以智能制造助力中國鋼鐵行業高質量發展

□ 安夢越 王興艷

“十四五”時期，我國將加快推進制造強國建設，鋼鐵行業作為我國制造業的重要分支，也將擔負著更加重要的使命。推進鋼鐵行業數字化、信息化和智能化發展是我國鋼鐵行業落實制造強國戰略的重要舉措。目前，寶武鋼鐵、河北鋼鐵、新天鋼、南鋼等一批中國鋼鐵企業圍繞產品設計研發、生產制造、運營管理、服務模式創新等方面，積極推進5G、大數據、工業互聯網、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術的應用，推動鋼鐵行業與新一代信息技術的加速融合，打造鋼鐵行業的“智能工廠”。

一、推進鋼鐵智能制造發展的必要性

1.智能制造是中國鋼鐵行業發展的必然選擇

隨著新一代信息技術與制造業的深度融合，智能制造在全球迅速發展，已成為世界制造業的必然趨勢，也是我國制造業轉型升級的內在要求。我國高度重視制造業發展，黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央多次強調智能制造的重要性，并做出重要部署，智能制造已上升至國家發展戰略。2015年，國務院發布《中國制造2025》，提出“以推進智能制造為主攻方向……研究制定智能制造發展戰略……”；2016年，工信部和財政部兩部門聯合發布《智能制造發展規劃（2016—2020年）》，提出“到2020年，智能制造發展基礎和支撐能力明顯增強……到2025年，重點產業初步實現智能轉型”；2018年，工信部同國標管理委員會共同頒布《國家智能制造標準體系建設指南（2018年版）》。鋼鐵行業作為我國國民經濟的支柱型產業，同時又是流程性行業，其行業特點與智能制造特征高度吻合，推進智能制造是我國鋼鐵行業發展的必然選擇，也是我國鋼鐵行業實施制造強國戰略的必然選擇。

2.智能制造是中國鋼鐵行業高質量發展的重要抓手

改革開放以來，我國鋼鐵行業取得了巨大發展，自1996年首次成為世界第一產鋼大國后，鋼產量已多年蟬聯世界第一。但是，在取得成績的同時，我們也應清楚地認識到國內鋼鐵行業仍然存在一些問題，比如轉型升級任務重、壓力大，企業生產自動化水平低，運營與管理的數字化水平不高，產銷服務銜接不暢，等等。積極推進鋼鐵行業智能制造發展，促進信息技術與鋼鐵行業的深度融合，通過提升鋼鐵行業的自動化、數字化和智能化，推動鋼鐵行業加速轉型升級，是我國鋼鐵行業實現高質量發展的重要抓手。

二、中國鋼鐵智能制造發展現狀

1.智能制造實現多維度發展

人工智能、5G技術、大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等新一代信息技術被引入鋼鐵行業，并實現與鋼鐵行業中的生產調度、運營管理、倉儲物流、產品銷售等各環節的融合發展，推動鋼鐵行業智能制造實現多維度發展（見圖1）。新一代信息技術與生產環節相融合，催生了“智慧車間”“智慧工廠”“黑燈工廠”，實現了“一鍵煉鋼”“不碰面生產”；與銷售環節相融合，催生了C2M平臺，實現了智慧營銷；與倉儲物流相融合，催生了智慧倉庫和智慧物流；與礦山開采相融合，打造了礦山生產勘查、采礦、配礦、選礦、冶煉等多環節集成平臺，建成了智慧礦山；與運營管理環節相融合，出現了智慧運營看板、財務共享平臺，實現了生產、經營、財務多類報表的數字化和平臺可視化；與節能減排相融合，出現了智慧能源集中管理中心；等等。

圖1 鋼鐵行業智能制造

2.良性效果已然顯現

中國鋼鐵行業推進智能制造可帶來多方面價值。從企業角度看，可幫助鋼鐵企業提升產品和服務的質量水平，提高勞動生產率和資源利用效率，實現節能、減排、降本，推進安全生產和勞動環境改善等。從社會發展角度看，可為保護自然環境、節約資源和能源、應對人口老齡化等方面做出貢獻。特別是寶鋼、鞍鋼、河鋼、南鋼、沙鋼、新興鑄管和太鋼在推進智能制造方面均取得了良好成效。

（1）寶鋼

2017年，公司推進高爐爐前作業、冷軋包裝自動化等機器人應用示范，建成智慧采購平臺、1580智能車間等項目，冷軋C608/C708機組獲“工信部智能制造試點示范”資格；積極推進重點區域的智能化集控和重點工序模型化生產；推進工業機器人與智能檢測技術在產品標識、逐支跟蹤、熱態鋼管表面檢測、螺紋自動判定等方面的應用。2018年，公司建成國內面積最大、智能化程度最高的鋼制品無人化倉庫；聚焦智慧物流，推進無人化行車和鐵區物流集控項目；以汽車板用戶為試點打造智慧供應鏈，實現智能訂貨、全程跟蹤、柔性制造、供應鏈預警和協同處理；建成全球首套多座大型高爐控制中心，對寶山基地4座高爐實現集中化操作控制與生產管理。2019年，公司啟動112個智能裝備改造項目，形成“一鍵煉鋼”“無人框架車”等智慧制造成果，并成為全球第三家入選“燈塔工廠”的鋼鐵企業。2020年，公司啟動了90項智慧制造項目，形成了“生產計劃智能排程”、“設備智能運維診斷”、“質量自動判定與溯源”、5G技術應用及無人機巡檢等多項成果；同時，公司加快大數據中心建設，實現營銷、制造、財務等9個大數據試點項目上線投運。僅2019—2020年，公司就先后啟動了202個智能制造項目，減少了145個操作室，使1 684名員工脫離了繁重的體力勞動。

（2）鞍鋼

2018年，鞍鋼全面應用自動化產線/設備和MES、ERP系統，并重點實施ERP改造、大數據平臺、數字化車間等信息化項目，5 500 mm厚板項目被評為國家智能制造試點示范項目。2019年，鞍鋼明確“12345”智慧制造頂層設計框架，皮帶無人化、鲅魚圈分公司能源集控平臺等項目按期投運，《鋼鐵全流程質量大數據集成應用項目解決方案》入選工信部工業互聯網優秀解決方案試點示范項目。2020年，鞍鋼又啟動管理和信息化整體提升項目，實施ERP系統提檔升級，熱軋2150產線智慧集控等46個項目投入運行，“5G工業專網+智慧煉鋼”實現工業化應用，《鋼鐵全流程質量大數據解決方案》成功入圍工信部工業互聯網平臺試點示范項目。

（3）河鋼

基于集團鋼材銷售和原材料采購的業務需求，河鋼搭建了中央數字中心營銷管控平臺；整合集團各子分公司的核心數據，搭建中央數字中心工業大數據平臺，為工業生產、經營管理、協同服務等方面提供數據能力支撐；基于集團平臺化管理戰略思想，河鋼搭建了“河鋼在線”公共服務平臺，建設了智能辦公平臺和多級移動視頻會議系統；通過搭建DAC高檔汽車板供應鏈平臺，實現了集團內各企業間的銷售協同、采購協同、生產協同和供貨協同，提升了供應鏈服務平臺化、智能化程度；此外，河鋼還積極構筑工業品集采平臺、物流大數據應用平臺和智慧環保大數據平臺，并積極推進涂鍍板產線數字化改造、單機架可逆軋機數字孿生的智能制造項目建設。

（4）南鋼

近幾年，南鋼借助5G、AI、物聯網等技術，建設了板材“JIT+C2M”智能配送工廠、高等級耐磨鋼及高強鋼配件的“JIT+C2M”智能工廠，通過“JIT+C2M”模式，為客戶提供深加工及定制化服務，實現了精益化、柔性化、智能化生產，以及敏捷化、準時化、配送化交付。通過人工智能技術等手段將生產管理系統、資源計劃系統、客戶關系管理系統、云商銷售平臺四大系統進行融合，積極推進財務信息系統、銷售信息系統投入使用并不斷迭代升級，加強智慧運營看板建設，打造智慧營銷系統2.0，實現了智慧營銷。2020年，公司實現直銷量占比達到70%以上，C2M平臺客戶自助下單量達65%。同時，南鋼還積極推進產線信息化建設，實現了煉鐵集中控制、燒結智慧化生產控制、生產行車無人化、自動檢化驗、板坯庫自動化及結晶器加保護渣機器人成功應用等。

（5）沙鋼

近幾年，沙鋼積極實施智能制造項目，無人值守智能檢斤系統、軋鋼PDA庫存管理系統、軋鋼 MES系統、煉鋼自動化系統、能源調度系統、質量在線監測預判系統、設備管理系統、檔案管理系統、電子商務系統、產銷一體化系統、煉鐵噴煤智能行車系統、動力廠集控中心、精整A線可視化集控系統等陸續上線投運并不斷優化，其中2019—2020年公司共實施了32個智能制造項目。

（6）新興鑄管

2017年，公司推進高性能球墨鑄管 DN300-1000智能自動化生產線升級項目；2019年，實現機器人、程控行車、AGV、MES等智能裝備首次集成應用，實現了產品不落地和轉序無人化；2020年，AGV、MES等廣泛應用于廣東新興二期和武安鑄管智能化升級項目，實現年人均產量1 000 t。

（7）太鋼

太鋼按照“1+N”（即1個生產運營管控中心+N個區域生產智控中心）總體思路，積極推進公司智能制造發展，先后啟動了供應鏈管理信息化系統、智能物流管控平臺、智能庫區管理系統等項目；推進鋼板表面缺陷識別、噴號機器人等智能裝備上線運行；建立重點品種全線數字化平臺，提升在線質量檢測和過程控制智能化水平；積極推進鐵前物流、不銹鋼棒線材生產和不銹鋼中厚板生產的智能化升級改造項目；實現操作集中管控和同類機組的集中監控。

3.形成了一批行業典型

目前，中國鋼鐵行業在智能制造方面已經形成了一批典型項目。2015—2018年，先后有8個鋼鐵行業智能制造項目被工業和信息化部評為“智能制造試點示范”項目，包括鞍鋼礦業公司的冶金數字礦山項目和鞍鋼股份公司的鋼鐵厚板智能制造項目、寶鋼股份的鋼鐵熱軋智能車間項目和鋼鐵冷軋數字化車間項目、河鋼集團唐鋼公司的智能工廠項目等（見表1）。2019年工業和信息化部開展智能制造標桿企業遴選工作，鞍鋼集團礦業公司的“智慧礦山”項目成功入選。該項目不僅實現了礦山生產經營的數字化和可視化，還圍繞勘查、采礦、配礦、選礦、冶煉5個生產環節打造集成平臺，并利用平臺實現智慧化決策，降低了18%的生產成本，減少了50%的不良品。同時，“智慧礦山”項目還利用工業大數據建立了高耗能設備的能耗分析模型，為節能技術改造提供決策支持；并借助新一代信息技術手段，拓寬信息化應用范圍，支撐扁平化管理模式。

表1 2015—2018年鋼鐵行業智能制造試點示范項目

三、中國鋼鐵智能制造發展中存在的突出問題

1.智能制造發展不平衡

當前，我國鋼鐵企業智能制造項目實施主體以大中型企業為主，數量眾多的中小型企業的智能制造水平還很低，整個行業的智能制造發展水平極不平衡。這是因為大多數企業對智能制造的重視程度不足，推進企業智能化發展的動力不足；另有部分企業雖然認識到智能制造對企業發展的重要性，但囿于自身資金的限制，對智能制造難以保持持續性的投入。

2.資金需求巨大

鋼鐵企業推進智能制造，需要投入大量的資金。如太鋼為提升企業智能化水平，其先后投入大量資金，啟動了一系列智能化改造項目。其中，鐵前物流智能升級改造工程項目預算額4.1億元，不銹線材廠棒線材生產線智能化升級改造工程項目預算額2.7億元，公司供應鏈物流系統智能化升級改造工程項目預算額1.1億元，不銹熱軋廠中厚板生產線智能化升級改造工程項目預算額21億元。

3.專業化人才緊缺

根據人力資源和社會保障部數據，2020年，中國智能制造領域人才需求750萬人，人才缺口300萬人。同樣，專業人才缺乏也是鋼鐵行業推進智能制造繞不開的問題。鋼鐵行業推進智能制造，其要義是推進智能制造在鋼鐵行業的應用，包括生產裝備的智能化升級、生產過程的平臺化管理和智能化控制、工業軟件的使用和維護、工業互聯網和云平臺構建等，這就要求相關崗位人員不僅要懂裝備、工藝和生產流程，還要具備工業軟件、互聯網、信息技術、人工智能、自動化系統集成等不同領域知識。目前，人才短缺已經成為鋼鐵行業推進智能制造的突出問題。

四、推進鋼鐵智能制造發展的對策建議

1.發揮標桿企業的示范引領作用

評選一批鋼鐵智能制造標桿企業，發揮示范引領作用。通過企業參訪、論壇、沙龍等形式，推廣標桿企業先進技術水平及管理經驗，加強企業間深度交流及“優質要素”共享；積極鼓勵和支持標桿企業帶動智能化水平欠佳企業推動智能化改造，充分發揮標桿企業引領效應；培育一批具有發展潛力的企業向標桿企業看齊，最終實現“轉標”。

2.加強資金保障能力

國家層面，加大相關領域國家重大科技專項獎勵制度；優化首臺（套）重大技術裝備補償和激勵制度，促進智能制造裝備推廣應用；鼓勵社會資本組建智能制造基金，加大對鋼鐵智能制造領域的投資力度，同時引導金融機構為企業推進智能制造提供貸款支持；企業層面，提升對智能制造推進的重視；積極爭取國家、地方智能制造政策及項目申報；同行業伙伴設立基金，促進彼此智能化改造進度。

3.加強專業化人才保障

鋼鐵行業推進智能制造離不開專業化人才的強力支撐。企業可根據自身發展規劃，編制可實施的智能制造人才發展戰略。在人才培養方面，制定相關培育制度，預留充足的培育經費，保障人才培育工作有序實施；開展相關知識講座和技能培訓，提升在職人員工作能力；同高校、科研院所、行業聯盟等合作建立人才實訓基地；積極鼓勵優秀員工出門深造。在招聘方面，按時編制智能制造人才供需計劃，引進智能制造領域高素質人才。