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文/董鵬

我國鋼鐵智能制造的目標(biāo)是借助“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)以及智能制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“兩化”深入融合。

2016年11月14日，工信部發(fā)布《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級(jí)規(guī)劃(2016-2020年)》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）。《規(guī)劃》立足調(diào)整先行、升級(jí)強(qiáng)化，助力鋼鐵行業(yè)涅槃重生。而世界強(qiáng)國的興衰史一再證明，沒有強(qiáng)大的制造業(yè)就沒有國家的強(qiáng)盛。而智能制造又是制造業(yè)皇冠上最閃亮的明珠，也是最能體現(xiàn)一個(gè)國家先進(jìn)工業(yè)制造水平的指標(biāo)。在互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化鋪就的“鐵路”上，奔跑著智能化的“列車”，牽引著智能制造、智能服務(wù)、智能研發(fā)、智能供應(yīng)鏈的“貨物”，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

我國制造業(yè)的勞動(dòng)力紅利時(shí)代即將結(jié)束，周邊的東南亞和印度等國憑借更具優(yōu)勢(shì)的勞動(dòng)力成本和土地資源的吸引力，對(duì)我國的制造業(yè)形成了挑戰(zhàn)。美國德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家引領(lǐng)的新一輪產(chǎn)業(yè)革命，將使其重獲制造業(yè)優(yōu)勢(shì)。面對(duì)“前有圍堵后有追兵”的境況，加快發(fā)展高端的智能制造成了我國突破重圍的必然選擇。

為鋼鐵現(xiàn)狀把脈

據(jù)《規(guī)劃》顯示， “十二五”期間，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)使用率超過70%。截至2014年底，約80%鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)線MES覆蓋率達(dá)到70%以上，尤其是煉鋼和熱軋以及鋼管生產(chǎn)線的覆蓋率達(dá)到80%以上，但在高爐、焦化、燒結(jié)和冷軋生產(chǎn)線上的覆蓋率相對(duì)較低，在中小民企的覆蓋率也較低。

事實(shí)上，產(chǎn)業(yè)協(xié)同實(shí)現(xiàn)的途徑是以SCM(供應(yīng)鏈管理)、ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)、MES(制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng))、APS（高級(jí)計(jì)劃排程）、PCS(過程控制系統(tǒng)) 、EC(企業(yè)即時(shí)通訊)等系統(tǒng)的有效集成，打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈的原料供給與產(chǎn)品需求，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)深度挖掘客戶需求，形成以客戶為中心、以需求為導(dǎo)向的智能制造體系。鋼鐵企業(yè)可以通過系統(tǒng)集成化、管控一體化和企業(yè)智能化建設(shè)智慧鋼鐵，以信息技術(shù)創(chuàng)新支持管理創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新。工業(yè)4.0先進(jìn)的實(shí)踐往往發(fā)生在應(yīng)用價(jià)值大而技術(shù)難度相對(duì)較低的地方。鋼鐵行業(yè)就具備這樣的特點(diǎn)：部分用戶對(duì)定制的需求強(qiáng)烈，而產(chǎn)品的物料跟蹤卻相對(duì)簡(jiǎn)單。

鋼鐵行業(yè)有非常先進(jìn)的一面，也有“相對(duì)落后”的一面。要用智能制造提升鋼鐵行業(yè)的技術(shù)水平，還是應(yīng)該從痛點(diǎn)出發(fā)。在筆者看來，鋼鐵行業(yè)至少有如下幾個(gè)痛點(diǎn)：

第一，鋼鐵生產(chǎn)線并非理想的流水線。由于鋼鐵生產(chǎn)體系是“耗散系統(tǒng)”，這就決定了鋼鐵生產(chǎn)幾乎不可能是理想的流水線。“耗散系統(tǒng)”的本質(zhì)無法改變，但我們可以做得更好、可以用智能化帶動(dòng)綠色生產(chǎn)。與離散制造業(yè)相比，鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型之路可能更加艱辛，主要難點(diǎn)在數(shù)字化。離散制造業(yè)有能力將次品率降至3.4%，但鋼鐵行業(yè)高級(jí)產(chǎn)品的成材率常在90%以下。這從側(cè)面反映出鋼鐵行業(yè)數(shù)字化的困難：影響因素眾多、檢測(cè)能力不足、知識(shí)積累不夠等。

第二，定制化生產(chǎn)的負(fù)面作用嚴(yán)重。連鑄交接坯浪費(fèi)、余材多、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、交貨期長(zhǎng)等現(xiàn)象，本質(zhì)上都是定制化生產(chǎn)帶來的負(fù)面問題。在鋼鐵行業(yè)毛利很低的情況下，應(yīng)該更加重視這方面的問題。

第三，服務(wù)的問題。在定制化生產(chǎn)時(shí)，用戶遇到的很多問題與設(shè)計(jì)和服務(wù)有關(guān)。按照目前的觀點(diǎn)，造成這種現(xiàn)象的本質(zhì)是缺乏優(yōu)秀的專家。而且由于優(yōu)秀專家總是“稀缺資源”，鋼鐵廠的服務(wù)很難面對(duì)中小客戶。隨著“供給側(cè)改革”的發(fā)展，下游中小企業(yè)的質(zhì)量意識(shí)和自動(dòng)化水平會(huì)逐步提高，對(duì)服務(wù)的要求肯定會(huì)大大加強(qiáng)。通過推進(jìn)“智能服務(wù)”，提高專家工作效率，是解決這個(gè)問題的方法之一。

第四，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)面臨產(chǎn)能過剩、需求低迷、國家化戰(zhàn)略的迫切性，需要加強(qiáng)質(zhì)量管理、降本增效、節(jié)能減排。而我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)管理發(fā)展趨勢(shì)是個(gè)性化、定制化、多品種、小批量，關(guān)鍵要協(xié)調(diào)產(chǎn)銷矛盾，以降低生產(chǎn)、庫存、物流成本。加強(qiáng)質(zhì)量管理、降本增效、節(jié)能減排是鋼鐵企業(yè)發(fā)展生存的必然要求；產(chǎn)銷一體、管控銜接、“三流”同步是鋼鐵企業(yè)信息化的必然選擇。但是，化解產(chǎn)銷矛盾、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷平衡是鋼鐵企業(yè)一直面臨的關(guān)鍵問題。

促進(jìn)“兩化”深度融

智能生產(chǎn)既包括生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)換變革，又包括信息的集成優(yōu)化。行業(yè)將在以下方面有所轉(zhuǎn)變：生產(chǎn)模式由大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)為大規(guī)模定制，管理理念由以產(chǎn)品為中心、以低成本贏得市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶櫩蜑橹行摹⒁钥焖夙憫?yīng)贏得市場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)方式由根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)安排生產(chǎn)的推動(dòng)式的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)客戶訂單安排生產(chǎn)的拉動(dòng)式的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)戰(zhàn)略由成本領(lǐng)先戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向差異化戰(zhàn)略和服務(wù)。

智能制造以滿足客戶要求的性能參數(shù)和特殊條件、優(yōu)化制造工藝流程、監(jiān)控協(xié)調(diào)生產(chǎn)制造設(shè)備為核心，是服務(wù)用戶的一種新的制造模式。智能工廠通過可視化設(shè)備監(jiān)控工廠內(nèi)所有工藝生產(chǎn)流程的各道工序，通過大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和智能制造的新型工廠。建立這種生產(chǎn)體系的工廠以工業(yè)4.0為基礎(chǔ)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)所有關(guān)鍵要素的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而達(dá)到智能化。目前，我國諸多鋼鐵企業(yè)正在積極推進(jìn)“兩化”融合體系建設(shè)，涌現(xiàn)了一批工業(yè)機(jī)器人、智能制造和“兩化”融合貫標(biāo)試點(diǎn)、智能在線監(jiān)測(cè)和檢驗(yàn)化驗(yàn)設(shè)施以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)在企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策全流程和全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合集成系統(tǒng)應(yīng)用等先進(jìn)技術(shù)。

我國鋼鐵智能制造的目標(biāo)是借助“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)以及智能制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“兩化”深入融合，研發(fā)具有需求分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、過程優(yōu)化、質(zhì)量全程管控、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)反饋等多重功能的鋼鐵全流程智能制造系統(tǒng)，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，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)與定制式制造相融合的鋼鐵智能化制造。“兩化”融合模式為鋼鐵行業(yè)帶來的改變主要體現(xiàn)在以下方面：

首先，降低成本，提高銷售，這是鋼鐵企業(yè)擁抱互聯(lián)網(wǎng)的主要目的。隨著勞動(dòng)力成本提升，中國鋼企也會(huì)采用機(jī)器人、無人行車、無人臺(tái)車、無人倉庫等技術(shù)來提高勞動(dòng)效率、降低生產(chǎn)成本。在技術(shù)上，這些都是沒有本質(zhì)困難的。

其次，提升鋼鐵行業(yè)效率。互聯(lián)網(wǎng)信息透明化的特點(diǎn)使供需關(guān)系明確，有利于鋼企提高資源的配置效率；而互聯(lián)網(wǎng)工具可連接鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，從而提升鋼企商業(yè)模式效率。

再次，智能制造是互聯(lián)網(wǎng)引發(fā)的技術(shù)革命，其特征之一是打破部門和組織的圍墻。為此，相關(guān)企業(yè)必須重視頂層設(shè)計(jì)。而鋼鐵行業(yè)可將CPS（信息物理系統(tǒng)）嵌入橫向集成和端到端集成的信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能化的研發(fā)、服務(wù)、采購、銷售。這樣，通過知識(shí)和信息的共享，突破部門之間的邊界、實(shí)現(xiàn)快速有效的協(xié)同，拉近企業(yè)與客戶間的距離，就可以為用戶提供量身定做的個(gè)性化服務(wù)。在鋼鐵企業(yè)中，服務(wù)于用戶需求的不僅是銷售和研發(fā)部門，而是整個(gè)公司。

最后，推動(dòng)服務(wù)型制造。目前我國大部分鋼鐵企業(yè)還停留在按照用戶需求單純的賣產(chǎn)品階段。隨著制造業(yè)強(qiáng)國、創(chuàng)新型國家的建設(shè)，對(duì)鋼材品種、質(zhì)量和服務(wù)需求將不斷升級(jí)，將由單純“產(chǎn)品”需求向“產(chǎn)品+服務(wù)”需求轉(zhuǎn)變。在鋼鐵領(lǐng)域大力發(fā)展服務(wù)型制造，對(duì)企業(yè)提質(zhì)增效、形成競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)、更好地滿足市場(chǎng)需求具有重要意義。“十三五”期間鋼鐵企業(yè)要通過早期介入用戶超前需求、后期跟蹤改進(jìn)等模式，主動(dòng)由制造商向服務(wù)商轉(zhuǎn)變，由單純的提供“產(chǎn)品”向“產(chǎn)品+一攬子解決方案”轉(zhuǎn)變，不僅滿足用戶當(dāng)前需求，還要?jiǎng)?chuàng)造和引領(lǐng)未來需求，實(shí)現(xiàn)上下游共贏。特別是要在高技術(shù)船舶、海洋工程裝備、先進(jìn)軌道交通、電力、航空航天、機(jī)械等領(lǐng)域重大技術(shù)裝備所需高端鋼材品種方面取得突破。

數(shù)字化是推進(jìn)智能制造的“心臟”

數(shù)字化并非僅僅是數(shù)據(jù)的獲取和轉(zhuǎn)化，而是要用DIKW體系（數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧）去認(rèn)識(shí)其全貌。也就是說，數(shù)字化要以智能化的預(yù)測(cè)和決策為導(dǎo)向，完成數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、知識(shí)的提煉與管理。PLM（產(chǎn)品生命周期管理）技術(shù)恰恰體現(xiàn)了DIKW的思想。通過推動(dòng)PLM，重點(diǎn)是將研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)過程的碎片化的信息和知識(shí)有效地組織起來、將模糊的經(jīng)驗(yàn)提煉出來并用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。依靠這樣的載體，將個(gè)人知識(shí)轉(zhuǎn)化成企業(yè)的知識(shí)、將隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化成顯性知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效積累，這樣才能促進(jìn)企業(yè)向研發(fā)和服務(wù)轉(zhuǎn)型。研制PLM也應(yīng)該是鋼鐵行業(yè)數(shù)字化的有效抓手。

同時(shí)，要通過產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)去重塑價(jià)值鏈。產(chǎn)業(yè)協(xié)同的目標(biāo)是充分把握新工業(yè)時(shí)代下信息資源帶來的機(jī)遇，以數(shù)據(jù)洞察為核心驅(qū)動(dòng)力，貫穿參與者、產(chǎn)品與生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)互通的協(xié)同，形成集制造和服務(wù)為一體的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，智能生產(chǎn)將制造過程的資源管理、生產(chǎn)組織、過程控制等不同層級(jí)的信息集成，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整和全工序的優(yōu)化。從表面來看，鋼鐵最終要通過線上與線下的互動(dòng)，而鋼鐵電商平臺(tái)將設(shè)備、生產(chǎn)線、鋼廠、鋼貿(mào)、鋼材和客戶聯(lián)系在了一起。從內(nèi)層來看，實(shí)質(zhì)是要連接工業(yè)鏈、產(chǎn)品、運(yùn)營(yíng)、管理、銷售和消費(fèi)者的數(shù)據(jù)。

放眼未來，下游用戶對(duì)個(gè)性化服務(wù)的要求會(huì)逐步加強(qiáng)。基本動(dòng)力將來自兩個(gè)方面：一是隨著用戶自動(dòng)化、智能化水平的提升和對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，對(duì)材料質(zhì)量的要求肯定會(huì)提高；二是隨著電商的不斷發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)品需要越來越多地來自中小客戶，傳統(tǒng)的服務(wù)模式也將越來越難以為繼。因此，推動(dòng)“智能服務(wù)”顯然是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的重要方向。

在智能制造的終極狀態(tài)，現(xiàn)在許多工作崗位將變成無人值守。未來，鋼鐵工業(yè)的常規(guī)性的生產(chǎn)操作、設(shè)計(jì)服務(wù)、采購銷售將實(shí)現(xiàn)無人化；設(shè)備維修維護(hù)、產(chǎn)品與技術(shù)創(chuàng)新、商務(wù)策略制定需要人的主導(dǎo)，但數(shù)字化、智能化的程度將大大提升。這也是智能制造的衡量標(biāo)準(zhǔn)。如果以無人值守為目的，鋼鐵業(yè)必須重視大數(shù)據(jù)保存和積累。從CPS開發(fā)到質(zhì)量保證，都需要將生產(chǎn)過程的痕跡盡量完整地記錄下來。這樣，大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)就是需求驅(qū)動(dòng)的，而不是為大數(shù)據(jù)而大數(shù)據(jù)。在鋼鐵工業(yè)的終極狀態(tài)，若干崗位將無人值守。以此為目標(biāo)，邏輯上要完成3件事情：一是人的體力勞動(dòng)必須由機(jī)器代替；二是人在生產(chǎn)過程中接收和發(fā)送的信息，都要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化檢測(cè)和傳遞；三是人的控制、操作思想必須由軟件來實(shí)現(xiàn)。

總之，鋼鐵工業(yè)智能制造意味著鋼鐵電商、互聯(lián)網(wǎng)思維、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算的使用等方面。其中，鋼鐵電商是互聯(lián)網(wǎng)+鋼鐵和企業(yè)內(nèi)部物流與外部物流的智能化為主要表現(xiàn)形式。預(yù)計(jì)未來五年，我國鋼鐵工業(yè)已不再是大規(guī)模發(fā)展時(shí)期，將進(jìn)入結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)為主的發(fā)展階段，是鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)性改革的關(guān)鍵階段。鋼鐵行業(yè)要積極適應(yīng)、把握、引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，落實(shí)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，以全面提高鋼鐵工業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，以化解過剩產(chǎn)能為主攻方向，堅(jiān)持結(jié)構(gòu)調(diào)整、堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、堅(jiān)持綠色發(fā)展、堅(jiān)持質(zhì)量為先、堅(jiān)持開放發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)調(diào)整升級(jí)，提高我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益。

來源：《中國機(jī)械·裝備制造》