我國鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型問題初探

周維富

當(dāng)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(shù)據(jù)、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?jiǎng)恿Γ苿?dòng)鋼鐵工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型（以下簡稱數(shù)智化轉(zhuǎn)型）已成為提高我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展質(zhì)量和核心競(jìng)爭(zhēng)力，加快建設(shè)鋼鐵強(qiáng)國的不二法門。因此，總結(jié)我國鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型發(fā)展的進(jìn)展與成效，剖析存在的問題，探討問題的解決之策，理論意義與現(xiàn)實(shí)意義都十分巨大。

一、我國鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的進(jìn)展與成效

為了適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展趨勢(shì)，近年來我國鋼鐵工業(yè)加大了信息化、數(shù)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(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)展加快，成效明顯。

（一）行業(yè)數(shù)智化水平明顯提升

近年來，我國鋼鐵工業(yè)以推進(jìn)“兩化融合”為切入點(diǎn)，持續(xù)組織開展數(shù)智化轉(zhuǎn)型系列活動(dòng)，整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平不斷提升。根據(jù)中國信通院計(jì)算，2018 年我國冶金行業(yè)兩化融合指數(shù)為51.2，關(guān)鍵工序數(shù)控化率68.7%，應(yīng)用電子商務(wù)的企業(yè)比例超過50%。2020年，我國冶金行業(yè)兩化融合指數(shù)達(dá)到54.3，關(guān)鍵工序數(shù)控化率達(dá)到64.6%，生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率達(dá)到46.9%。2021年，我國冶金行業(yè)兩化融合指數(shù)上升至59.9，關(guān)鍵工序數(shù)控化率達(dá)到70.1%，生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率達(dá)到51.3%。與2015年相比，2021年我國冶金行業(yè)兩化融合指數(shù)提高了19.4，行業(yè)數(shù)智化水平明顯提高，已初步扭轉(zhuǎn)了鋼鐵工業(yè)過去的“傻大黑粗”的行業(yè)形象。

（二）數(shù)智化應(yīng)用場(chǎng)景不斷增多

近年來，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(tái)化設(shè)計(jì)、智能化制造、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸、數(shù)字化管理及網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同六大應(yīng)用模式，覆蓋幾十個(gè)典型應(yīng)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(yù)測(cè)性維護(hù)與運(yùn)行優(yōu)化”項(xiàng)目、鞍鋼股份“智能倉儲(chǔ)”項(xiàng)目、首鋼股份“智能在線檢測(cè)”項(xiàng)目、天津榮程“物料實(shí)時(shí)跟蹤”項(xiàng)目、德龍鋼鐵“物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化”項(xiàng)目、承德釩鈦冷軋薄板有限公司“智能倉儲(chǔ)”項(xiàng)目、河鋼唐鋼“智能倉儲(chǔ)”項(xiàng)目、中鋼邢機(jī)“資源動(dòng)態(tài)組織”項(xiàng)目、包鋼鋼聯(lián)股份有限公司“安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與識(shí)別”項(xiàng)目、寶武碳業(yè)“污染源管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)”項(xiàng)目、中天科技精密材料有限公司“智能在線檢測(cè)”項(xiàng)目、瑞泰馬鋼新材料科技股份有限公司“質(zhì)量精準(zhǔn)追溯”項(xiàng)目、寶武鄂鋼“工藝流程/參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)”項(xiàng)目、華菱湘鋼“智能在線檢測(cè)”項(xiàng)目等14個(gè)項(xiàng)目躋身其中。另據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)調(diào)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(yīng)制造向預(yù)測(cè)制造轉(zhuǎn)變、由事后處置向事前預(yù)防預(yù)判轉(zhuǎn)變、由自動(dòng)化向智能化轉(zhuǎn)變，鋼鐵行業(yè)的兩化融合基礎(chǔ)基本建立，數(shù)智化轉(zhuǎn)型的應(yīng)用場(chǎng)景日益豐富。

（三）龍頭企業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型成效明顯

近年來，我國龍頭骨干鋼鐵企業(yè)積極擁抱數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，數(shù)智化轉(zhuǎn)型發(fā)展成效明顯。智能車間、智能倉儲(chǔ)、智慧物流、智能工廠、智能企業(yè)不斷增多，數(shù)智化轉(zhuǎn)型走在行業(yè)前列。2020年1月，寶山鋼鐵集團(tuán)入選世界經(jīng)濟(jì)論壇（WEF）的“燈塔工廠”。2022年初，寶武集團(tuán)、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(xiàng)目名單（見表1）。目前，這些龍頭骨干企業(yè)已基本完成產(chǎn)線級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程控制系統(tǒng)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、制造管理系統(tǒng)自上而下縱向集成的四級(jí)體系。以寶武集團(tuán)為例，寶武集團(tuán)近年來持續(xù)推進(jìn)“四個(gè)一律”，加快工業(yè)機(jī)器人、無人化行車、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、5G、仿真、AR等新技術(shù)應(yīng)用，寶武集團(tuán)內(nèi)的無人庫區(qū)、數(shù)字車間、黑燈工廠、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”，而且在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了“一鍵煉鋼出鋼”。

二、我國鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型面臨的突出問題

當(dāng)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(chǔ)薄弱、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)滯后、關(guān)鍵核心技術(shù)缺失等已嚴(yán)重妨礙了我國鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的持續(xù)推進(jìn)。

（一）智能制造基礎(chǔ)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(tǒng)模型對(duì)外在因素變化的適應(yīng)性還比較差，且無法形成閉環(huán)控制。全流程計(jì)劃調(diào)度水平還有待加強(qiáng)，多數(shù)生產(chǎn)管控需要人工干預(yù)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游、生產(chǎn)—能源—物流—營銷—服務(wù)的動(dòng)態(tài)協(xié)同調(diào)度也有待提高。從廣度和深度來看，當(dāng)前我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)型發(fā)展的重點(diǎn)仍然是圍繞流程型智能制造、大規(guī)模個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)等方面，數(shù)智化技術(shù)手段對(duì)整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)、經(jīng)營、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(shù)據(jù)顯示，截至2021年，我國還有近80%的冶金企業(yè)沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

（二）數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)滯后

我國鋼鐵工業(yè)的數(shù)智化發(fā)展沒有普適性的標(biāo)準(zhǔn)和場(chǎng)景，影響了鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)。鋼鐵行業(yè)雖然規(guī)模龐大，各企業(yè)也都在做各種數(shù)智化轉(zhuǎn)型的努力，但整個(gè)鋼鐵行業(yè)目前還沒有比較成功且具有普適性的數(shù)智化場(chǎng)景，使得鋼鐵企業(yè)之間數(shù)智化轉(zhuǎn)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(shù)智化轉(zhuǎn)型整體水平的提高。

（三）核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)掌控不足，“卡脖子”問題還比較突出

當(dāng)前，我國智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)及核心基礎(chǔ)部件仍依賴進(jìn)口，核心專利技術(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”問題還比較突出。迄今為止，我國鋼鐵工業(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(jī)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(shù)智化轉(zhuǎn)型的政策建議

數(shù)智化轉(zhuǎn)型是產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的一次深刻革命，是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，加快鋼鐵工業(yè)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型，提高我國鋼鐵工業(yè)的數(shù)智化發(fā)展水平，推動(dòng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度融合，需要以問題為導(dǎo)向，以目標(biāo)為牽引，依靠新型基礎(chǔ)設(shè)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(tái)，構(gòu)建鋼鐵行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，積極開展行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵共性技術(shù)的研究。

（一）加快智能制造基礎(chǔ)建設(shè)，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展應(yīng)用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新型基礎(chǔ)設(shè)施是鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)條件。鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的實(shí)質(zhì)就是要通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等與鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過程中工藝流程、管理特點(diǎn)的緊密結(jié)合、無縫對(duì)接來推動(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(xiàn)這一目標(biāo)，需要在國家、平臺(tái)和企業(yè)三個(gè)層面共同發(fā)力。在國家層面，需要加大對(duì)數(shù)字“新基建”、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)建設(shè)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(cái)稅支持力度，建立健全數(shù)據(jù)共享和流程互通機(jī)制；在平臺(tái)層面，要鼓勵(lì)頭部數(shù)字化企業(yè)積極開展面向鋼鐵工業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)，開發(fā)普適性強(qiáng)、復(fù)用率高的基礎(chǔ)共性App、行業(yè)通用App和各類專用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(shè)備聯(lián)網(wǎng)上云、數(shù)據(jù)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(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)四級(jí)信息化系統(tǒng)基礎(chǔ)上，抓住5G發(fā)展機(jī)遇，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，抓好設(shè)施數(shù)字化、生產(chǎn)智能化、協(xié)作平臺(tái)化這3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人、數(shù)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(yīng)用，實(shí)現(xiàn)傳感、控制、管理、運(yùn)營等多源數(shù)據(jù)一體化集成，為推動(dòng)實(shí)現(xiàn)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創(chuàng)造條件。

（二）健全完善行業(yè)數(shù)智化標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)作用

只有精確制定和應(yīng)用鋼鐵工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，才能使上云上平臺(tái)的鋼鐵企業(yè)數(shù)據(jù)得到有效使用，使鋼鐵工業(yè)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型行穩(wěn)致遠(yuǎn)。為此，要加強(qiáng)數(shù)智化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究，加快數(shù)智化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，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(dǎo)作用，統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)語言體系，推動(dòng)形成系統(tǒng)化標(biāo)準(zhǔn)，健全行業(yè)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)開放的相關(guān)制度，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)在鋼鐵行業(yè)落地應(yīng)用，以標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)行業(yè)和企業(yè)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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

加強(qiáng)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(shù)智化轉(zhuǎn)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(shù)智化轉(zhuǎn)型專項(xiàng)資金，通過無償資助、貸款貼息、補(bǔ)助（引導(dǎo)）資金、保費(fèi)補(bǔ)貼和創(chuàng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資等多種方式支持鋼鐵工業(yè)數(shù)智化制造關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。從企業(yè)的角度看，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集成技術(shù)、智能化建模和仿真關(guān)鍵技術(shù)、多目標(biāo)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，著力突破和發(fā)展高溫、高危、高污染環(huán)境復(fù)雜條件下的信息感知和數(shù)智化技術(shù)與裝備，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)和智能軟測(cè)量技術(shù)，基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備在線故障診斷與預(yù)測(cè)維護(hù)技術(shù)，環(huán)保信息化檢測(cè)和在線監(jiān)控技術(shù)，高爐過程多維可視化和操作優(yōu)化技術(shù)，冶煉過程智能控制模型技術(shù)，坯凝固過程多維可視化和質(zhì)量在線判定技術(shù)，生產(chǎn)流程優(yōu)化用離線模擬和數(shù)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)流程的在線集成模擬和優(yōu)化技術(shù)，采購生產(chǎn)銷售全局供應(yīng)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(tái)走在世界前列，才能真正實(shí)現(xiàn)我國鋼鐵制造由大變強(qiáng)的轉(zhuǎn)變。

（作者單位：中國社會(huì)科學(xué)院工經(jīng)所）