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        智能制造引領(lǐng)轉(zhuǎn)型升級鋼鐵強(qiáng)國之路任重道遠(yuǎn)

        2018-03-22 03:18:55施燦濤吳秀婷
        中國鋼鐵業(yè) 2018年2期
        關(guān)鍵詞:鋼鐵行業(yè)鋼鐵企業(yè)鋼鐵

        施燦濤 吳秀婷

        加快發(fā)展智能制造,是培育我國經(jīng)濟(jì)增長新動能的必由之路,是搶占未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇,對于推動我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢,實現(xiàn)制造強(qiáng)國具有重要戰(zhàn)略意義。2017年1-10月,我國粗鋼產(chǎn)量為7.1億噸,中鋼協(xié)會員鋼鐵企業(yè)銷售利潤率為4.41%,仍然低于工業(yè)企業(yè)6.24%的平均水平??梢姡覈撹F行業(yè)雖然整體實現(xiàn)扭虧為盈,但利潤水平仍然較低。我國鋼鐵工業(yè)在鐵礦石等原料受制于人、能源環(huán)保等環(huán)節(jié)壓力巨大的情況下,以較低成本向市場提供有競爭力的產(chǎn)品是企業(yè)的必然選擇,因此,應(yīng)將利潤率作為衡量我國鋼鐵工業(yè)綜合實力的關(guān)鍵指標(biāo)。鋼鐵智能制造從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等方面實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)與定制式制造相融合,提升以利潤率為關(guān)鍵指標(biāo)的鋼鐵企業(yè)綜合競爭力,從而實現(xiàn)我國從鋼鐵大國到鋼鐵強(qiáng)國的跨越。

        一、我國鋼鐵兩化融合歷程回顧

        信息化是鋼鐵企業(yè)智能化的初始形態(tài),在這一階段實質(zhì)上并不算真正意義上的智能化,但是作為智能化的先導(dǎo)形態(tài),卻是智能化發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)階段。

        鋼鐵行業(yè)的信息化發(fā)展大致可分為三個階段。2000年以前是起步探索階段,主要是鋼鐵企業(yè)的信息化初始階段;2000-2010年是飛速發(fā)展階段,鋼鐵企業(yè)的信息化向集成化發(fā)展;2010年至今是成熟轉(zhuǎn)化階段,鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)逐漸成熟,向智能化轉(zhuǎn)變。

        (一)部門信息化:單項應(yīng)用

        20世紀(jì)80-90年代初是嘗試摸索階段,信息系統(tǒng)在原有的人工作業(yè)流程之上進(jìn)行電子記賬,實現(xiàn)功能電子化。90年代后期,認(rèn)識到管理信息化的重要,部分鋼鐵企業(yè)(寶鋼、馬鋼等)加強(qiáng)投資于生產(chǎn)自動化,開始考慮系統(tǒng)集成和產(chǎn)銷、財務(wù)管理等業(yè)務(wù)需求,注重信息系統(tǒng)項目投資的效益回收——應(yīng)用功能的建立,少數(shù)領(lǐng)先者開始引進(jìn)外界咨詢及技術(shù)移轉(zhuǎn),建設(shè)“產(chǎn)銷一體化”的信息系統(tǒng)。

        (二)企業(yè)信息化:綜合集成

        進(jìn)入21世紀(jì),鋼鐵企業(yè)信息化建設(shè)的方向隨鋼鐵行業(yè)環(huán)境的變化而調(diào)整。鋼鐵電子商務(wù)的建設(shè)、鋼鐵信息系統(tǒng)的應(yīng)用擴(kuò)大到與客戶、供應(yīng)商之間的應(yīng)用。鋼鐵企業(yè)開始完善從生產(chǎn)現(xiàn)場到管理決策的縱向集成;在核心信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充開發(fā)新的應(yīng)用功能;增加許多分布式信息系統(tǒng);企業(yè)在信息系統(tǒng)建設(shè)上的投資增大,信息部門組織更加擴(kuò)大,人員增多;信息管理系統(tǒng)成為企業(yè)運(yùn)行不可或缺的支柱。

        (三)深度信息化:智能提升

        深化提升是一個創(chuàng)新突破階段,通過關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)以及應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)同和集成,實現(xiàn)智能制造和智能化決策。2010年以來,隨著智能制造、兩化融合以及“互聯(lián)網(wǎng)+”等政策的提出,鋼鐵企業(yè)將流程工業(yè)特點與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)深度融合,借助智能化和定制化的智能制造技術(shù),努力打造鋼鐵企業(yè)的柔性生產(chǎn)。

        經(jīng)過多年的持續(xù)推進(jìn),鋼鐵企業(yè)信息化的覆蓋率為我國工業(yè)領(lǐng)域之首,鋼鐵企業(yè)兩化融合的成熟度居于我國工業(yè)領(lǐng)域前列。在先進(jìn)企業(yè)的示范帶動下,鋼鐵行業(yè)經(jīng)過自主創(chuàng)新、消化引進(jìn)再創(chuàng)新,近年在基礎(chǔ)自動化、過程自動化和企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)建設(shè)方面取得了很大進(jìn)步,為鋼鐵行業(yè)智能制造奠定了較好基礎(chǔ)。

        二、我國鋼鐵智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

        (一)兩化融合水平明顯提升

        近年來,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)資源計劃(ERP)裝備率超過70%;開展了以寶鋼熱連軋智能車間、鞍鋼冶金數(shù)字礦山為示范的智能制造工廠試點;涌現(xiàn)了南鋼船板分段定制準(zhǔn)時配送(JIT)為代表的個性化、柔性化產(chǎn)品定制新模式。鋼鐵交易新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn),形成了一批大型鋼鐵電商綜合服務(wù)平臺。

        (二)智能裝備水平有所提高

        目前,智能裝備在國內(nèi)鋼企寶鋼、南鋼、沙鋼等企業(yè)的多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到應(yīng)用,主要應(yīng)用工藝點如:理化試驗、弧焊、點焊、涂膠、切割、搬運(yùn)、碼垛、噴漆、貼標(biāo)簽、上下料、測溫、扒渣撈渣等。智能裝備在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用減少了生產(chǎn)過程中的人為因素,提高了操作精準(zhǔn)度;提高生產(chǎn)安全保障,避免事故的發(fā)生;降低人工作業(yè)勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。

        (三)智能制造示范成果初顯

        智能制造深刻改變企業(yè)的生產(chǎn)與運(yùn)作模式,為鋼鐵行業(yè)的競爭力重構(gòu)創(chuàng)造新機(jī)會。作為鋼鐵智能制造的重大科技專項攻關(guān)項目,寶鋼1580智能車間改造、鞍鋼智慧礦山、南鋼定制準(zhǔn)時配送、唐鋼智能工廠等試點示范項目,對于引領(lǐng)鋼鐵智能制造的發(fā)展方向具有重要作用。

        三、我國鋼鐵智能制造面臨的挑戰(zhàn)

        (一)行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)缺失,市場無序發(fā)展現(xiàn)象初顯

        標(biāo)準(zhǔn)的制訂是智能制造實現(xiàn)互聯(lián)互通和信息融合的必要前提。《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》的發(fā)布,標(biāo)志著中國智能制造頂層框架的構(gòu)建完成,但基于行業(yè)的智能制造標(biāo)準(zhǔn)尚未有序開展。鋼鐵行業(yè)是我國自動化程度最高、制造工序流程最長的行業(yè)之一,工業(yè)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)已有不同程度的應(yīng)用,但在面向未來智能制造發(fā)展過程中缺乏清晰路徑,國內(nèi)外的系統(tǒng)實施企業(yè)由于對智能制造理解的差異及構(gòu)建產(chǎn)品競爭壁壘的需要,在產(chǎn)品兼容性及集成度方面較差。企業(yè)在智能化改造過程中經(jīng)常面臨系統(tǒng)無法集成而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)風(fēng)險。標(biāo)準(zhǔn)的缺失給智能制造的互聯(lián)互通帶來巨大挑戰(zhàn),加大了行業(yè)智能制造示范推廣的難度。

        (二)智能制造投資比例過大,企業(yè)改造升級動力不足

        鋼鐵行業(yè)屬于長流程的資產(chǎn)密集型行業(yè),在智能化改造過程中涉及眾多裝備的技術(shù)革新、全廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的布局改造、過程控制系統(tǒng)的集成、MES、ERP等工業(yè)軟件系統(tǒng)的互聯(lián)互通、優(yōu)化建模與仿真技術(shù)的應(yīng)用等諸多內(nèi)容,整體投資成本過大。在投資比例方面,由于基礎(chǔ)設(shè)備大多引進(jìn)自西馬克、西門子奧鋼聯(lián)、達(dá)涅利等國外廠商,在某些智能關(guān)鍵技術(shù)上必須配套引進(jìn)國外系統(tǒng),從而進(jìn)一步提高投資成本。在企業(yè)投資意愿方面,國有鋼鐵企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較好,智能化改造熱情較高;中小鋼鐵企業(yè)尤其中小民營企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較差,人工作業(yè)比例較高,在鋼鐵去產(chǎn)能及環(huán)保監(jiān)管的大背景下資金壓力較大,智能化改造升級的動力不足。

        (三)核心知識產(chǎn)權(quán)掌控不足,原始創(chuàng)新應(yīng)用比例不高

        《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》提出到2020年,建成較為完善的智能制造技術(shù)創(chuàng)新體系,一批關(guān)鍵共性技術(shù)實現(xiàn)突破,部分技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平;核心支撐軟件市場滿足率超過30%。我國鋼鐵行業(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)新能力仍然較弱。產(chǎn)品生產(chǎn)工藝設(shè)計與智能管理決策支持系統(tǒng)的綜合集成、業(yè)務(wù)系統(tǒng)向產(chǎn)業(yè)鏈前端延伸,缺乏成熟的行業(yè)解決方案。目前,國內(nèi)多數(shù)軟件和集成技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)價值鏈末端,技術(shù)水平、勞動生產(chǎn)率、工業(yè)增加值率、產(chǎn)品附加值都比較低。在研發(fā)方面尚未形成以產(chǎn)學(xué)研用為主的創(chuàng)新研發(fā)體系,原始創(chuàng)新研發(fā)積極性不高,政策扶持力度有待加強(qiáng)。

        (四)智能制造體系認(rèn)識不深,工業(yè)軟件地位有待加強(qiáng)

        低端機(jī)器人進(jìn)入壁壘低,產(chǎn)能過剩風(fēng)險加大。隨著智能制造的興起,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。然而鋼鐵行業(yè)屬于長流程行業(yè),在引進(jìn)機(jī)器人方面更多地考慮生產(chǎn)節(jié)奏的匹配協(xié)同以及與上下游系統(tǒng)的無縫對接,單純移植其他行業(yè)的機(jī)器人很難滿足鋼鐵生產(chǎn)流程的需要,一些低端的且無鋼鐵行業(yè)屬性的機(jī)器人將很快面臨市場飽和及產(chǎn)能過剩。智能制造的難點是在建模,焦點是在仿真。目前在鋼鐵行業(yè)的“新四基”中,即“一硬”(自動控制和感知)、“一軟”(工業(yè)核心軟硬件)、“一網(wǎng)”(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))、“一平臺”(工業(yè)云和智能服務(wù)平臺),硬件裝備投入比例較大,寶鋼、沙鋼、日照等自動化機(jī)器人比例顯著提高,但工業(yè)軟件的投入比例相對較低,重視智能化硬件建設(shè)輕智能集成升級問題突出。

        四、我國鋼鐵智能制造可復(fù)性及推廣性評估

        (一)技術(shù)水平愈發(fā)成熟,進(jìn)入壁壘大幅降低

        目前互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行業(yè),技術(shù)進(jìn)入壁壘大幅降低。鋼鐵行業(yè)自動化、信息化水平較高,在系統(tǒng)集成及實施路線上均有多年的行業(yè)積累及實施企業(yè),因此在技術(shù)上相對容易復(fù)制與推廣。

        (二)系統(tǒng)實施企業(yè)背景復(fù)雜,第三方實施機(jī)構(gòu)優(yōu)勢明顯

        智能制造的示范推廣必然會推動先進(jìn)管理理念及技術(shù)的推廣。以寶信、中冠等為代表的具有鋼鐵企業(yè)背景的信息化系統(tǒng)提供商,為眾多鋼鐵企業(yè)實施了ERP、MES等系統(tǒng)解決方案,然而越來越多的鋼鐵企業(yè),尤其是具有市場競爭關(guān)系的企業(yè)對其實施的系統(tǒng)存在擔(dān)憂,如系統(tǒng)技術(shù)的不共享、管理理念是否先進(jìn)、系統(tǒng)設(shè)計是否滿足企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等。

        (三)投資回報率難以量化,民營企業(yè)發(fā)展動力不足

        鋼鐵智能制造一次性投資較大,而在效益指標(biāo)方面,主要是通過服務(wù)水平、管理水平的提升等難以量化且需要較長時間運(yùn)行后才能統(tǒng)計得出。寶鋼1580智能車間投資4億元,國家還提供了資金支持,這使得行業(yè)內(nèi)將智能制造與巨額投入畫上等號,嚴(yán)重影響到試點示范項目的推廣性,特別是對于大多數(shù)民營企業(yè)和中小企業(yè)而言,更是如此。據(jù)冶金商會統(tǒng)計,2017年1-9月,145家重點民營鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)銷售收入1.33萬億元,實現(xiàn)利潤932億元,其中河北省民營鋼鐵企業(yè)銷售利潤率售利潤率達(dá)6.1%,高于行業(yè)4.18%的平均水平。在利潤率高于全行業(yè)的基礎(chǔ)上,民營企業(yè)在思想上難以推進(jìn)智能制造,同時民營企業(yè)對成本管控更加嚴(yán)格,一次性大規(guī)模投資的項目更加謹(jǐn)慎。因此,針對民營企業(yè)智能制造需要加強(qiáng)政策指導(dǎo)扶持,復(fù)制推廣任務(wù)較為艱巨。

        五、我國鋼鐵智能制造的發(fā)展建議

        (一)健全鋼鐵智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系,夯實鋼鐵智能轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)

        加快鋼鐵智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),鼓勵通信設(shè)備、裝備制造、軟件開發(fā)、工業(yè)自動化、系統(tǒng)集成等領(lǐng)域企業(yè)和科研院所聯(lián)合參與標(biāo)準(zhǔn)制定,制定可以與市場標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同發(fā)展、協(xié)調(diào)配套的新型標(biāo)準(zhǔn)體系。

        (二)大力發(fā)展國產(chǎn)工業(yè)軟件,推進(jìn)軟件集成應(yīng)用

        開展鋼鐵工業(yè)軟件服務(wù)企業(yè)的認(rèn)定工作,制定更加優(yōu)惠的工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)財稅、投融資、知識產(chǎn)權(quán)扶持政策。加大國家各類專項資金對鋼鐵工業(yè)軟件基礎(chǔ)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、推廣應(yīng)用的扶持力度。以在鋼鐵行業(yè)具有權(quán)威性的第三方機(jī)構(gòu)為核心,聯(lián)合上下游供應(yīng)鏈企業(yè)組建鋼鐵工業(yè)軟件聯(lián)盟,加快制定鋼鐵工業(yè)軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),推進(jìn)鋼鐵工業(yè)軟件的綜合集成應(yīng)用。

        (三)聚焦民營企業(yè)智能轉(zhuǎn)型,打造中等規(guī)模企業(yè)試點示范

        智能制造對鋼鐵行業(yè)的推動作用體現(xiàn)在利潤率,而不僅僅是勞動生產(chǎn)率。推動鋼鐵智能制造的過程中,民營企業(yè)更需要通過智能制造來實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。民營企業(yè)、中等規(guī)模企業(yè),智能制造的基礎(chǔ)相似,面臨的問題也相似,打造中等規(guī)模鋼鐵企業(yè)的智能制造示范,解決中等企業(yè)發(fā)展的實際問題,才能真正推動鋼鐵行業(yè)的智能轉(zhuǎn)型,也更具有示范效應(yīng)。

        (四)走以自主研發(fā)為主,產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合之路

        鼓勵國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)符合中國實際的鋼鐵智能制造集成應(yīng)用解決方案。以市場需求為導(dǎo)向,匯聚鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)、終端用戶等各方資源,共同推進(jìn)面向應(yīng)用的鋼鐵智能制造相關(guān)理論研究、技術(shù)研發(fā)、數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用推廣,形成開發(fā)合作、協(xié)同發(fā)展的大數(shù)據(jù)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)體系。

        (五)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)推進(jìn)機(jī)制,構(gòu)建協(xié)同發(fā)展平臺

        創(chuàng)新合作機(jī)制和方式,支持第三方機(jī)構(gòu)作為公共服務(wù)平臺,整合各方資源,開展標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)積累工作,同時強(qiáng)化智能制造先進(jìn)模式的應(yīng)用推廣,構(gòu)建起企業(yè)實踐經(jīng)驗的交流機(jī)制,有效推動鋼鐵行業(yè)智能制造的協(xié)同發(fā)展。

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