智能制造引領(lǐng)轉(zhuǎn)型升級(jí)鋼鐵強(qiáng)國之路任重道遠(yuǎn)

施燦濤 吳秀婷

加快發(fā)展智能制造，是培育我國經(jīng)濟(jì)增長新動(dòng)能的必由之路，是搶占未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展制高點(diǎn)的戰(zhàn)略選擇，對(duì)于推動(dòng)我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國具有重要戰(zhàn)略意義。2017年1-10月，我國粗鋼產(chǎn)量為7.1億噸，中鋼協(xié)會(huì)員鋼鐵企業(yè)銷售利潤率為4.41%，仍然低于工業(yè)企業(yè)6.24%的平均水平?？梢?，我國鋼鐵行業(yè)雖然整體實(shí)現(xiàn)扭虧為盈，但利潤水平仍然較低。我國鋼鐵工業(yè)在鐵礦石等原料受制于人、能源環(huán)保等環(huán)節(jié)壓力巨大的情況下，以較低成本向市場提供有競爭力的產(chǎn)品是企業(yè)的必然選擇，因此，應(yīng)將利潤率作為衡量我國鋼鐵工業(yè)綜合實(shí)力的關(guān)鍵指標(biāo)。鋼鐵智能制造從提升鋼鐵制造過程中新鋼種高效研發(fā)能力、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)能力、柔性化生產(chǎn)組織能力、能效成本綜合控制能力等方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)與定制式制造相融合，提升以利潤率為關(guān)鍵指標(biāo)的鋼鐵企業(yè)綜合競爭力，從而實(shí)現(xiàn)我國從鋼鐵大國到鋼鐵強(qiáng)國的跨越。

一、我國鋼鐵兩化融合歷程回顧

信息化是鋼鐵企業(yè)智能化的初始形態(tài)，在這一階段實(shí)質(zhì)上并不算真正意義上的智能化，但是作為智能化的先導(dǎo)形態(tài)，卻是智能化發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)階段。

鋼鐵行業(yè)的信息化發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。2000年以前是起步探索階段，主要是鋼鐵企業(yè)的信息化初始階段；2000-2010年是飛速發(fā)展階段，鋼鐵企業(yè)的信息化向集成化發(fā)展；2010年至今是成熟轉(zhuǎn)化階段，鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)逐漸成熟，向智能化轉(zhuǎn)變。

（一）部門信息化：單項(xiàng)應(yīng)用

20世紀(jì)80-90年代初是嘗試摸索階段，信息系統(tǒng)在原有的人工作業(yè)流程之上進(jìn)行電子記賬，實(shí)現(xiàn)功能電子化。90年代后期，認(rèn)識(shí)到管理信息化的重要，部分鋼鐵企業(yè)（寶鋼、馬鋼等）加強(qiáng)投資于生產(chǎn)自動(dòng)化，開始考慮系統(tǒng)集成和產(chǎn)銷、財(cái)務(wù)管理等業(yè)務(wù)需求，注重信息系統(tǒng)項(xiàng)目投資的效益回收——應(yīng)用功能的建立，少數(shù)領(lǐng)先者開始引進(jìn)外界咨詢及技術(shù)移轉(zhuǎn)，建設(shè)“產(chǎn)銷一體化”的信息系統(tǒng)。

（二）企業(yè)信息化：綜合集成

進(jìn)入21世紀(jì)，鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)的方向隨鋼鐵行業(yè)環(huán)境的變化而調(diào)整。鋼鐵電子商務(wù)的建設(shè)、鋼鐵信息系統(tǒng)的應(yīng)用擴(kuò)大到與客戶、供應(yīng)商之間的應(yīng)用。鋼鐵企業(yè)開始完善從生產(chǎn)現(xiàn)場到管理決策的縱向集成；在核心信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充開發(fā)新的應(yīng)用功能；增加許多分布式信息系統(tǒng)；企業(yè)在信息系統(tǒng)建設(shè)上的投資增大，信息部門組織更加擴(kuò)大，人員增多；信息管理系統(tǒng)成為企業(yè)運(yùn)行不可或缺的支柱。

（三）深度信息化：智能提升

深化提升是一個(gè)創(chuàng)新突破階段，通過關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)以及應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)同和集成，實(shí)現(xiàn)智能制造和智能化決策。2010年以來，隨著智能制造、兩化融合以及“互聯(lián)網(wǎng)+”等政策的提出，鋼鐵企業(yè)將流程工業(yè)特點(diǎn)與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)深度融合，借助智能化和定制化的智能制造技術(shù)，努力打造鋼鐵企業(yè)的柔性生產(chǎn)。

經(jīng)過多年的持續(xù)推進(jìn)，鋼鐵企業(yè)信息化的覆蓋率為我國工業(yè)領(lǐng)域之首，鋼鐵企業(yè)兩化融合的成熟度居于我國工業(yè)領(lǐng)域前列。在先進(jìn)企業(yè)的示范帶動(dòng)下，鋼鐵行業(yè)經(jīng)過自主創(chuàng)新、消化引進(jìn)再創(chuàng)新，近年在基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)建設(shè)方面取得了很大進(jìn)步，為鋼鐵行業(yè)智能制造奠定了較好基礎(chǔ)。

二、我國鋼鐵智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

（一）兩化融合水平明顯提升

近年來，信息化技術(shù)在生產(chǎn)制造、企業(yè)管理、物流配送、產(chǎn)品銷售等方面應(yīng)用不斷深化，關(guān)鍵工藝流程數(shù)控化率超過65%，企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）裝備率超過70%；開展了以寶鋼熱連軋智能車間、鞍鋼冶金數(shù)字礦山為示范的智能制造工廠試點(diǎn)；涌現(xiàn)了南鋼船板分段定制準(zhǔn)時(shí)配送（JIT）為代表的個(gè)性化、柔性化產(chǎn)品定制新模式。鋼鐵交易新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，形成了一批大型鋼鐵電商綜合服務(wù)平臺(tái)。

（二）智能裝備水平有所提高

目前，智能裝備在國內(nèi)鋼企寶鋼、南鋼、沙鋼等企業(yè)的多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到應(yīng)用，主要應(yīng)用工藝點(diǎn)如：理化試驗(yàn)、弧焊、點(diǎn)焊、涂膠、切割、搬運(yùn)、碼垛、噴漆、貼標(biāo)簽、上下料、測(cè)溫、扒渣撈渣等。智能裝備在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用減少了生產(chǎn)過程中的人為因素，提高了操作精準(zhǔn)度；提高生產(chǎn)安全保障，避免事故的發(fā)生；降低人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

（三）智能制造示范成果初顯

智能制造深刻改變企業(yè)的生產(chǎn)與運(yùn)作模式，為鋼鐵行業(yè)的競爭力重構(gòu)創(chuàng)造新機(jī)會(huì)。作為鋼鐵智能制造的重大科技專項(xiàng)攻關(guān)項(xiàng)目，寶鋼1580智能車間改造、鞍鋼智慧礦山、南鋼定制準(zhǔn)時(shí)配送、唐鋼智能工廠等試點(diǎn)示范項(xiàng)目，對(duì)于引領(lǐng)鋼鐵智能制造的發(fā)展方向具有重要作用。

三、我國鋼鐵智能制造面臨的挑戰(zhàn)

（一）行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)缺失，市場無序發(fā)展現(xiàn)象初顯

標(biāo)準(zhǔn)的制訂是智能制造實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和信息融合的必要前提?！秶抑悄苤圃鞓?biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》的發(fā)布，標(biāo)志著中國智能制造頂層框架的構(gòu)建完成，但基于行業(yè)的智能制造標(biāo)準(zhǔn)尚未有序開展。鋼鐵行業(yè)是我國自動(dòng)化程度最高、制造工序流程最長的行業(yè)之一，工業(yè)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)已有不同程度的應(yīng)用，但在面向未來智能制造發(fā)展過程中缺乏清晰路徑，國內(nèi)外的系統(tǒng)實(shí)施企業(yè)由于對(duì)智能制造理解的差異及構(gòu)建產(chǎn)品競爭壁壘的需要，在產(chǎn)品兼容性及集成度方面較差。企業(yè)在智能化改造過程中經(jīng)常面臨系統(tǒng)無法集成而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的缺失給智能制造的互聯(lián)互通帶來巨大挑戰(zhàn)，加大了行業(yè)智能制造示范推廣的難度。

（二）智能制造投資比例過大，企業(yè)改造升級(jí)動(dòng)力不足

鋼鐵行業(yè)屬于長流程的資產(chǎn)密集型行業(yè)，在智能化改造過程中涉及眾多裝備的技術(shù)革新、全廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的布局改造、過程控制系統(tǒng)的集成、MES、ERP等工業(yè)軟件系統(tǒng)的互聯(lián)互通、優(yōu)化建模與仿真技術(shù)的應(yīng)用等諸多內(nèi)容，整體投資成本過大。在投資比例方面，由于基礎(chǔ)設(shè)備大多引進(jìn)自西馬克、西門子奧鋼聯(lián)、達(dá)涅利等國外廠商，在某些智能關(guān)鍵技術(shù)上必須配套引進(jìn)國外系統(tǒng)，從而進(jìn)一步提高投資成本。在企業(yè)投資意愿方面，國有鋼鐵企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較好，智能化改造熱情較高；中小鋼鐵企業(yè)尤其中小民營企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較差，人工作業(yè)比例較高，在鋼鐵去產(chǎn)能及環(huán)保監(jiān)管的大背景下資金壓力較大，智能化改造升級(jí)的動(dòng)力不足。

（三）核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)掌控不足，原始創(chuàng)新應(yīng)用比例不高

《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》提出到2020年，建成較為完善的智能制造技術(shù)創(chuàng)新體系，一批關(guān)鍵共性技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，部分技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平；核心支撐軟件市場滿足率超過30%。我國鋼鐵行業(yè)在信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)的開發(fā)、管理、集成方面，創(chuàng)新能力仍然較弱。產(chǎn)品生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)與智能管理決策支持系統(tǒng)的綜合集成、業(yè)務(wù)系統(tǒng)向產(chǎn)業(yè)鏈前端延伸，缺乏成熟的行業(yè)解決方案。目前，國內(nèi)多數(shù)軟件和集成技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈末端，技術(shù)水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率、工業(yè)增加值率、產(chǎn)品附加值都比較低。在研發(fā)方面尚未形成以產(chǎn)學(xué)研用為主的創(chuàng)新研發(fā)體系，原始創(chuàng)新研發(fā)積極性不高，政策扶持力度有待加強(qiáng)。

（四）智能制造體系認(rèn)識(shí)不深，工業(yè)軟件地位有待加強(qiáng)

低端機(jī)器人進(jìn)入壁壘低，產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)加大。隨著智能制造的興起，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。然而鋼鐵行業(yè)屬于長流程行業(yè)，在引進(jìn)機(jī)器人方面更多地考慮生產(chǎn)節(jié)奏的匹配協(xié)同以及與上下游系統(tǒng)的無縫對(duì)接，單純移植其他行業(yè)的機(jī)器人很難滿足鋼鐵生產(chǎn)流程的需要，一些低端的且無鋼鐵行業(yè)屬性的機(jī)器人將很快面臨市場飽和及產(chǎn)能過剩。智能制造的難點(diǎn)是在建模，焦點(diǎn)是在仿真。目前在鋼鐵行業(yè)的“新四基”中，即“一硬”（自動(dòng)控制和感知）、“一軟”（工業(yè)核心軟硬件）、“一網(wǎng)”（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）、“一平臺(tái)”（工業(yè)云和智能服務(wù)平臺(tái)），硬件裝備投入比例較大，寶鋼、沙鋼、日照等自動(dòng)化機(jī)器人比例顯著提高，但工業(yè)軟件的投入比例相對(duì)較低，重視智能化硬件建設(shè)輕智能集成升級(jí)問題突出。

四、我國鋼鐵智能制造可復(fù)性及推廣性評(píng)估

（一）技術(shù)水平愈發(fā)成熟，進(jìn)入壁壘大幅降低

目前互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，技術(shù)進(jìn)入壁壘大幅降低。鋼鐵行業(yè)自動(dòng)化、信息化水平較高，在系統(tǒng)集成及實(shí)施路線上均有多年的行業(yè)積累及實(shí)施企業(yè)，因此在技術(shù)上相對(duì)容易復(fù)制與推廣。

（二）系統(tǒng)實(shí)施企業(yè)背景復(fù)雜，第三方實(shí)施機(jī)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯

智能制造的示范推廣必然會(huì)推動(dòng)先進(jìn)管理理念及技術(shù)的推廣。以寶信、中冠等為代表的具有鋼鐵企業(yè)背景的信息化系統(tǒng)提供商，為眾多鋼鐵企業(yè)實(shí)施了ERP、MES等系統(tǒng)解決方案，然而越來越多的鋼鐵企業(yè)，尤其是具有市場競爭關(guān)系的企業(yè)對(duì)其實(shí)施的系統(tǒng)存在擔(dān)憂，如系統(tǒng)技術(shù)的不共享、管理理念是否先進(jìn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否滿足企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等。

（三）投資回報(bào)率難以量化，民營企業(yè)發(fā)展動(dòng)力不足

鋼鐵智能制造一次性投資較大，而在效益指標(biāo)方面，主要是通過服務(wù)水平、管理水平的提升等難以量化且需要較長時(shí)間運(yùn)行后才能統(tǒng)計(jì)得出。寶鋼1580智能車間投資4億元，國家還提供了資金支持，這使得行業(yè)內(nèi)將智能制造與巨額投入畫上等號(hào)，嚴(yán)重影響到試點(diǎn)示范項(xiàng)目的推廣性，特別是對(duì)于大多數(shù)民營企業(yè)和中小企業(yè)而言，更是如此。據(jù)冶金商會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年1-9月，145家重點(diǎn)民營鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入1.33萬億元，實(shí)現(xiàn)利潤932億元，其中河北省民營鋼鐵企業(yè)銷售利潤率售利潤率達(dá)6.1%，高于行業(yè)4.18%的平均水平。在利潤率高于全行業(yè)的基礎(chǔ)上，民營企業(yè)在思想上難以推進(jìn)智能制造，同時(shí)民營企業(yè)對(duì)成本管控更加嚴(yán)格，一次性大規(guī)模投資的項(xiàng)目更加謹(jǐn)慎。因此，針對(duì)民營企業(yè)智能制造需要加強(qiáng)政策指導(dǎo)扶持，復(fù)制推廣任務(wù)較為艱巨。

五、我國鋼鐵智能制造的發(fā)展建議

（一）健全鋼鐵智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，夯實(shí)鋼鐵智能轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)

加快鋼鐵智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，鼓勵(lì)通信設(shè)備、裝備制造、軟件開發(fā)、工業(yè)自動(dòng)化、系統(tǒng)集成等領(lǐng)域企業(yè)和科研院所聯(lián)合參與標(biāo)準(zhǔn)制定，制定可以與市場標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同發(fā)展、協(xié)調(diào)配套的新型標(biāo)準(zhǔn)體系。

（二）大力發(fā)展國產(chǎn)工業(yè)軟件，推進(jìn)軟件集成應(yīng)用

開展鋼鐵工業(yè)軟件服務(wù)企業(yè)的認(rèn)定工作，制定更加優(yōu)惠的工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)財(cái)稅、投融資、知識(shí)產(chǎn)權(quán)扶持政策。加大國家各類專項(xiàng)資金對(duì)鋼鐵工業(yè)軟件基礎(chǔ)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、推廣應(yīng)用的扶持力度。以在鋼鐵行業(yè)具有權(quán)威性的第三方機(jī)構(gòu)為核心，聯(lián)合上下游供應(yīng)鏈企業(yè)組建鋼鐵工業(yè)軟件聯(lián)盟，加快制定鋼鐵工業(yè)軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)鋼鐵工業(yè)軟件的綜合集成應(yīng)用。

（三）聚焦民營企業(yè)智能轉(zhuǎn)型，打造中等規(guī)模企業(yè)試點(diǎn)示范

智能制造對(duì)鋼鐵行業(yè)的推動(dòng)作用體現(xiàn)在利潤率，而不僅僅是勞動(dòng)生產(chǎn)率。推動(dòng)鋼鐵智能制造的過程中，民營企業(yè)更需要通過智能制造來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。民營企業(yè)、中等規(guī)模企業(yè)，智能制造的基礎(chǔ)相似，面臨的問題也相似，打造中等規(guī)模鋼鐵企業(yè)的智能制造示范，解決中等企業(yè)發(fā)展的實(shí)際問題，才能真正推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的智能轉(zhuǎn)型，也更具有示范效應(yīng)。

（四）走以自主研發(fā)為主，產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合之路

鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)符合中國實(shí)際的鋼鐵智能制造集成應(yīng)用解決方案。以市場需求為導(dǎo)向，匯聚鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)、終端用戶等各方資源，共同推進(jìn)面向應(yīng)用的鋼鐵智能制造相關(guān)理論研究、技術(shù)研發(fā)、數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用推廣，形成開發(fā)合作、協(xié)同發(fā)展的大數(shù)據(jù)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)體系。

（五）創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)推進(jìn)機(jī)制，構(gòu)建協(xié)同發(fā)展平臺(tái)

創(chuàng)新合作機(jī)制和方式，支持第三方機(jī)構(gòu)作為公共服務(wù)平臺(tái)，整合各方資源，開展標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)積累工作，同時(shí)強(qiáng)化智能制造先進(jìn)模式的應(yīng)用推廣，構(gòu)建起企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的交流機(jī)制，有效推動(dòng)鋼鐵行業(yè)智能制造的協(xié)同發(fā)展。