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MPI专题研究│勇闯智能制造深水区 冲刺“钢铁强国”新阶段

  钢铁工业

  高质量发展

  2020年,受工业和信息化部原材料工业司委托,冶金工业规划研究院成立了“十四五”钢铁工业高质量发展研究专项研究小组,并参与《关于推进中国钢铁工业高质量发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)制修订过程。近期,工信部原材料司发布《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见(征求意见稿)》。

  为更好总结钢铁工业“十三五”发展经验,结合《指导意见》征求意见稿和“十四五”发展形势,深入分析研判行业发展趋势,冶金规划院组织开展“钢铁工业高质量发展专题研究系列文章”编写工作,力求为行业和企业发展提供一些有价值的参考。

  勇闯智能制造深水区

  冲刺“钢铁强国”新阶段

  冶金工业规划研究院

  工业智能研究中心

  2020年11月,中共中央发布了《国民经济和社会发展“十四五”规划和二〇三五年远景目标建议》,提出要推动传统产业高端化、智能化、绿色化,提升产业链供应链现代化水平;12月,习近平总书记在气候雄心峰会上宣布,到2030年中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,力争2030年前二氧化碳排放达到峰值;2021年1月,习近平总书记在省部级主要领导干部学习贯彻党的十九届五中全会精神专题研讨班开班式上强调,我国迎来了从站起来、富起来到强起来的历史性跨越新阶段。“十四五”时期,我国将坚定不移建设制造强国、质量强国、网络强国、数字中国,开启全面建设社会主义现代化国家的新征程。作为国民经济发展的重要基础原材料,钢铁是实现绿色低碳发展的重要领域,是建设现代化强国的重要支撑。新的发展阶段,对钢铁工业在质量升级、效率提升、绿色低碳、科技创新等方面提出更高要求。智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。加快发展钢铁智能制造,是钢铁强国建设的战略选择,对于确保“十四五”实现良好开局,具有重大而深远的意义。

  一、回顾过去,钢铁智能制造成绩斐然

  “十三五”时期,我国钢铁智能制造发展成效显著,特别是疫情期间,智能制造在无人化和少人化应用,以及提升企业管理效率方面成效显著,大幅提升了钢铁企业的抗风险能力。

  一是两化融合水平明显提升。据两化融合服务平台数据显示,2020年我国冶金行业两化融合指数达到54.3,较2015年增幅达13.8%,关键工序数控化率达到65.4%,天津荣程、德龙钢铁、石横特钢等民营钢铁企业也纷纷与冶金工业规划研究院建立战略合作,逐步搭建钢铁智能制造基础框架体系。

  二是无人化应用逐步普及。部分钢铁企业在焊接、切割、码垛、喷漆、上下料、测温、扒渣捞渣等劳动作业强度大、作业环境恶劣、人员安全风险大以及质量检测、温度测量及样品检验等标准作业环节,开展“机器换人”,工业机器人、无人行车、无人堆取料机、立体仓库等在中国宝武、首钢、南钢、柳钢等多个企业得到应用。

  三是试点应用取得突破。我国钢铁行业在数字矿山、智能车间、智能工厂等领域,打造了9家智能制造试点示范、5个智能制造新模式以及18个工业互联网应用试点示范,宁钢、首钢等企业利用大数据与人工智能等技术,积极探索动态排产、能耗预测、决策优化等创新应用(表1~表3)。

  表1 工信部智能制造试点示范项目

  

  表2 工信部智能制造综合标准化和新模式立项项目

  

  表3 工信部工业互联网应用试点示范项目

  

  二、立足当下,钢铁智能制造仍需努力

  目前,我国钢铁行业仍然存在资源保障压力大、产品质量稳定性不高、绿色低碳水平有待提升、产能过剩等问题,可以说,钢铁智能制造赋能空间广阔。然而,同时我国钢铁智能制造也暴露出了智能制造水平不均衡、行业智能制造标准体系缺失、智能制造专业人才匮乏等问题,仍需加强自身建设。

  一是企业智能制造基础不牢。当前,我国钢铁企业智能制造水平参差不齐,大部分企业仍然存在数据自动采集率不高、信息孤岛现象严重、系统功能不完善等问题,大型钢铁企业生产设备联网率仅有一半,数据规范治理和创新利用还处于起步阶段。

  二是行业智能制造标准缺失。标准的制订有助于推进智能制造产业健康有序发展,由于缺乏成型的行业智能制造标准体系引领和指导,钢铁企业在智能化建设过程中缺乏清晰的路径,加大了企业实现互联互通和数据利用的难度。

  三是智能制造人才匮乏。钢铁智能制造解决方案供应商需要既熟悉钢铁工艺流程,又掌握先进信息技术,还具备企业管理知识的专业人才,目前有相当一部分的智能制造系统解决方案供应商,由于人才匮乏,难以提供专业化的解决方案。

  三、展望未来,钢铁智能制造笃定前行

  “十四五”是我国由全面建成小康社会向基本实现社会主义现代化迈进的关键时期,也是实现科技自立自强的重要阶段。相对于工业发达国家,我国钢铁行业智能转型环境更为复杂,任务更加艰巨,需要勇闯“深水区”“无人区”,走自主研发之路。“十四五”时期,

  钢铁智能制造应紧抓“新基建”的战略机遇,充分利用5G、工业互联网、人工智能、区块链等先进技术,在企业智能升级、行业数字化转型、公共服务能力提升等方面加大推进力度,冲刺“钢铁强国”新阶段。

  一是深入推进企业智能化改造。通过设备更新、网关部署等方式对工业现场设备进行改造升级,提升企业生产设备联网率,实现资源要素的汇聚和互联互通;在烧结、高炉、转炉、精炼、连铸、热轧、冷轧等工序,完善自动控制系统,提高企业关键工序数控化率;对生产设备的运行状态、能耗信息、生产信息等数据进行实时采集和可视化展示,支撑企业实现设备运行优化和工艺过程优化、企业核心业务主线的全流程跟踪追溯和闭环管理、多基地/多产线的资源平衡决策优化。

  二是全面推动行业数字化转型。一方面,建设基于区块链的行业资源共享服务平台,推动上下游信息共享、资源共享、生产能力共享,通过铁矿石集中采购、废钢资源共享、供需高效对接,打造多基地网络协同制造模式,提升行业资源配置效率;另一方面,利用区块链去中心化、公开透明、可追溯等特征,构建新型信用体系,对钢铁企业生产能力、工艺装备、安全生产、绿色低碳等数据进行跟踪追溯,强化行业运行监测,为行业管理及政策制定提供数据支撑,提升行业治理水平。

  三是提升智能制造公共服务能力。组建钢铁行业智能制造联盟,树立一批智能制造示范工厂(矿山),突破一批智能制造关键共性技术,打造一批可复制、易推广的专业化解决方案,培育一批行业智能制造系统解决方案服务商。同时,加快钢铁行业智能制造标准体系建设,加大智能制造人才培养力度,鼓励有资质的机构开展数字智能制造培训工作,为岗位素质提升储备人力资源。

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  04  MPI专题研究│关于支持我国电炉钢发展的战略思考

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  冶金工业规划研究院

  工业智能研究中心

  冶金工业规划研究院工业智能研究中心长期从事钢铁行业数字化、网络化、智能化相关理论研究、规划咨询、标准制定、系统实施等工作,设计并研发的钢铁行业智能制造基础支撑体系(iSteel)在10余家优秀钢铁企业获得成功应用,探索出兼具适用性、经济性、先进性和示范性的行业数字化转型和智能升级路径。

  目前,冶金工业规划研究院工业智能研究中心正在已有研究和实践基础上,在深度上充分挖掘数据价值,从经营计划、订单排产、能源平衡、成本优化等方面支撑企业实现“精准、高效、优质、低耗”运营,提升企业竞争力;在广度上不断扩展数字化网络化覆盖范围,从计划、质量、设备、物流、能源、成本、安全、环保等方面纳入更多数据要素,积累更多数据资产。工业智能研究中心将依托冶金工业规划研究院“一体两翼”大平台,以iSteel体系为基础,连接更多行业优秀资源,为全行业提供数字化转型和智能升级“一站式”服务。

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