā)展新動能的必由之路，對于鋼鐵工業(yè)推動供給側(cè)結(jié)構性改革，打造競爭新優(yōu)勢，實現(xiàn)鋼鐵強國具有重要戰(zhàn)略意義。在推進智能制造發(fā)展的過程中，我們既要化解面臨的巨大挑戰(zhàn)，又要抓住機遇加快轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新，需要瞄準新目標，培育新模式，發(fā)展新業(yè)態(tài)，壯大新動能。

（一）新目標

到2035年，鋼鐵智能制造取得重大突破，企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營和管理的主要領域、主要環(huán)節(jié)得到充分有效應用，業(yè)務流程優(yōu)化再造和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力顯著增強，重點企業(yè)實現(xiàn)設計研發(fā)創(chuàng)新能力、生產(chǎn)集約化、綠色環(huán)保和管理現(xiàn)代化水平大幅度提升。

1.質(zhì)量更優(yōu)。實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定、更優(yōu)質(zhì)，一致性更好。

2.創(chuàng)新領先。實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新的周期縮短與成本降低，高效滿足用戶需求。

3.能效最優(yōu)。智能化能源管控系統(tǒng)普遍應用，實現(xiàn)全流程水、電、氣、汽精準管控，降低能源消耗。

4.環(huán)境更好。智慧環(huán)保與智能制造協(xié)同管控體系建立，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)更綠色環(huán)保。

5.效率更高。智能化技術與工藝設備、工藝流程、生產(chǎn)操作及輔助工序、全過程控制深度融合，實現(xiàn)制造更順暢、更穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提高。

6.管理高效。多維度業(yè)務優(yōu)化整合與協(xié)同，實現(xiàn)企業(yè)管控精準化、決策科學化和運營一體化，管理創(chuàng)新增效明顯。

7.協(xié)同共贏。建立產(chǎn)品全生命周期管理、客戶關系管理、供應鏈管理系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間共享協(xié)同共贏。

（二）新模式

鋼鐵智能制造發(fā)展，其自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能強大，在研發(fā)、制造、管控、服務等方面不斷實現(xiàn)模式創(chuàng)新。

1.數(shù)字化研發(fā)制造新模式

基于智能制造的大數(shù)據(jù)，建立材料機理模型，實現(xiàn)從產(chǎn)品的合金元素、組織結(jié)構、材料性能到工藝參數(shù)的模擬仿真及深度挖掘，指導舊產(chǎn)品改進和新產(chǎn)品研發(fā)，實現(xiàn)產(chǎn)品的精確設計?；谥悄苤圃斓拇髷?shù)據(jù)，建立工廠總體設計、工藝流程及布局的數(shù)字化模型，通過模擬仿真，做到生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)可視化和生產(chǎn)自主優(yōu)化，實現(xiàn)對物質(zhì)、能量、信息、資產(chǎn)的全流程監(jiān)控。最終，基于工廠的“智能大腦”，通過在線模擬產(chǎn)品開發(fā)、流程設計、生產(chǎn)組織，實現(xiàn)產(chǎn)品快速迭代、工藝持續(xù)優(yōu)化、管控不斷精益。

2.大規(guī)模定制化生產(chǎn)新模式

基于新一代信息技術和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術，高度集成企業(yè)大數(shù)據(jù)運用，暢通從客戶到制造端的銜接，顛覆傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)模式，實現(xiàn)生產(chǎn)的精益化、柔性化、智能化，產(chǎn)品交付的敏捷化、準時化，協(xié)同服務更快速、更高效、更互動、更便捷，形成完善的基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)研發(fā)、設計、生產(chǎn)、營銷、供應鏈管理和服務體系，顯著提升滿足下游用戶個性化需求的能力。

3.網(wǎng)絡協(xié)同化制造新模式

基于網(wǎng)絡化制造產(chǎn)業(yè)鏈資源協(xié)同系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)同上下游資源和需求的有效對接。實現(xiàn)集團型企業(yè)基于訂單的內(nèi)部資源合理調(diào)配，以及各產(chǎn)線或廠區(qū)和供應鏈的并行組織生產(chǎn)。建立基于產(chǎn)品、能源、資源全生命周期的管控體系，實現(xiàn)從產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造到使用、循環(huán)利用及產(chǎn)業(yè)間高效協(xié)同。建立基于資源協(xié)同的可持續(xù)優(yōu)化制造服務系統(tǒng)，實現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新資源、生產(chǎn)供給和服務能力高度集成，顯著增強資源和服務的動態(tài)整合與柔性配置水平。

4.精準化運營管控新模式

基于鋼鐵企業(yè)設備檢測及控制、過程控制、車間及廠級制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、企業(yè)管理及決策支持系統(tǒng)“五級”基礎架構，推動大數(shù)據(jù)技術、數(shù)字孿生技術及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術融合應用，有條件的鋼鐵企業(yè)率先實現(xiàn)扁平化管控運營發(fā)展，實現(xiàn)由五層向兩層壓縮集成，即決策層（整合管理決策系統(tǒng)及ERP）和制造層（整合MES/PCS/PLC）。鋼鐵企業(yè)精準化管控、高效化運營得到實現(xiàn)。

（三）新業(yè)態(tài)

鋼鐵智能制造發(fā)展，可建立新型業(yè)務架構，開展新型研發(fā)創(chuàng)新，構建新型管理決策機制，建成信息共享、業(yè)務集成、并行協(xié)同的新體系，生產(chǎn)、經(jīng)營、研發(fā)、質(zhì)量管控實現(xiàn)閉環(huán)控制和良性循環(huán)，打造現(xiàn)代化、數(shù)字化、精益化的“智”造工廠，形成鋼鐵智能制造新業(yè)態(tài)。

1.新型支撐體系

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)建由邊緣層、平臺層、應用層組成的三層技術支撐體系。其中，邊緣層實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集、實時分析、實時監(jiān)控；平臺層（包括數(shù)據(jù)中心、知識中心）為應用層提供數(shù)據(jù)、信息、知識的支撐；應用層基于經(jīng)營、執(zhí)行、控制等自主智能組件，無縫集成智能制造各項功能。

2.新型業(yè)務架構

基于信息物理系統(tǒng)，創(chuàng)建物理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)中心和“數(shù)字孿生”四位一體的業(yè)務架構。新的業(yè)務架構打破了多層條塊分割的“孤島”，實現(xiàn)上下游聯(lián)動、全流程智慧決策和精準執(zhí)行。通過數(shù)據(jù)實時匯集、信息按需流動、知識充分分享，實現(xiàn)流程橫向貫通、管控縱向協(xié)同、高效快速響應、全局統(tǒng)籌優(yōu)化。

3.新型研發(fā)創(chuàng)新

推動研發(fā)、技術、質(zhì)量、服務在線協(xié)同。以客戶需求為導向，個性化定制為目標，實現(xiàn)定向精益研發(fā)。產(chǎn)品性能預判、工藝過程質(zhì)量控制、質(zhì)量風險管控智慧化，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量預報。上下游企業(yè)“零庫存”“零距離”成為常態(tài)，實現(xiàn)智能營銷。通過產(chǎn)品全生命周期智能質(zhì)量管控和檢測，為研發(fā)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)產(chǎn)品快速定向研發(fā)和質(zhì)量改善。

4.新型管理決策

建立采購、生產(chǎn)、質(zhì)量、銷售、財務等全要素的大數(shù)據(jù)分析平臺，搭建分析與預測功能架構，構建新型管理決策機制，實現(xiàn)經(jīng)營績效狀況的科學分析與直觀展示，及時發(fā)現(xiàn)經(jīng)營中的短板問題，實現(xiàn)智能精準化管理，大幅度提高管理效能。

（四）新動能

基于鋼鐵生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)換、廢棄物消納處理三大基本功能，融合智能制造新技術，實現(xiàn)橫向集成、縱向集成和端端集成，從新材料、新技術、新流程、新管控、新運營、新型態(tài)多維度，培育鋼鐵工業(yè)發(fā)展新動能。

1.新材料

建立基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的數(shù)字化研發(fā)、全流程質(zhì)量管控體系，實現(xiàn)從產(chǎn)品設計、制造控制、質(zhì)量追溯、質(zhì)量預測、質(zhì)量分析至質(zhì)量改進的閉環(huán)，推動鋼鐵材料加速迭代升級和更新、更高、更優(yōu)的鋼鐵新材料研發(fā)。智能制造將成為引領用鋼需求，開拓市場空間的新動能。

2.新技術

將以裝備自感知、自執(zhí)行，工藝自適應，生產(chǎn)自決策，知識自積累，技能自學習為特點的新技術廣泛應用于鋼鐵制造，排除人為干預，規(guī)避隨機事件的發(fā)生。智能制造將成為保證生產(chǎn)平穩(wěn)、效率提升的新動能。

3.新流程

實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、設計、生產(chǎn)到服務全過程協(xié)同優(yōu)化；實現(xiàn)物質(zhì)流、能量流、信息流三流協(xié)同，生產(chǎn)全流程緊湊連續(xù)、動態(tài)有序；通過網(wǎng)絡協(xié)同，實現(xiàn)供應鏈的優(yōu)化，向上保證生產(chǎn)供應需求，向下提供有效、及時供給。新流程更高效、更安全、更節(jié)約，成為顯著降低生產(chǎn)成本的新動能。

4.新管控

基于數(shù)學模型的市場資源平衡計劃，實現(xiàn)科學制定生產(chǎn)指標，建立基于動態(tài)平衡的產(chǎn)供銷一體化計劃，科學指導采購、銷售與生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)供銷協(xié)同，適應市場變化；基于設備高度自動化和智能化，實現(xiàn)操作崗位自動化、危險崗位自動化、高負荷崗位自動化，讓員工從簡單的重復性勞動轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟貜氖轮R性、技術性工作，增強員工的幸福感和獲得感；基于大數(shù)據(jù)和各類模型，具備全流程精準預測能力，企業(yè)內(nèi)無隨機事件發(fā)生。鋼鐵企業(yè)管控智能化成為保障全流程順暢、平穩(wěn)、高效運行的新動能。

5.新運營

全球定位系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生、機器視覺等技術融合于物質(zhì)流、能源流中，實現(xiàn)高精度、高智能的自主導航與無人駕駛作業(yè)，實現(xiàn)廠外物流可視化、廠內(nèi)物流無人化，提高物質(zhì)、能源流運轉(zhuǎn)效率，降低物質(zhì)、能源流運輸成本，降低安全事故發(fā)生率?；诖髷?shù)據(jù)平臺，鋼廠經(jīng)營情況更加迅速、透明、全面地得到反映，實現(xiàn)資金使用更高效，資金調(diào)配更科學，資金流轉(zhuǎn)更通暢，大幅降低財務成本。鋼鐵企業(yè)運營智能化成為提高效率、降低成本、保障安全的新動能。

6.新型態(tài)

物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術的應用，及大規(guī)模定制新模式、網(wǎng)絡協(xié)同制造新模式、扁平化精準管控新模式、研發(fā)生產(chǎn)數(shù)字化新模式的建立，打造出鋼鐵行業(yè)發(fā)展的新型態(tài)。

服務型制造新型態(tài)，從以產(chǎn)品生產(chǎn)為中心向以用戶需求為中心轉(zhuǎn)變，突出材料服務功能，增加鋼鐵附加值。平臺型制造新型態(tài)，以數(shù)據(jù)平臺為支撐，打破企業(yè)、行業(yè)乃至國家的藩籬，支撐企業(yè)依托產(chǎn)業(yè)鏈或企業(yè)集群競爭，統(tǒng)籌國內(nèi)外兩個市場，增強企業(yè)競爭力。綠色化制造新型態(tài)，依托智能型節(jié)能、環(huán)保、安全管控系統(tǒng)實現(xiàn)鋼鐵低碳綠色制造，讓鋼廠與城市和自然更融洽。服務型、平臺型、綠色化鋼鐵制造新型態(tài)將成為實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新動能。

四、結(jié)語

我們堅信智能制造發(fā)展能夠把鋼鐵帶入一個新的世界，綠色鋼鐵能給我們帶來更美好的未來。鋼鐵未來夢工廠，是綠色的，更是智慧的；是幸福家園，更是美好生活之源。實現(xiàn)我們的“夢”，是一項復雜而龐大的系統(tǒng)工程，不僅僅是鋼鐵行業(yè)自身的智能化，還包括用戶和關聯(lián)產(chǎn)業(yè)的智能化、智慧化；不僅僅是鋼鐵廠的智能化、智慧化，還包括人的觀念轉(zhuǎn)變和能力提升，不可能一蹴而就，更不能急于求成，需要全面規(guī)劃、整體設計、扎實推進。

“道阻且長，行則將至?！毙聲r代，新鋼鐵，新征程，讓我們共同努力！