中國鋼鐵智能製造發展前景展望—鋼鐵未來夢工廠
2026-04-16 04:14:35
前言
2019年,迎來了中華人民共和國成立70周年。
70年砥礪前行,中國鋼鐵工業不忘鋼鐵報國初心,牢記鋼鐵強國使命,使中國由鋼鐵弱國變成世界鋼鐵生產第一大國,在國家富強、民族振興、造福人民中作出了不可替代的貢獻。
經濟社會發展的壓艙石。2018年我國粗鋼產量達到9.28億噸,自1996年開始連續位居世界第一,占據世界鋼鐵工業的半壁江山。鋼鐵工業在社會發展、財政稅收、支持就業及地區經濟發展等方麵發揮了重要作用,是拉動和支撐經濟增長的重要力量,為經濟社會發展做出的貢獻功不可沒。
民生國防建設的材料保障。鋼鐵撐起了人民生活和國防軍工建設的鋼筋鐵骨,或是用於家電、汽車、家俱、廚具生產,或是用於住宅、鐵路、公路、機場、核電站、水電站建設,或是用於船舶、機械、航母、潛艇、戰機製造,都是人民衣食住行水平提升的有效支撐,是重點工程、重大裝備、國防軍工材料供給的有力保障。
製造業強國的牽引機。中國鋼鐵對石化工業、船舶工業、建築業、裝備製造業等都起到了巨大的支撐、牽引與推動作用,顯著促進了下遊製造業綜合競爭力的提升和發展,是中國工業化進程不可或缺的推動者。
先進鋼鐵製造的排頭兵。從引進、消化、吸收、集成到自主創新,中國鋼鐵製造實現了由落後到先進,從依賴到較強的蛻變,整體進入世界先進行列。中國建成了世界上最完善、zuixianjindegangtiegongyetixi,shiyonglezuixianjindegongyijishuzhuangbei,yongyouyipizuixianjindetedaxinggangtieqiye,chaodipaifangjishuhebiaozhunyechuyushijiezuixianjinshuiping。zhongguogangtiejiangshiweilaishijiexianjingangtiezhizaodepaitoubing。
新時代新戰略的踐行者。新時代,鋼鐵工業需要通過轉型升級解決發展不平衡不充分的矛盾,更好地滿足國家、人民和社會對發展質量、供給質量、服務質量、生態環境質量日益增長的新需求,對鋼鐵材料質量、壽命、安全、環保、實用的更高要求。鋼鐵工業仍將是新時代發展不可替代的基礎原材料產業,是可以做到與社會和環境共融共存的低碳綠色產業,是實現“兩個百年目標”不可或缺的支撐產業。
近年來,智能製造在全球範圍內快速發展,對產業發展、分工格局和推動形成新的生產方式、產業形態、商業模式帶來重要影響。無論是德國工業4.0,還hai是shi美mei國guo再zai工gong業ye化hua戰zhan略lve,都dou將jiang智zhi能neng製zhi造zao作zuo為wei主zhu攻gong方fang向xiang,積ji極ji培pei育yu製zhi造zao業ye未wei來lai競jing爭zheng新xin優you勢shi。踐jian行xing新xin時shi代dai新xin戰zhan略lve,中zhong國guo鋼gang鐵tie工gong業ye加jia快kuai供gong給gei側ce結jie構gou性xing改gai革ge,推tui進jin鋼gang鐵tie智zhi能neng製zhi造zao發fa展zhan,是shi實shi現xian質zhi量liang變bian革ge、效率變革、動力變革高質量發展的基礎保障,是實現轉型升級的突破口。
展望篇
鋼鐵工業要充分把握新一代信息技術帶來的產業革命契機,將智能化融入鋼鐵製造和運營決策過程中,做到“精準、高效、優質、低耗、安全、環保”,全麵提升發展水平,實現鋼鐵行業高質量發展。
今天,以先進裝備、先進材料、先進工藝有機融合的工業製造技術,以智能傳感器、人工智能、數字孿生、大數據與雲計算為核心的智能化技術群以及第五代移動通信、物聯網、工業互聯網技術將形成推動鋼鐵智能製造發展的“三駕馬車”,其迅猛發展必將給鋼鐵產業帶來翻天覆地的轉變。鋼鐵智能製造的“五化”發展時代已經拉開序幕,建設智能“鋼鐵未來夢工廠”的美好藍圖將逐步實現。
(一)環保智慧化-鋼鐵、人、自然更和諧
鋼鐵未來夢工廠將和自然融為一體,衛星圖上不再有煙霧籠罩的生產場景,取而代之的是充滿個性化元素“硬”線(xian)條(tiao)的(de)工(gong)業(ye)景(jing)觀(guan),充(chong)滿(man)現(xian)代(dai)藝(yi)術(shu)氣(qi)息(xi)的(de)工(gong)業(ye)建(jian)築(zhu)與(yu)綠(lv)樹(shu)紅(hong)花(hua)交(jiao)相(xiang)輝(hui)映(ying)的(de)公(gong)園(yuan)式(shi)廠(chang)區(qu)將(jiang)成(cheng)為(wei)獨(du)特(te)風(feng)景(jing)線(xian)。鋼(gang)鐵(tie)未(wei)來(lai)夢(meng)工(gong)廠(chang)將(jiang)成(cheng)為(wei)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)的(de)有(you)機(ji)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen),由(you)依(yi)托(tuo)城(cheng)市(shi)發(fa)展(zhan)轉(zhuan)變(bian)為(wei)服(fu)務(wu)城(cheng)市(shi)生(sheng)活(huo),成(cheng)為(wei)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)的(de)綜(zong)合(he)服(fu)務(wu)體(ti),使(shi)城(cheng)市(shi)生(sheng)活(huo)更(geng)加(jia)美(mei)好(hao)。新(xin)一(yi)代(dai)智(zhi)能(neng)信(xin)息(xi)、網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)將(jiang)使(shi)節(jie)能(neng)環(huan)保(bao)更(geng)富(fu)有(you)智(zhi)慧(hui),鋼(gang)鐵(tie)未(wei)來(lai)夢(meng)工(gong)廠(chang)將(jiang)是(shi)城(cheng)市(shi)人(ren)民(min)居(ju)住(zhu)環(huan)境(jing)建(jian)設(she)的(de)貢(gong)獻(xian)者(zhe),是(shi)城(cheng)市(shi)生(sheng)態(tai)循(xun)環(huan)發(fa)展(zhan)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)創(chuang)造(zao)者(zhe)。鋼(gang)鐵(tie)未(wei)來(lai)夢(meng)工(gong)廠(chang)將(jiang)是(shi)自(zi)然(ran)生(sheng)態(tai)的(de)保(bao)護(hu)者(zhe)、修複者、服務者,將深度融入人們生活,融入城市發展,融入自然保護。
(二)製造智能化-生產運營更高效
鋼鐵未來夢工廠就是鋼鐵製造智能化。鋼鐵製造將注入“簡單、流暢、高效”的智慧基因,方便實現定製化的產品生產、個性化的產品研發和精準化的材料製造。
鋼鐵未來夢工廠將具有最強“智慧大腦”。是基於信息物理係統、大數據、人工智能、邊緣計算等新一代信息技術的智能決策與綜合管控平台。既是內部生產運營決策的指揮中樞,又是外部產業鏈智慧協同平台。實時、科學的決策指令將從這裏發布,最優化、高效化的資源配置將從這裏開始。
鋼鐵未來夢工廠將是“智慧有機體”。是能夠自感知、自組織、自決策的智慧體係。能量流、物質流、信息流組成有機體的“血液”,高效、連續、平穩運行的製造係統各個環節組成有機體的“骨骼”,保證了物質、能量、信息的動態平衡和運行優化。
鋼鐵未來夢工廠是“智慧材料服務商”。數字孿生技術、大數據與雲計算技術可使產品迭代加速。大規模個性化定製模式使得鋼廠實現柔性生產。第五代移動通訊、大數據及人工智能等技術,能夠實現全流程過程質量管控與追溯。滿足用戶個性化需求更敏捷、更優質、更高效。
(三)產品綠色化-低碳、綠色鋼鐵材料廣泛使用
鋼鐵未來夢工廠基於鋼鐵全生命周期理念,信息技術與先進節能環保技術的結合更緊密,節能、環保、安全領域管控更智能化,鋼鐵製造更綠色。能夠實現產品從設計、生產、應用到回收的閉環追溯。優質、高強、長壽命、可循環的綠色鋼鐵將引領材料應用的綠色化發展。鋼鐵材料可循環利用的特點和優勢進一步得到體現。
(四)產業生態化-產業生態更具活力
鋼鐵未來夢工廠與上下遊產業鏈共享要素和資源,產業界麵將更加融合,將形成極具活力和競爭力的產業生態圈。上、中、下遊產業智慧協同,精準銜接,產業鏈、創新鏈、金融鏈等多維要素資源配置更優化、更高效。
(五)企業人本化-員工更有獲得感
鋼鐵未來夢工廠基於自動化技術、網絡技術及鋼鐵製造技術的發展,集中操控、遠程控製和維護得到普遍應用,鋼鐵未來夢工廠將被“揣進口袋”,員工將從單調重複的體力勞動更多地轉向知識化、技術型工作,將從危險性高、重複性強、難度大、環境惡劣的勞動崗位上解放出來,轉變成遠離高溫、高壓、高危、高(gao)粉(fen)塵(chen)的(de)知(zhi)識(shi)型(xing)工(gong)作(zuo)者(zhe)。員(yuan)工(gong)能(neng)動(dong)性(xing)得(de)到(dao)更(geng)好(hao)的(de)發(fa)揮(hui),員(yuan)工(gong)個(ge)人(ren)價(jia)值(zhi)也(ye)能(neng)夠(gou)得(de)到(dao)更(geng)好(hao)的(de)體(ti)現(xian)。鋼(gang)鐵(tie)產(chan)業(ye)將(jiang)由(you)勞(lao)動(dong)密(mi)集(ji)型(xing)向(xiang)技(ji)術(shu)密(mi)集(ji)型(xing)轉(zhuan)變(bian),生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)的(de)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)使(shi)得(de)員(yuan)工(gong)收(shou)入(ru)水(shui)平(ping)得(de)到(dao)提(ti)高(gao)。人(ren)們(men)對(dui)和(he)諧(xie)、美好工作生活的向往將在鋼鐵未來夢工廠得到實現。
行動篇
加(jia)快(kuai)發(fa)展(zhan)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao),是(shi)培(pei)育(yu)鋼(gang)鐵(tie)發(fa)展(zhan)新(xin)動(dong)能(neng)的(de)必(bi)由(you)之(zhi)路(lu),對(dui)於(yu)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)推(tui)動(dong)供(gong)給(gei)側(ce)結(jie)構(gou)性(xing)改(gai)革(ge),打(da)造(zao)競(jing)爭(zheng)新(xin)優(you)勢(shi),實(shi)現(xian)鋼(gang)鐵(tie)強(qiang)國(guo)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)戰(zhan)略(lve)意(yi)義(yi)。在(zai)推(tui)進(jin)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)發(fa)展(zhan)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),我(wo)們(men)既(ji)要(yao)化(hua)解(jie)麵(mian)臨(lin)的(de)巨(ju)大(da)挑(tiao)戰(zhan),又(you)要(yao)抓(zhua)住(zhu)機(ji)遇(yu)加(jia)快(kuai)轉(zhuan)變(bian)和(he)創(chuang)新(xin),需(xu)要(yao)瞄(miao)準(zhun)新(xin)目(mu)標(biao),培(pei)育(yu)新(xin)模(mo)式(shi),發(fa)展(zhan)新(xin)業(ye)態(tai),壯(zhuang)大(da)新(xin)動(dong)能(neng)。
(一)新目標
到2035年,鋼鐵智能製造取得重大突破,企業生產、經營和管理的主要領域、主要環節得到充分有效應用,業務流程優化再造和產業鏈協同能力顯著增強,重點企業實現設計研發創新能力、生產集約化、綠色環保和管理現代化水平大幅度提升。
1.質量更優。實現產品質量更穩定、更優質,一致性更好。
2.創新領先。實現產品研發與創新的周期縮短與成本降低,高效滿足用戶需求。
3.能效最優。智能化能源管控係統普遍應用,實現全流程水、電、氣、汽精準管控,降低能源消耗。
4.環境更好。智慧環保與智能製造協同管控體係建立,實現鋼鐵企業更綠色環保。
5.效率更高。智能化技術與工藝設備、工藝流程、生產操作及輔助工序、全過程控製深度融合,實現製造更順暢、更穩定,生產效率明顯提高。
6.管理高效。多維度業務優化整合與協同,實現企業管控精準化、決策科學化和運營一體化,管理創新增效明顯。
7.協同共贏。建立產品全生命周期管理、客戶關係管理、供應鏈管理係統,實現產業鏈上下遊企業間共享協同共贏。
(二)新模式
鋼鐵智能製造發展,其自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能強大,在研發、製造、管控、服務等方麵不斷實現模式創新。
1. 數字化研發製造新模式
基於智能製造的大數據,建立材料機理模型,實現從產品的合金元素、組織結構、cailiaoxingnengdaogongyicanshudemonifangzhenjishenduwajue,zhidaojiuchanpingaijinhexinchanpinyanfa,shixianchanpindejingquesheji。jiyuzhinengzhizaodedashuju,jianligongchangzongtisheji、工藝流程及布局的數字化模型,通過模擬仿真,做到生產流程數據可視化和生產自主優化,實現對物質、能量、信息、資產的全流程監控。最終,基於工廠的“智能大腦”,通過在線模擬產品開發、流程設計、生產組織,實現產品快速迭代、工藝持續優化、管控不斷精益。
2.大規模定製化生產新模式
基(ji)於(yu)新(xin)一(yi)代(dai)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)和(he)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)技(ji)術(shu),高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)企(qi)業(ye)大(da)數(shu)據(ju)運(yun)用(yong),暢(chang)通(tong)從(cong)客(ke)戶(hu)到(dao)製(zhi)造(zao)端(duan)的(de)銜(xian)接(jie),顛(dian)覆(fu)傳(chuan)統(tong)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)模(mo)式(shi),實(shi)現(xian)生(sheng)產(chan)的(de)精(jing)益(yi)化(hua)、柔性化、智能化,產品交付的敏捷化、準時化,協同服務更快速、更高效、更互動、更便捷,形成完善的基於大數據驅動的企業研發、設計、生產、營銷、供應鏈管理和服務體係,顯著提升滿足下遊用戶個性化需求的能力。
3.網絡協同化製造新模式
基ji於yu網wang絡luo化hua製zhi造zao產chan業ye鏈lian資zi源yuan協xie同tong係xi統tong平ping台tai,實shi現xian鋼gang鐵tie企qi業ye同tong上shang下xia遊you資zi源yuan和he需xu求qiu的de有you效xiao對dui接jie。實shi現xian集ji團tuan型xing企qi業ye基ji於yu訂ding單dan的de內nei部bu資zi源yuan合he理li調tiao配pei,以yi及ji各ge產chan線xian或huo廠chang區qu和he供gong應ying鏈lian的de並bing行xing組zu織zhi生sheng產chan。建jian立li基ji於yu產chan品pin、能源、資源全生命周期的管控體係,實現從產品研發、生產製造到使用、循環利用及產業間高效協同。建立基於資源協同的可持續優化製造服務係統,實現鋼鐵產業鏈創新資源、生產供給和服務能力高度集成,顯著增強資源和服務的動態整合與柔性配置水平。
4.精準化運營管控新模式
基於鋼鐵企業設備檢測及控製、過程控製、車間及廠級製造執行係統、企業資源計劃係統、企業管理及決策支持係統“五級”基礎架構,推動大數據技術、數字孿生技術及工業互聯網技術融合應用,有條件的鋼鐵企業率先實現扁平化管控運營發展,實現由五層向兩層壓縮集成,即決策層(整合管理決策係統及ERP)和製造層(整合MES/PCS/PLC)。鋼鐵企業精準化管控、高效化運營得到實現。
(三)新業態
鋼鐵智能製造發展,可建立新型業務架構,開展新型研發創新,構建新型管理決策機製,建成信息共享、業務集成、並行協同的新體係,生產、經營、研發、質量管控實現閉環控製和良性循環,打造現代化、數字化、精益化的“智”造工廠,形成鋼鐵智能製造新業態。
1.新型支撐體係
基於工業互聯網,創建由邊緣層、平台層、應用層組成的三層技術支撐體係。其中,邊緣層實現數據彙集、實時分析、實時監控;平台層(包括數據中心、知識中心)為應用層提供數據、信息、知識的支撐;應用層基於經營、執行、控製等自主智能組件,無縫集成智能製造各項功能。
2.新型業務架構
基於信息物理係統,創建物理係統、信息係統、大數據中心和“數字孿生”四位一體的業務架構。新的業務架構打破了多層條塊分割的“孤島”,實現上下遊聯動、全流程智慧決策和精準執行。通過數據實時彙集、信息按需流動、知識充分分享,實現流程橫向貫通、管控縱向協同、高效快速響應、全局統籌優化。
3.新型研發創新
推動研發、技術、質量、服務在線協同。以客戶需求為導向,個性化定製為目標,實現定向精益研發。產品性能預判、工藝過程質量控製、質量風險管控智慧化,實現產品質量預報。上下遊企業“零庫存”“零距離”成為常態,實現智能營銷。通過產品全生命周期智能質量管控和檢測,為研發生產提供數據支撐,實現產品快速定向研發和質量改善。
4.新型管理決策
建立采購、生產、質量、銷售、caiwudengquanyaosudedashujufenxipingtai,dajianfenxiyuyucegongnengjiagou,goujianxinxingguanlijuecejizhi,shixianjingyingjixiaozhuangkuangdekexuefenxiyuzhiguanzhanshi,jishifaxianjingyingzhongdeduanbanwenti,shixianzhinengjingzhunhuaguanli,dafudutigaoguanlixiaoneng。
(四)新動能
基於鋼鐵生產、能源轉換、廢棄物消納處理三大基本功能,融合智能製造新技術,實現橫向集成、縱向集成和端端集成,從新材料、新技術、新流程、新管控、新運營、新型態多維度,培育鋼鐵工業發展新動能。
1.新材料
建立基於物聯網、大數據、人工智能等技術的數字化研發、全流程質量管控體係,實現從產品設計、製造控製、質量追溯、質量預測、質量分析至質量改進的閉環,推動鋼鐵材料加速迭代升級和更新、更高、更優的鋼鐵新材料研發。智能製造將成為引領用鋼需求,開拓市場空間的新動能。
2.新技術
將以裝備自感知、zizhixing,gongyizishiying,shengchanzijuece,zhishizijilei,jinengzixuexiweitediandexinjishuguangfanyingyongyugangtiezhizao,paichurenweiganyu,guibisuijishijiandefasheng。zhinengzhizaojiangchengweibaozhengshengchanpingwen、效率提升的新動能。
3.新流程
實現產品研發、設計、生產到服務全過程協同優化;實現物質流、能量流、信息流三流協同,生產全流程緊湊連續、動態有序;通過網絡協同,實現供應鏈的優化,向上保證生產供應需求,向下提供有效、及時供給。新流程更高效、更安全、更節約,成為顯著降低生產成本的新動能。
4.新管控
基於數學模型的市場資源平衡計劃,實現科學製定生產指標,建立基於動態平衡的產供銷一體化計劃,科學指導采購、銷售與生產,實現產供銷協同,適應市場變化;基於設備高度自動化和智能化,實現操作崗位自動化、危險崗位自動化、高負荷崗位自動化,讓員工從簡單的重複性勞動轉變為更多地從事知識性、技術性工作,增強員工的幸福感和獲得感;基於大數據和各類模型,具備全流程精準預測能力,企業內無隨機事件發生。鋼鐵企業管控智能化成為保障全流程順暢、平穩、高效運行的新動能。
5.新運營
全球定位係統、物聯網、人工智能、大數據分析、數字孿生、機器視覺等技術融合於物質流、能源流中,實現高精度、高智能的自主導航與無人駕駛作業,實現廠外物流可視化、廠內物流無人化,提高物質、能源流運轉效率,降低物質、能源流運輸成本,降低安全事故發生率。基於大數據平台,鋼廠經營情況更加迅速、透明、全麵地得到反映,實現資金使用更高效,資金調配更科學,資金流轉更通暢,大幅降低財務成本。鋼鐵企業運營智能化成為提高效率、降低成本、保障安全的新動能。
6.新型態
物聯網、人工智能、大數據分析等技術的應用,及大規模定製新模式、網絡協同製造新模式、扁平化精準管控新模式、研發生產數字化新模式的建立,打造出鋼鐵行業發展的新型態。
fuwuxingzhizaoxinxingtai,congyichanpinshengchanweizhongxinxiangyiyonghuxuqiuweizhongxinzhuanbian,tuchucailiaofuwugongneng,zengjiagangtiefujiazhi。pingtaixingzhizaoxinxingtai,yishujupingtaiweizhicheng,dapoqiye、行xing業ye乃nai至zhi國guo家jia的de藩fan籬li,支zhi撐cheng企qi業ye依yi托tuo產chan業ye鏈lian或huo企qi業ye集ji群qun競jing爭zheng,統tong籌chou國guo內nei外wai兩liang個ge市shi場chang,增zeng強qiang企qi業ye競jing爭zheng力li。綠lv色se化hua製zhi造zao新xin型xing態tai,依yi托tuo智zhi能neng型xing節jie能neng、環保、安全管控係統實現鋼鐵低碳綠色製造,讓鋼廠與城市和自然更融洽。服務型、平台型、綠色化鋼鐵製造新型態將成為實現鋼鐵企業轉型升級的新動能。
結語
我們堅信智能製造發展能夠把鋼鐵帶入一個新的世界,綠色鋼鐵能給我們帶來更美好的未來。鋼鐵未來夢工廠,是綠色的,更是智慧的;是幸福家園,更是美好生活之源。實現我們的“夢”,是一項複雜而龐大的係統工程,不僅僅是鋼鐵行業自身的智能化,還包括用戶和關聯產業的智能化、智慧化;不僅僅是鋼鐵廠的智能化、智慧化,還包括人的觀念轉變和能力提升,不可能一蹴而就,更不能急於求成,需要全麵規劃、整體設計、紮實推進。
“道阻且長,行則將至。”新時代,新鋼鐵,新征程,讓我們共同努力!
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