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。
經濟社會發展的壓艙石。2018年我國粗鋼產量達到9.28億噸,自1996年開始連續位居世界第一,占據世界鋼鐵工業的半壁江山。鋼鐵工業在社會發展、財政稅收、支持就業及地區經濟發展等方面發揮了重要作用,是拉動和支撐經濟增長的重要力量,為經濟社會發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,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。
制造業強國的牽引機。中國鋼鐵對石化工業、船舶工業、建筑業、裝備制造業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綜合競爭力的提升和發展,是中國工業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、集成到自主創新,中國鋼鐵制造實現了由落后到先進,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,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。
新時代新戰略的踐行者。新時代,鋼鐵工業需要通過轉型升級解決發展不平衡不充分的矛盾,更好地滿足國家、人民和社會對發展質量、供給質量、服務質量、生態環境質量日益增長的新需求,對鋼鐵材料質量、壽命、安全、環保、實用的更高要求。鋼鐵工業仍將是新時代發展不可替代的基礎原材料產業,是可以做到與社會和環境共融共存的低碳綠色產業,是實現“兩個百年目標”不可或缺的支撐產業。
近年來,智能制造在全球范圍內快速發展,對產業發展、分工格局和推動形成新的生產方式、產業形態、商業模式帶來重要影響。無論是德國工業4.0,還是美國再工業化戰略,都將智能制造作為主攻方向,積極培育制造業未來競爭新優勢。踐行新時代新戰略,中國鋼鐵工業加快供給側結構性改革,推進鋼鐵智能制造發展,是實現質量變革、效率變革、動力變革高質量發展的基礎保障,是實現轉型升級的突破口。
展望篇
鋼鐵工業要充分把握新一代信息技術帶來的產業革命契機,將智能化融入鋼鐵制造和運營決策過程中,做到“精準、高效、優質、低耗、安全、環保”,全面提升發展水平,實現鋼鐵行業高質量發展。
今天,以先進裝備、先進材料、先進工藝有機融合的工業制造技術,以智能傳感器、人工智能、數字孿生、大數據與云計算為核心的智能化技術群以及第五代移動通信、物聯網、工業互聯網技術將形成推動鋼鐵智能制造發展的“三駕馬車”,其迅猛發展必將給鋼鐵產業帶來翻天覆地的轉變。鋼鐵智能制造的“五化”發展時代已經拉開序幕,建設智能“鋼鐵未來夢工廠”的美好藍圖將逐步實現。
(一)環保智慧化-鋼鐵、人、自然更和諧
鋼鐵未來夢工廠將和自然融為一體,衛星圖上不再有煙霧籠罩的生產場景,取而代之的是充滿個性化元素“硬”線條的工業景觀,充滿現代藝術氣息的工業建筑與綠樹紅花交相輝映的公園式廠區將成為獨特風景線。鋼鐵未來夢工廠將成為智慧城市的有機組成部分,由依托城市發展轉變為服務城市生活,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、網絡技術將使節能環保更富有智慧,鋼鐵未來夢工廠將是城市人民居住環境建設的貢獻者,是城市生態循環發展不可缺少的創造者。鋼鐵未來夢工廠將是自然生態的保護者、修復者、服務者,將深度融入人們生活,融入城市發展,融入自然保護。
(二)制造智能化-生產運營更高效
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,方便實現定制化的產品生產、個性化的產品研發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、大數據、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。既是內部生產運營決策的指揮中樞,又是外部產業鏈智慧協同平臺。實時、科學的決策指令將從這里發布,最優化、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、物質流、信息流組成有機體的“血液”,高效、連續、平穩運行的制造系統各個環節組成有機體的“骨骼”,保證了物質、能量、信息的動態平衡和運行優化。
鋼鐵未來夢工廠是“智慧材料服務商”。數字孿生技術、大數據與云計算技術可使產品迭代加速。大規模個性化定制模式使得鋼廠實現柔性生產。第五代移動通訊、大數據及人工智能等技術,能夠實現全流程過程質量管控與追溯。滿足用戶個性化需求更敏捷、更優質、更高效。
(三)產品綠色化-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,信息技術與先進節能環保技術的結合更緊密,節能、環保、安全領域管控更智能化,鋼鐵制造更綠色。能夠實現產品從設計、生產、應用到回收的閉環追溯。優質、高強、長壽命、可循環的綠色鋼鐵將引領材料應用的綠色化發展。鋼鐵材料可循環利用的特點和優勢進一步得到體現。
(四)產業生態化-產業生態更具活力
鋼鐵未來夢工廠與上下游產業鏈共享要素和資源,產業界面將更加融合,將形成極具活力和競爭力的產業生態圈。上、中、下游產業智慧協同,精準銜接,產業鏈、創新鏈、金融鏈等多維要素資源配置更優化、更高效。
(五)企業人本化-員工更有獲得感
鋼鐵未來夢工廠基于自動化技術、網絡技術及鋼鐵制造技術的發展,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”,員工將從單調重復的體力勞動更多地轉向知識化、技術型工作,將從危險性高、重復性強、難度大、環境惡劣的勞動崗位上解放出來,轉變成遠離高溫、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揮,員工個人價值也能夠得到更好的體現。鋼鐵產業將由勞動密集型向技術密集型轉變,生產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。
行動篇
加快發展智能制造,是培育鋼鐵發展新動能的必由之路,對于鋼鐵工業推動供給側結構性改革,打造競爭新優勢,實現鋼鐵強國具有重要戰略意義。在推進智能制造發展的過程中,我們既要化解面臨的巨大挑戰,又要抓住機遇加快轉變和創新,需要瞄準新目標,培育新模式,發展新業態,壯大新動能。
(一)新目標
到2035年,鋼鐵智能制造取得重大突破,企業生產、經營和管理的主要領域、主要環節得到充分有效應用,業務流程優化再造和產業鏈協同能力顯著增強,重點企業實現設計研發創新能力、生產集約化、綠色環保和管理現代化水平大幅度提升。
1.質量更優。實現產品質量更穩定、更優質,一致性更好。
2.創新領先。實現產品研發與創新的周期縮短與成本降低,高效滿足用戶需求。
3.能效最優。智能化能源管控系統普遍應用,實現全流程水、電、氣、汽精準管控,降低能源消耗。
4.環境更好。智慧環保與智能制造協同管控體系建立,實現鋼鐵企業更綠色環保。
5.效率更高。智能化技術與工藝設備、工藝流程、生產操作及輔助工序、全過程控制深度融合,實現制造更順暢、更穩定,生產效率明顯提高。
6.管理高效。多維度業務優化整合與協同,實現企業管控精準化、決策科學化和運營一體化,管理創新增效明顯。
7.協同共贏。建立產品全生命周期管理、客戶關系管理、供應鏈管理系統,實現產業鏈上下游企業間共享協同共贏。
(二)新模式
鋼鐵智能制造發展,其自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能強大,在研發、制造、管控、服務等方面不斷實現模式創新。
1. 數字化研發制造新模式
基于智能制造的大數據,建立材料機理模型,實現從產品的合金元素、組織結構、材料性能到工藝參數的模擬仿真及深度挖掘,指導舊產品改進和新產品研發,實現產品的精確設計?;谥悄苤圃斓拇髷祿?,建立工廠總體設計、工藝流程及布局的數字化模型,通過模擬仿真,做到生產流程數據可視化和生產自主優化,實現對物質、能量、信息、資產的全流程監控。最終,基于工廠的“智能大腦”,通過在線模擬產品開發、流程設計、生產組織,實現產品快速迭代、工藝持續優化、管控不斷精益。
2.大規模定制化生產新模式
基于新一代信息技術和工業互聯網技術,高度集成企業大數據運用,暢通從客戶到制造端的銜接,顛覆傳統鋼鐵生產模式,實現生產的精益化、柔性化、智能化,產品交付的敏捷化、準時化,協同服務更快速、更高效、更互動、更便捷,形成完善的基于大數據驅動的企業研發、設計、生產、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.網絡協同化制造新模式
基于網絡化制造產業鏈資源協同系統平臺,實現鋼鐵企業同上下游資源和需求的有效對接。實現集團型企業基于訂單的內部資源合理調配,以及各產線或廠區和供應鏈的并行組織生產。建立基于產品、能源、資源全生命周期的管控體系,實現從產品研發、生產制造到使用、循環利用及產業間高效協同。建立基于資源協同的可持續優化制造服務系統,實現鋼鐵產業鏈創新資源、生產供給和服務能力高度集成,顯著增強資源和服務的動態整合與柔性配置水平。
4.精準化運營管控新模式
基于鋼鐵企業設備檢測及控制、過程控制、車間及廠級制造執行系統、企業資源計劃系統、企業管理及決策支持系統“五級”基礎架構,推動大數據技術、數字孿生技術及工業互聯網技術融合應用,有條件的鋼鐵企業率先實現扁平化管控運營發展,實現由五層向兩層壓縮集成,即決策層(整合管理決策系統及ERP)和制造層(整合MES/PCS/PLC)。鋼鐵企業精準化管控、高效化運營得到實現。
(三)新業態
鋼鐵智能制造發展,可建立新型業務架構,開展新型研發創新,構建新型管理決策機制,建成信息共享、業務集成、并行協同的新體系,生產、經營、研發、質量管控實現閉環控制和良性循環,打造現代化、數字化、精益化的“智”造工廠,形成鋼鐵智能制造新業態。
1.新型支撐體系
基于工業互聯網,創建由邊緣層、平臺層、應用層組成的三層技術支撐體系。其中,邊緣層實現數據匯集、實時分析、實時監控;平臺層(包括數據中心、知識中心)為應用層提供數據、信息、知識的支撐;應用層基于經營、執行、控制等自主智能組件,無縫集成智能制造各項功能。
2.新型業務架構
基于信息物理系統,創建物理系統、信息系統、大數據中心和“數字孿生”四位一體的業務架構。新的業務架構打破了多層條塊分割的“孤島”,實現上下游聯動、全流程智慧決策和精準執行。通過數據實時匯集、信息按需流動、知識充分分享,實現流程橫向貫通、管控縱向協同、高效快速響應、全局統籌優化。
3.新型研發創新
推動研發、技術、質量、服務在線協同。以客戶需求為導向,個性化定制為目標,實現定向精益研發。產品性能預判、工藝過程質量控制、質量風險管控智慧化,實現產品質量預報。上下游企業“零庫存”“零距離”成為常態,實現智能營銷。通過產品全生命周期智能質量管控和檢測,為研發生產提供數據支撐,實現產品快速定向研發和質量改善。
4.新型管理決策
建立采購、生產、質量、銷售、財務等全要素的大數據分析平臺,搭建分析與預測功能架構,構建新型管理決策機制,實現經營績效狀況的科學分析與直觀展示,及時發現經營中的短板問題,實現智能精準化管理,大幅度提高管理效能。
?。ㄋ模┬聞幽?/b>
基于鋼鐵生產、能源轉換、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、新型態多維度,培育鋼鐵工業發展新動能。
1.新材料
建立基于物聯網、大數據、人工智能等技術的數字化研發、全流程質量管控體系,實現從產品設計、制造控制、質量追溯、質量預測、質量分析至質量改進的閉環,推動鋼鐵材料加速迭代升級和更新、更高、更優的鋼鐵新材料研發。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、自執行,工藝自適應,生產自決策,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,規避隨機事件的發生。智能制造將成為保證生產平穩、效率提升的新動能。
3.新流程
實現產品研發、設計、生產到服務全過程協同優化;實現物質流、能量流、信息流三流協同,生產全流程緊湊連續、動態有序;通過網絡協同,實現供應鏈的優化,向上保證生產供應需求,向下提供有效、及時供給。新流程更高效、更安全、更節約,成為顯著降低生產成本的新動能。
4.新管控
基于數學模型的市場資源平衡計劃,實現科學制定生產指標,建立基于動態平衡的產供銷一體化計劃,科學指導采購、銷售與生產,實現產供銷協同,適應市場變化;基于設備高度自動化和智能化,實現操作崗位自動化、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變為更多地從事知識性、技術性工作,增強員工的幸福感和獲得感;基于大數據和各類模型,具備全流程精準預測能力,企業內無隨機事件發生。鋼鐵企業管控智能化成為保障全流程順暢、平穩、高效運行的新動能。
5.新運營
全球定位系統、物聯網、人工智能、大數據分析、數字孿生、機器視覺等技術融合于物質流、能源流中,實現高精度、高智能的自主導航與無人駕駛作業,實現廠外物流可視化、廠內物流無人化,提高物質、能源流運轉效率,降低物質、能源流運輸成本,降低安全事故發生率?;诖髷祿脚_,鋼廠經營情況更加迅速、透明、全面地得到反映,實現資金使用更高效,資金調配更科學,資金流轉更通暢,大幅降低財務成本。鋼鐵企業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
物聯網、人工智能、大數據分析等技術的應用,及大規模定制新模式、網絡協同制造新模式、扁平化精準管控新模式、研發生產數字化新模式的建立,打造出鋼鐵行業發展的新型態。
服務型制造新型態,從以產品生產為中心向以用戶需求為中心轉變,突出材料服務功能,增加鋼鐵附加值。平臺型制造新型態,以數據平臺為支撐,打破企業、行業乃至國家的藩籬,支撐企業依托產業鏈或企業集群競爭,統籌國內外兩個市場,增強企業競爭力。綠色化制造新型態,依托智能型節能、環保、安全管控系統實現鋼鐵低碳綠色制造,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將成為實現鋼鐵企業轉型升級的新動能。
結語
我們堅信智能制造發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。實現我們的“夢”,是一項復雜而龐大的系統工程,不僅僅是鋼鐵行業自身的智能化,還包括用戶和關聯產業的智能化、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!