幹勇:時代呼喚著中國鋼鐵向智能化、綠色化發展
2026-04-16 02:59:56
本報記者 何惠平 實習記者 賈林海
2020年末,工信部公開征求對《關於推動鋼鐵工業高質量發展的指導意見(征求意見稿)》(下稱《意見》)的意見。《意見》提出,力爭到2025年,鋼鐵工業基本形成產業布局合理、技術裝備先進、質量品牌突出、智能化水平高、全球競爭力強、綠色低碳可持續的發展格局。《意見》對鋼鐵行業“十四五”發展提出了更高的要求。
那麼,“十四五”時期,鋼鐵行業如何實現在智能化、綠色化領域更高質量的發展?圍繞這一話題,日前,中國金屬學會理事長、中國工程院院士幹勇在接受《中國冶金報》記者采訪時,深入解讀了鋼鐵行業智能化、綠色化發展現狀,並指出了鋼鐵行業在智能化、綠色化領域存在的問題及突破的方向。
工藝、生產、管理的智能化須同步進行
“智能製造將是‘十四五’時shi期qi流liu程cheng製zhi造zao業ye技ji術shu創chuang新xin的de主zhu要yao抓zhua手shou和he轉zhuan型xing升sheng級ji的de主zhu要yao路lu徑jing。中zhong國guo已yi經jing成cheng為wei全quan球qiu治zhi金jin生sheng產chan中zhong心xin和he消xiao費fei中zhong心xin,應ying進jin一yi步bu成cheng為wei全quan球qiu治zhi金jin教jiao育yu中zhong心xin和he研yan發fa中zhong心xin。時shi代dai呼hu喚huan著zhe中zhong國guo鋼gang鐵tie向xiang智zhi能neng化hua、綠色化發展,中國將引領全球冶金技術的發展。”幹勇指出。
“智能製造是先進信息技術和先進製造技術深度融合的大係統,是由智能產品、智能生產及智能產業模式(產業和產業鏈的智能化)三大功能係統和工業互聯網這一支撐係統集合而成的大係統。”幹勇如此定義智能製造。
對dui鋼gang鐵tie行xing業ye而er言yan,智zhi能neng製zhi造zao的de實shi踐jian主zhu要yao體ti現xian在zai生sheng產chan工gong藝yi的de智zhi能neng化hua上shang。據ju他ta介jie紹shao,鋼gang鐵tie企qi業ye工gong藝yi智zhi能neng化hua的de內nei涵han極ji其qi豐feng富fu,主zhu要yao體ti現xian在zai以yi下xia方fang麵mian:yishijianlironghegongyijiliyushengchandashujutongjiguilvdefuhetiaokongmoxing,tigaoduishengchanguochengjingzhunkongzhideshuiping。ershishenruyanjiujiyugangchangzhinenghuadechuanshuxianxiang,xingchengshiyongyugangchangzhinenghuadechuanshulilun,zhidaogangchangzhinenghuashengchanyunxing。sanshishenruyanjiukaifakekaoxingqiangdezaixianceshijishuyuzhuangzhi,jiezhufuhetiaokongmoxing,shixianduiquanliuchengyunxingxiaoguodeshishijianceyubihuantiaokong,tigaoduiliuchengyunxingzhuangtaidekongzhishuiping。sishikuodaduidantigongxugongyicanshujiguochengkongzhicanshudejiance、信號采集、傳輸等自動化技術及基礎自動化設備的應用範圍。五是完善與流程製造業智能化相匹配的控製理論和算法,以及發展儀器儀表、計算機控製、軟件編程、大數據分析和其它信息技術,推動流程製造業智能化升級。
鋼鐵企業如何實現生產環節智能化?麵對《中國冶金報》記者這一提問,幹勇給出了以下幾點建議:
一是構建實時感知、數字化及工業互聯網係統,及時采集產量、質量、能耗、加工精度和設備狀態等數據,與訂單、工序、人(ren)員(yuan)進(jin)行(xing)關(guan)聯(lian),對(dui)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)全(quan)程(cheng)追(zhui)溯(su)。二(er)是(shi)開(kai)發(fa)複(fu)雜(za)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)特(te)殊(shu)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)。三(san)是(shi)建(jian)立(li)高(gao)精(jing)度(du)複(fu)合(he)模(mo)型(xing)或(huo)仿(fang)真(zhen)中(zhong)心(xin),以(yi)及(ji)全(quan)流(liu)程(cheng)一(yi)體(ti)化(hua)調(tiao)控(kong)體(ti)係(xi)。四(si)是(shi)構(gou)建(jian)工(gong)藝(yi)設(she)備(bei)智(zhi)能(neng)化(hua)運(yun)維(wei)體(ti)係(xi),包(bao)括(kuo)大(da)型(xing)關(guan)鍵(jian)設(she)備(bei)的(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)態(tai)監(jian)測(ce)與(yu)智(zhi)能(neng)維(wei)護(hu)係(xi)統(tong),跨(kua)區(qu)域(yu)、跨行業、跨平台的設備運維雲平台,以及設備運維遠程響應機製與配套服務體係。
“鋼廠生產與工藝的智能化要有覆蓋全工序的智能化管理製度。”在幹勇看來,這種智能化管理製度應涵蓋對設備、質量、能源及數據等的管理。例如,智能化設備管理,要設置設備管理模塊,最大限度減少設備的非計劃性停機次數;智能化質量管理,要建立質量數據庫,為產品檔案提供基本的質量數據;智(zhi)能(neng)化(hua)能(neng)源(yuan)管(guan)理(li),要(yao)製(zhi)訂(ding)多(duo)場(chang)景(jing)能(neng)源(yuan)計(ji)劃(hua),精(jing)準(zhun)預(yu)測(ce)能(neng)源(yuan)的(de)消(xiao)耗(hao)與(yu)產(chan)生(sheng),與(yu)能(neng)源(yuan)管(guan)網(wang)反(fan)饋(kui)信(xin)息(xi)相(xiang)結(jie)合(he),實(shi)現(xian)能(neng)源(yuan)網(wang)絡(luo)的(de)動(dong)態(tai)調(tiao)控(kong),減(jian)少(shao)煤(mei)氣(qi)、蒸汽等氣體放散;智能化數據管理,在智能化工廠運轉過程中,會產生設計、工藝、製造、倉儲、物流、質量、人員等業務數據。這些數據可能分別來自於ERP(企業資源計劃係統)、MES(製造企業生產過程執行管理係統)、QIS(質量管理信息係統)等應用係統。因此,企業要建設邊緣計算、工廠數據中心和雲計算平台,並確定哪些數據需在工廠範圍內處理、哪些數據要上傳到雲平台處理。
“2020年新冠肺炎疫情期間,寶鋼股份通過遠程運維、大數據、人工智能等技術手段,將上海寶山基地的冷軋廠熱鍍鋅智能車間變成了1座24小時運轉卻無需多人值守的‘黑燈工廠’,2條200米長的生產線基本實現了機器代人操作,每條生產線隻有2名~3名(ming)工(gong)人(ren)流(liu)動(dong)檢(jian)視(shi)。而(er)且(qie)當(dang)生(sheng)產(chan)線(xian)遇(yu)到(dao)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)時(shi),工(gong)程(cheng)師(shi)在(zai)家(jia)通(tong)過(guo)手(shou)機(ji)就(jiu)能(neng)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。通(tong)過(guo)手(shou)機(ji)上(shang)的(de)軟(ruan)件(jian),相(xiang)關(guan)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)清(qing)晰(xi)地(di)看(kan)到(dao)上(shang)海(hai)寶(bao)山(shan)基(ji)地(di)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang),而(er)且(qie)還(hai)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)遠(yuan)在(zai)3000公裏外的寶鋼湛江基地的情況,真正做到了‘不碰麵生產’。”幹勇以寶鋼股份冷軋廠熱鍍鋅智能車間為例,介紹了鋼企如何利用智能製造實現遠程生產。
“鋼廠未來智能製造的目標將是建成世界領先的綠色、智慧、創新、精品的工廠;遵循‘流程最優、信息最快、智慧最佳、效率最高、成本最低’的智能製造方案,以全行業最高水平的智能製造架構,打造出領先世界同行一代的智能製造標杆。”幹勇這樣描繪行業智能製造領域的願景。
智能製造的成績、挑戰、機遇並存
據幹勇介紹,當前鋼鐵行業智能製造的發展主要表現為以下特點:
一是兩化融合水平明顯提升。2018年,鋼鐵行業兩化融合指數達51.2%,關鍵工序數控化率達到68.7%,應用電子商務的企業比例超過50%。大型鋼鐵集團企業兩化融合水平高,兩化融合指數為56.2%,高於行業平均水平5個百分點,基本構建出“產線自動化係統、過程控製係統、生產執行係統、製造管理係統”自上而下、縱向集成的4級體係。
二是智能裝備水平明顯提升。智能裝備已在國內鋼企如寶鋼、南鋼、沙鋼、河鋼等的生產環節得到應用,不僅提高了操作精度、生產效率,而且加強了安全保障。
三是軟件產品不斷推陳出新。隨著我國鋼鐵企業智能化水平不斷提升,國內智能製造團隊相繼開發出眾多優秀的智能製造軟件產品。
四是知識產權不斷豐富。目前,國內重點鋼鐵企業取得了多項軟件著作權,部分項目還獲得了冶金科學技術獎。
“雖然鋼鐵工業兩化融合程度不斷加深,但距離智能製造仍有較大差距,需要不斷提升數字化、網絡化、智能化水平。”幹勇坦言,“這些差距主要表現在工藝過程數學模型的適用性較差、全生命周期質量管控通道尚未打通、供應鏈協同存在較大差距、管控一體化水平有待提高等方麵。”
幹勇認為,鋼鐵行業智能製造的目標為:到2022年底,形成由標準引導、平台服務的鋼鐵行業智能製造推進機製,全麵提升鋼鐵行業數字化、網絡化、智能化水平,形成一批可複製的解決方案,提高鋼鐵企業工業軟件應用普及率,促進鋼鐵企業在研發設計、數據分析、質量控製、能源管理、環境管理、集成應用、協同創新等方麵的提升,推進鋼鐵企業智能化轉型。
他建議,鋼鐵企業應建立完善的智能製造標準體係,夯實智能製造基礎;提高自主創新能力,攻克關鍵核心技術;創新產業機製,構建協同發展平台;研究行業智能製造解決方案;推進大數據應用,提高鋼鐵企業智能決策水平。
鋼鐵行業須出台綠色發展規劃
“鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)的(de)綠(lv)色(se)發(fa)展(zhan),是(shi)指(zhi)按(an)照(zhao)循(xun)環(huan)經(jing)濟(ji)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze),以(yi)清(qing)潔(jie)生(sheng)產(chan)為(wei)基(ji)礎(chu),重(zhong)點(dian)抓(zhua)好(hao)資(zi)源(yuan)高(gao)效(xiao)利(li)用(yong)和(he)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)工(gong)作(zuo),全(quan)麵(mian)實(shi)現(xian)集(ji)鋼(gang)鐵(tie)產(chan)品(pin)製(zhi)造(zao)、能源轉換、廢棄物處理及消納功能為一體,能與其他行業和社會生活實現生態聯結,從而保證良好的經濟、環境和社會效益的發展模式。”幹勇對鋼鐵行業的綠色發展做了深入的界定。
他進一步介紹,進入新世紀以來,鋼鐵行業在綠色發展方麵取得了長足進步,例如對幹熄焦、高爐幹法除塵、轉爐幹法除塵技術的引進、研發、推廣,對高爐渣、轉爐渣及含鐵粉塵的加工處理和綜合利用,對焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣及各類蒸汽的回收利用和自發電技術的推廣等。
“隨sui著zhe綠lv色se發fa展zhan的de深shen入ru推tui進jin,鋼gang鐵tie行xing業ye噸dun鋼gang綜zong合he能neng耗hao逐zhu年nian降jiang低di,噸dun鋼gang二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang逐zhu年nian下xia降jiang,噸dun鋼gang耗hao新xin水shui逐zhu年nian下xia降jiang,固gu體ti廢fei棄qi物wu利li用yong率lv逐zhu年nian提ti高gao,工gong業ye生sheng態tai鏈lian取qu得de良liang好hao發fa展zhan等deng。”幹勇在總結鋼鐵行業綠色發展成績的同時,表示挑戰同樣存在。
一是能源消耗和汙染物排放總量大,資源、環境承載能力有限。幹勇表示,京津冀、長三角、珠三角地區占我國國土麵積的8%,卻消耗全國42%的煤炭和60%的鐵礦石,生產55%的鋼鐵。產業布局的高度密集,造成這些地區環境汙染嚴重。
二是企業節能減排進度不一,超低排放改造難。“據統計,非重點鋼鐵企業生產了13%的粗鋼,卻排放了53%的二氧化硫,噸鋼二氧化硫排放量比重點企業多出6倍。”幹勇說,“再加上我國鋼鐵行業環保標準嚴格,在控製汙染物總量的同時,嚴格控製排放濃度的難度很大,鋼鐵企業的環保成本也因此大大增加。”
三是綠色技術支撐體係不完善,綠色發展的科技創新能力有待加強。“鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)應(ying)用(yong)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)取(qu)得(de)了(le)良(liang)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo),但(dan)這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)多(duo)源(yuan)於(yu)國(guo)外(wai),我(wo)國(guo)在(zai)汙(wu)染(ran)物(wu)協(xie)同(tong)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)對(dui)自(zi)主(zhu)開(kai)發(fa)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)儲(chu)備(bei)依(yi)然(ran)嚴(yan)重(zhong)不(bu)足(zu),行(xing)業(ye)普(pu)遍(bian)側(ce)重(zhong)於(yu)產(chan)品(pin)、生產工藝的開發,對節能減排的技術創新重視不夠、投tou入ru不bu足zu,對dui廢fei棄qi物wu消xiao納na與yu產chan業ye化hua應ying用yong技ji術shu的de開kai發fa與yu配pei套tao政zheng策ce支zhi持chi力li度du不bu夠gou,以yi企qi業ye為wei主zhu體ti的de產chan學xue研yan用yong科ke技ji創chuang新xin體ti係xi運yun行xing效xiao率lv低di,評ping價jia體ti係xi不bu健jian全quan等deng問wen題ti突tu出chu。”幹勇指出。
針對鋼鐵行業綠色發展麵臨的挑戰,幹勇提出以下建議:
一是調整結構、控製總量。要研究以結構調整、產業升級為主線的合理需求和總量控製問題,提出鋼鐵行業全局性的綠色發展規劃;淘汰不符合國家環保排放標準、能源消耗限額標準和產品標準的落後產能、落後工藝、落後產品等;減少重複建設,控製生產總量。
二(er)是(shi)完(wan)善(shan)綠(lv)色(se)發(fa)展(zhan)科(ke)技(ji)創(chuang)新(xin)體(ti)係(xi)。要(yao)對(dui)從(cong)事(shi)行(xing)業(ye)共(gong)性(xing)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)發(fa)單(dan)位(wei)及(ji)個(ge)人(ren)給(gei)予(yu)資(zi)金(jin)支(zhi)持(chi),提(ti)高(gao)在(zai)行(xing)業(ye)共(gong)性(xing)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)上(shang)的(de)投(tou)入(ru)比(bi)例(li);促進研發成果產業化、工程化轉化,形成支撐鋼鐵行業綠色發展的持續動力;以誠信開放為基礎,完善激勵機製,促進企業真正成為綠色發展技術創新的主體;協調相關部委,重視行業與生態鏈相關的關鍵技術開發和示範項目的引導性投入。
三是以內需為主,調整鋼材出口政策。不能以出口導向作為化解過剩產能的出路;禁止生鐵、鋼坯等初級產品出口,嚴格限製高耗能和低附加值產品出口,不鼓勵大量中檔產品出口;對技術含量高的鋼材出口,以動態管理的形式調整出口目錄;鼓勵加工成高端製成品或機電產品後出口;鼓勵到國外建廠,就近生產、銷售。
四是鼓勵利用廢鋼資源。促使社會廢鋼形成“回收一分類一加工配送一利用”的完整體係;對符合準入條件的廢鋼加工配送企業給予增值稅即征即退60%的稅收減免政策;鼓勵資源性產品(廢船、廢舊汽車、廢舊家電等含鐵資源)的進口,規範並簡化廢鋼進口管理程序,在零關稅的基礎上,將進口廢鋼的增值稅降到8%~10%。
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:滕珊
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