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來源：《中國機械·裝備制造》

我國鋼鐵智能制造的目標是借助“互聯網+”、物聯網以及智能制造技術，實現“兩化”深入融合。

2016年11月14日，工信部發(fā)布《鋼鐵工業(yè)調整升級規(guī)劃(2016-2020年)》（以下簡稱《規(guī)劃》）。《規(guī)劃》立足調整先行、升級強化，助力鋼鐵行業(yè)涅槃重生。而世界強國的興衰史一再證明，沒有強大的制造業(yè)就沒有國家的強盛。而智能制造又是制造業(yè)皇冠上最閃亮的明珠，也是最能體現一個國家先進工業(yè)制造水平的指標。在互聯網和數字化鋪就的“鐵路”上，奔跑著智能化的“列車”，牽引著智能制造、智能服務、智能研發(fā)、智能供應鏈的“貨物”，創(chuàng)造經濟和社會價值。

我國制造業(yè)的勞動力紅利時代即將結束，周邊的東南亞和印度等國憑借更具優(yōu)勢的勞動力成本和土地資源的吸引力，對我國的制造業(yè)形成了挑戰(zhàn)。美國德國等工業(yè)發(fā)達國家引領的新一輪產業(yè)革命，將使其重獲制造業(yè)優(yōu)勢。面對“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。

為鋼鐵現狀把脈

據《規(guī)劃》顯示， “十二五”期間，信息化技術在生產制造、企業(yè)管理、物流配送、產品銷售等方面應用不斷深化，關鍵工藝流程數控化率超過65%，企業(yè)資源計劃(ERP)使用率超過70%。截至2014年底，約80%鋼鐵企業(yè)的生產線MES覆蓋率達到70%以上，尤其是煉鋼和熱軋以及鋼管生產線的覆蓋率達到80%以上，但在高爐、焦化、燒結和冷軋生產線上的覆蓋率相對較低，在中小民企的覆蓋率也較低。

事實上，產業(yè)協同實現的途徑是以SCM(供應鏈管理)、ERP(企業(yè)資源計劃)、MES(制造企業(yè)生產過程執(zhí)行系統)、APS（高級計劃排程）、PCS(過程控制系統) 、EC(企業(yè)即時通訊)等系統的有效集成，打通上下游產業(yè)鏈的原料供給與產品需求，利用大數據技術深度挖掘客戶需求，形成以客戶為中心、以需求為導向的智能制造體系。鋼鐵企業(yè)可以通過系統集成化、管控一體化和企業(yè)智能化建設智慧鋼鐵，以信息技術創(chuàng)新支持管理創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新。工業(yè)4.0先進的實踐往往發(fā)生在應用價值大而技術難度相對較低的地方。鋼鐵行業(yè)就具備這樣的特點：部分用戶對定制的需求強烈，而產品的物料跟蹤卻相對簡單。

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

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

第二，定制化生產的負面作用嚴重。連鑄交接坯浪費、余材多、產品質量不穩(wěn)定、交貨期長等現象，本質上都是定制化生產帶來的負面問題。在鋼鐵行業(yè)毛利很低的情況下，應該更加重視這方面的問題。

第三，服務的問題。在定制化生產時，用戶遇到的很多問題與設計和服務有關。按照目前的觀點，造成這種現象的本質是缺乏優(yōu)秀的專家。而且由于優(yōu)秀專家總是“稀缺資源”，鋼鐵廠的服務很難面對中小客戶。隨著“供給側改革”的發(fā)展，下游中小企業(yè)的質量意識和自動化水平會逐步提高，對服務的要求肯定會大大加強。通過推進“智能服務”，提高專家工作效率，是解決這個問題的方法之一。

第四，我國鋼鐵產業(yè)面臨產能過剩、需求低迷、國家化戰(zhàn)略的迫切性，需要加強質量管理、降本增效、節(jié)能減排。而我國鋼鐵企業(yè)生產管理發(fā)展趨勢是個性化、定制化、多品種、小批量，關鍵要協調產銷矛盾，以降低生產、庫存、物流成本。加強質量管理、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，化解產銷矛盾、實現產銷平衡是鋼鐵企業(yè)一直面臨的關鍵問題。

促進“兩化”深度融

智能生產既包括生產模式的轉換變革，又包括信息的集成優(yōu)化。行業(yè)將在以下方面有所轉變：生產模式由大規(guī)模生產轉為大規(guī)模定制，管理理念由以產品為中心、以低成本贏得市場轉變?yōu)橐灶櫩蜑橹行摹⒁钥焖夙憫A得市場，驅動方式由根據市場預測安排生產的推動式的生產方式轉變?yōu)楦鶕蛻粲唵伟才派a的拉動式的生產方式，生產戰(zhàn)略由成本領先戰(zhàn)略轉向差異化戰(zhàn)略和服務。

智能制造以滿足客戶要求的性能參數和特殊條件、優(yōu)化制造工藝流程、監(jiān)控協調生產制造設備為核心，是服務用戶的一種新的制造模式。智能工廠通過可視化設備監(jiān)控工廠內所有工藝生產流程的各道工序，通過大數據分析實現自動控制和智能制造的新型工廠。建立這種生產體系的工廠以工業(yè)4.0為基礎，通過物聯網技術和大數據實現廠內所有關鍵要素的實時監(jiān)控，從而達到智能化。目前，我國諸多鋼鐵企業(yè)正在積極推進“兩化”融合體系建設，涌現了一批工業(yè)機器人、智能制造和“兩化”融合貫標試點、智能在線監(jiān)測和檢驗化驗設施以及工業(yè)互聯網、移動互聯網、云計算、大數據在企業(yè)經營決策全流程和全產業(yè)鏈的綜合集成系統應用等先進技術。

我國鋼鐵智能制造的目標是借助“互聯網+”、物聯網以及智能制造技術，實現“兩化”深入融合，研發(fā)具有需求分析、產品設計、生產組織、過程優(yōu)化、質量全程管控、市場動態(tài)反饋等多重功能的鋼鐵全流程智能制造系統，提升鋼鐵制造過程中新鋼種高效研發(fā)能力、產品質量穩(wěn)定生產能力、柔性化生產組織能力、能效成本綜合控制能力，實現產品規(guī)模化生產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)擁抱互聯網的主要目的。隨著勞動力成本提升，中國鋼企也會采用機器人、無人行車、無人臺車、無人倉庫等技術來提高勞動效率、降低生產成本。在技術上，這些都是沒有本質困難的。

其次，提升鋼鐵行業(yè)效率。互聯網信息透明化的特點使供需關系明確，有利于鋼企提高資源的配置效率；而互聯網工具可連接鋼鐵產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，從而提升鋼企商業(yè)模式效率。

再次，智能制造是互聯網引發(fā)的技術革命，其特征之一是打破部門和組織的圍墻。為此，相關企業(yè)必須重視頂層設計。而鋼鐵行業(yè)可將CPS（信息物理系統）嵌入橫向集成和端到端集成的信息平臺，實現智能化的研發(fā)、服務、采購、銷售。這樣，通過知識和信息的共享，突破部門之間的邊界、實現快速有效的協同，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性化服務。在鋼鐵企業(yè)中，服務于用戶需求的不僅是銷售和研發(fā)部門，而是整個公司。

最后，推動服務型制造。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品階段。隨著制造業(yè)強國、創(chuàng)新型國家的建設，對鋼材品種、質量和服務需求將不斷升級，將由單純“產品”需求向“產品+服務”需求轉變。在鋼鐵領域大力發(fā)展服務型制造，對企業(yè)提質增效、形成競爭新優(yōu)勢、更好地滿足市場需求具有重要意義。“十三五”期間鋼鐵企業(yè)要通過早期介入用戶超前需求、后期跟蹤改進等模式，主動由制造商向服務商轉變，由單純的提供“產品”向“產品+一攬子解決方案”轉變，不僅滿足用戶當前需求，還要創(chuàng)造和引領未來需求，實現上下游共贏。特別是要在高技術船舶、海洋工程裝備、先進軌道交通、電力、航空航天、機械等領域重大技術裝備所需高端鋼材品種方面取得突破。

數字化是推進智能制造的“心臟”

數字化并非僅僅是數據的獲取和轉化，而是要用DIKW體系（數據、信息、知識、智慧）去認識其全貌。也就是說，數字化要以智能化的預測和決策為導向，完成數據的結構化、知識的提煉與管理。PLM（產品生命周期管理）技術恰恰體現了DIKW的思想。通過推動PLM，重點是將研發(fā)、生產、服務過程的碎片化的信息和知識有效地組織起來、將模糊的經驗提煉出來并用計算機軟件實現。依靠這樣的載體，將個人知識轉化成企業(yè)的知識、將隱性知識轉化成顯性知識，實現知識的有效積累，這樣才能促進企業(yè)向研發(fā)和服務轉型。研制PLM也應該是鋼鐵行業(yè)數字化的有效抓手。

同時，要通過產業(yè)協調去重塑價值鏈。產業(yè)協同的目標是充分把握新工業(yè)時代下信息資源帶來的機遇，以數據洞察為核心驅動力，貫穿參與者、產品與生產，實現產業(yè)鏈互聯互通的協同，形成集制造和服務為一體的價值網絡。與此同時，智能生產將制造過程的資源管理、生產組織、過程控制等不同層級的信息集成，實現動態(tài)調整和全工序的優(yōu)化。從表面來看，鋼鐵最終要通過線上與線下的互動，而鋼鐵電商平臺將設備、生產線、鋼廠、鋼貿、鋼材和客戶聯系在了一起。從內層來看，實質是要連接工業(yè)鏈、產品、運營、管理、銷售和消費者的數據。

放眼未來，下游用戶對個性化服務的要求會逐步加強。基本動力將來自兩個方面：一是隨著用戶自動化、智能化水平的提升和對最終產品質量要求的提高，對材料質量的要求肯定會提高；二是隨著電商的不斷發(fā)展，鋼鐵產品需要越來越多地來自中小客戶，傳統的服務模式也將越來越難以為繼。因此，推動“智能服務”顯然是鋼鐵行業(yè)實現智能制造的重要方向。

在智能制造的終極狀態(tài)，現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)性的生產操作、設計服務、采購銷售將實現無人化；設備維修維護、產品與技術創(chuàng)新、商務策略制定需要人的主導，但數字化、智能化的程度將大大提升。這也是智能制造的衡量標準。如果以無人值守為目的，鋼鐵業(yè)必須重視大數據保存和積累。從CPS開發(fā)到質量保證，都需要將生產過程的痕跡盡量完整地記錄下來。這樣，大數據基礎建設就是需求驅動的，而不是為大數據而大數據。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，邏輯上要完成3件事情：一是人的體力勞動必須由機器代替；二是人在生產過程中接收和發(fā)送的信息，都要實現數字化檢測和傳遞；三是人的控制、操作思想必須由軟件來實現。

總之，鋼鐵工業(yè)智能制造意味著鋼鐵電商、互聯網思維、大數據以及云計算的使用等方面。其中，鋼鐵電商是互聯網+鋼鐵和企業(yè)內部物流與外部物流的智能化為主要表現形式。預計未來五年，我國鋼鐵工業(yè)已不再是大規(guī)模發(fā)展時期，將進入結構調整、轉型升級為主的發(fā)展階段，是鋼鐵工業(yè)結構性改革的關鍵階段。鋼鐵行業(yè)要積極適應、把握、引領經濟發(fā)展新常態(tài)，落實供給側結構性改革，以全面提高鋼鐵工業(yè)綜合競爭力為目標，以化解過剩產能為主攻方向，堅持結構調整、堅持創(chuàng)新驅動、堅持綠色發(fā)展、堅持質量為先、堅持開放發(fā)展，加快實現調整升級，提高我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展質量和效益。