溫衛軍
摘要：為抓住新一輪科技革命和產業變革的發展機遇，近年來鋼鐵行業加大了信息化、數字化、智能化的投入力度，行業數字化發展水平顯著提升，一些大型先進鋼鐵企業建立的數字化應用場景和智能車間、智能工廠不斷增多。今后，進一步推進鋼鐵行業數字化轉型，需要加快信息化基礎設施建設，健全完善數字化轉型規劃及標準體系，加速關鍵核心技術突破，提高鋼鐵工業數字化轉型的技術支撐能力。
關鍵詞：鋼鐵企業；數字化轉型；智能化升級。
1 發展背景
近年來，在新一輪科技革命和產業變革加速發展的推動下，包括數字產業和產業數字化在內的數字經濟獲得了快速發展，已經成為推動中國經濟從高速發展轉向高質量發展的重要途徑。在現代化經濟體系中，數字經濟已經成為新經濟、新動能、新模式發展之源。
鋼鐵行業是實體經濟的主體和立國之本，作為重要的基礎原材料產業，同時鋼鐵工業是中國制造業的一個重要組成部分。從投入產出的角度看，鋼鐵工業的主要投入品為焦炭、鐵礦石、廢鋼、合金，輔助投入品為石灰石、電力、煤氣等，產出品為各種鋼材。從產業的工藝技術特點看，鋼鐵工業屬于典型的流程性工業，其產業鏈上下游礦石原料開采加工→煉鐵→煉鋼→軋鋼→鋼材深加工→鋼材應用之間技術工藝聯系緊密，相互依賴性很強，且生產工藝流程不可逆。從產業的經濟特性看，鋼鐵工業設備等固定資產投資規模大、沉淀成本高，屬于資本密集型重工業，達到一定的起始規模對鋼鐵工業的經濟效益狀況具有重要影響。近年來，由于受制造成本上升、運輸費用增高、產能過剩嚴重和節能降碳壓力大等多重因素的影響，中國鋼鐵工業企業既有的發展模式和盈利模式受到嚴峻挑戰。全國重點大中型鋼鐵企業中的虧損企業數量和虧損金額同比增加。面對如此嚴峻的局面，鋼鐵企業唯有加快推進數字化、智能化建設，提高企業的數字化轉型速度，才能大幅提升鋼鐵產業的生產效率和能源效率，降低生產成本和碳排放，加快推進鋼鐵工業質量變革、效率變革、動力變革。
2 鋼鐵工業數字化轉型的現狀
為了適應制造業數字化、智能化發展趨勢，近年來鋼鐵企業加大了信息化、數字化、智能化方面的資金、技術、人才投入力度，2022年全年有很多專項投資用于鋼鐵企業的數字化改造升級，鋼鐵企業數字化轉型進展加快，成效明顯。
（一）行業數字化水平明顯提升
近年來，鋼鐵企業以推進“兩化融合”為切入點，持續組織開展數字化轉型活動，鋼鐵企業的自動化、信息化、數字化、智能化水平不斷提升。2018年，中國鋼鐵工業的兩化融合指數為51.2，關鍵工序數控化率68.7%，應用電子商務的企業比例超過50%。2020年，中國鋼鐵工業兩化融合指數達到54.3，關鍵工序數控化率達到64.6%，生產設備數字化率達到46.9%。2021年，中國鋼鐵工業兩化融合指數上升至59.9，關鍵工序數控化率達到70.1%，生產設備數字化率達到51.3%。與2015年相比，2021年中國鋼鐵工業兩化融合指數提高了19.4，行業數字化水平明顯提高，已初步扭轉了鋼鐵工業過去的“傻大黑粗”的行業形象，實現信息化、智能化的大步跨越。
（二）數字化應用場景不斷增多
目前，在國家政府和企業自身的雙方努力下，鋼鐵企業已形成平臺化設計、智能化制造、個性化定制、服務化延伸、數字化管理5大應用模式，覆蓋幾十個典型應用場景，智慧生產、智能車間、智能倉儲、智能在線檢測分析、智慧物流、云商平臺等數字化應用場景不斷增多，應用效果良好。例如，陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司智慧物流系統項目上線后，形成了貫穿采購、銷售、物流、庫存等多個場景的集中管控，單就車輛進出廠效率來說，有了很大程度的提高，單車進廠時間由原來的2個銷售縮短為1小時。同時公司能源管控項目以多次榮獲國家相關獎勵。
（三）龍頭鋼鐵企業數字化轉型成效明顯
近年來，中國龍頭鋼鐵企業積極擁抱數字化、智能化，數字化轉型發展成效明顯，數字化轉型走在行業前列。由于數字化改造的成效，2022年初，寶武集團、德龍鋼鐵、南京鋼鐵、中天鋼鐵等鋼鐵龍頭企業入圍工信部2021年工業互聯網試點示范項目名單。目前，國內超過80%的鋼鐵企業已經在推動智能制造，鋼鐵龍頭骨干企業已基本完成產線級基礎自動化、過程控制系統、生產執行系統、制造管理系統自上而下縱向集成的四級體系。以寶武集團為例，寶武集團近年來持續推進“四個一律”，加快工業機器人、無人化行車、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈、5G、仿真、AR等新技術應用，寶武集團內的無人庫區、數字車間、黑燈工廠、智能企業不斷增多，尤其是上海寶山基地，不僅成功入選世界經濟論壇（WEF）的“燈塔工廠”，而且在全球范圍內率先實現了“一鍵煉鋼出鋼”。隨著數字化改造的不斷推進，中國龍頭鋼鐵企業的采購、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主要工藝過程已實現了全流程智能控制，燒結機的智能閉環控制，高爐操作的平臺化，轉爐煉鋼的全程自動化和精煉控制系統的智能化，數字化轉型成效明顯。
3 鋼鐵工業數字化轉型存在的問題
雖然近年來鋼鐵企業數字化、智能化轉型成效明顯，但是，由于鋼鐵產業鏈條層級多，生產流程復雜，物料管控難度提高，推動鋼鐵產業領域的數實融合依然面臨不小問題與挑戰，尤其是智能制造基礎薄弱、行業標準和應用場景建設滯后、關鍵核心技術缺失，已經嚴重制約了鋼鐵企業數字化轉型的順利推進。
（一）數字化轉型升級的行業標準和應用場景建設滯后
中國鋼鐵工業的數字化發展缺少標準和應用場景，影響了鋼鐵工業數字化轉型的深入推進。鋼鐵行業雖然規模龐大，各企業也都在做各種數字化轉型的努力，但此前進行的信息化改造多是基于不同的數據標準，這就容易產生信息孤島，制約數據價值的挖掘，沒有發揮數據應有的價值。與此同時，每個鋼鐵企業的現狀、生產流程、管理思路各不相同，使得鋼鐵企業之間數字化轉型的實踐差異非常大，且不確定性也非常大，制約了鋼鐵工業數字化轉型整體水平的提高。
（二）智能制造基礎有待夯實，廣度與深度有待拓展
目前，中國鋼鐵工業的冶煉智能控制系統模型對外在因素變化的適應性還比較差，基于原燃料的質量各不相同，且無法形成閉環控制。全流程計劃調度水平還有待加強，多數生產管控需要人工干預，產業鏈上下游、生產—能源—物流—銷售—服務的動態協同調度也有待提高。當前鋼鐵工業生產過程的數字化、智能化轉型發展主要集中在生產工藝優化、能耗降低、技術創新等方面，轉型發展的重點仍然是圍繞流程型智能制造、大規模個性化定制、遠程運維服務等方面，數字化技術手段對整個鋼鐵生產、經營、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。
4 加快推進鋼鐵工業數字化轉型的建議
數字化轉型是產業發展模式的一次深刻革命，是一項長期的系統工程。加快鋼鐵工業的數字化轉型，提高鋼鐵工業的數字化、智能化發展水平，推動數字化、智能化與產業發展深度融合，需要以問題為導向，以目標為動力，依靠新型基礎設施支撐、數字化共享和智能化協作，打造智慧服務新模式和第三方鋼鐵云平臺，構建鋼鐵行業智能制造標準體系，積極開展行業應用標準和關鍵共性技術的研究。
（一）健全完善行業數字化標準體系，發揮標準引領作用
數字化轉型，標準先行。規范的標準化工作是實現數字化轉型的重要基礎。當前行業標準制定的滯后尤其是數據標準的不統一已經在很大程度上妨礙了中國鋼鐵工業數字化轉型的順利推進。只有精確制定和應用鋼鐵工業數字化轉型行業標準，才能使上云上平臺的鋼鐵企業數據得到有效使用，激發數據要素的潛力，使鋼鐵工業的數字化轉型行穩致遠。為此，需要加強鋼鐵工業數字化標準研究，加快鋼鐵工業數字化標準體系建設，充分發揮鋼鐵工業協會等行業組織和鋼鐵龍頭企業的主導作用，從鋼鐵工業的特點出發，建立健全統一數據規范、數據字典和數據語言體系，推動形成涵蓋智能化料場、智能化燒結、智能化煉鐵、智能化煉鋼、智能化軋鋼、智能化銷售的系統化標準，健全行業數字標準開放的相關制度，加強標準在鋼鐵行業落地應用，開發與鋼鐵產業生態圈相適應的技術和場景，提升鋼鐵產業數實融合的廣度和深度，以標準促進鋼鐵工業的數字化轉型升級。
（二）加快智能制造基礎建設，推進工業互聯網發展應用
工業互聯網、大數據、人工智能等新型基礎設施是鋼鐵工業數字化轉型的基礎條件。鋼鐵工業數字化轉型的實質就是要通過工業互聯網、大數據、人工智能等與鋼鐵行業生產過程中工藝流程、管理特點的緊密結合、無縫對接來推動鋼鐵工業降耗提質增效的高質量發展。要實現這一目標，需要在政府、平臺和企業三個層面共同發力。要鼓勵頭部數字化企業積極開展面向鋼鐵工業的工業互聯網、工業智聯網平臺建設，開發普適性強、復用率高的基礎共性App、行業通用App和各類專用App，積極研究鋼鐵制造與工業互聯網、工業智聯網融合路徑，促進設備聯網上云、數據集成上云，為鋼鐵企業個性定制、智能生產、網絡協同、服務延伸提供全方位的服務支持。同時，鋼鐵企業要在完善基礎自動化系統、生產過程控制系統、制造執行系統、企業管理系統四級信息化系統基礎上，抓住5G發展機遇，大力發展“互聯網+”模式，抓好設施數字化、生產智能化、協作平臺化這3個關鍵點，重新審視設計、采購、冶煉、軋制、銷售等環節流程，對一些不適應數字化生產方式的管理模式進行革新，為推動實現企業全產業鏈協同、全要素的高效配置，打造極致高效的智能工廠創造條件。
（三）加速突破一批關鍵技術，提高鋼鐵工業數字化轉型的技術支撐能力。
加強關鍵技術攻關，加速科技成果產業化，提高自主創新能力，突破制約行業數字化轉型的冶金流程數字化在線檢測技術、鋼鐵復雜生產過程智能控制技術鋼鐵供應鏈全局優化控制技術等關鍵共性技術制約，需要政府和企業雙向發力。
鋼鐵企業應該加大對工業互聯網、工業智聯網數據集成技術、智能化建模和仿真關鍵技術、多目標協同優化關鍵技術等關鍵核心技術的研發投入力度，著力突破和發展高溫、高危、高污染環境復雜條件下的信息感知和數字化技術與裝備，多傳感器數據融合技術和智能軟測量技術，基于物聯網的設備在線故障診斷與預測維護技術，環保信息化檢測和在線監控技術，高爐過程多維可視化和操作優化技術，冶煉過程智能控制模型技術，坯凝固過程多維可視化和質量在線判定技術，生產流程優化用離線模擬和數字仿真技術，全流程質量動態跟蹤和質量管控技術，全生產流程的在線集成模擬和優化技術，采購生產銷售全局供應鏈優化技術等。
5 結論
每一次技術的變革都將帶來深刻的社會變革，有的企業順勢而變歷久彌新，也有的企業守舊不新。在數字經濟蓬勃發展的背景下，推進數字化轉型是實現鋼鐵產業發展高端化、綠色化和安全化的必由之路，也是提升鋼鐵企業質量效益和競爭力的重要途徑。鋼鐵企業應當抓住機遇，突出創新驅動引領，深度推動企業內各領域的數實融合，打造智慧鋼鐵，加快培育企業核心競爭力和新的增長動能，方能在日趨激烈的市場競爭和嚴酷的市場需求環境中立于不敗之地。