钢铁工业转型升级中智能制造的作用探析

　　摘 要：首先从战略定位、重点突破入手， 对中国钢铁工业转型升级战略进行解读；然后提出自主创新是转型升级发展的驱动力， 智能制造是创新驱动转换的突破口；最后从行业层面、企业层面提出钢铁工业实现智能制造， 推动高质量发展的建议。
　　
　　关键词：钢铁工业； 转型升级； 自主创新、智能制造； 高质量发展；
　　
　　Abstract: Firstly, from the strategic orientation and the key breakthrough, the paper interprets the transformation and upgrading strategy of China iron and steel industry. Then it puts forward that the independent innovation is the driving force of the transformation and upgrading, and the intelligent manufacturing is the breakthrough of the innovation-driven transformation. Finally, from the industry level and enterprise level, the paper puts forward the proposal of realizing intelligent manufacturing and promoting high quality development.
　　
　　Keyword: iron and steel industry; transformation and upgrading; independent innovation; intelligent manufacturing; high-quality development;
　　
　　近年来， 钢铁工业主动认识新常态， 着力适应引领新常态， 卓有成效地推进供给侧结构性改革， 扎实推进“三去一降一补”, 基本解决了钢铁产能总量严重过剩问题， 但自身发展不平衡、不充分、不协调、不可持续的结构性矛盾越来越突出， 转型升级紧迫性增强。
　　
　　中国特色社会主义进入了新时代， 钢铁工业也进入了新的发展阶段， 既表现在建筑及基础建设、装备制造、消费品制造等用钢行业已过了高速增长期， 将来对钢铁需求增长空间有限， 钢铁生产消费进入峰值平台区；也表现在随着《中国制造2025》实施和供给侧结构性改革的深化， 经济社会发展对钢铁工业产品质量、服务质量、供给质量提出了新要求， 钢铁供需结构不平衡矛盾将长期存在。自身条件、经济形势和发展环境都发生了变化， 钢铁工业也必然需要探讨新的思路、新的路径来谋划转型升级， 实现高质量发展[1].
　　
　　1、 钢铁工业转型升级战略
　　
　　为全面贯彻落实党的十八大以来的战略部署和十九大精神， 加快推进钢铁工业转型升级， 为实现中华民族伟大复兴的中国梦奠定坚实基础， 2017年中国钢铁工业协会组织开展了《中国钢铁工业转型升级战略和路径》研究， 围绕2025-2030年建成既大又强的现代化钢铁强国， 实现钢铁工业高质量发展， 从社会层面和行业层面提出了钢铁产业转型升级的三大战略和五条重点路径。
　　
　　三大战略：一是推进钢铁产业结构调整改革， 不断满足国民经济及下游用户对钢铁产品的需求；二是要实现钢铁产业低碳绿色发展， 达到与环境和谐友好；三是要实现钢铁产业可持续运营， 支撑产业和经济社会稳定发展。
　　
　　五条重点路径：基础保障在深化供给侧结构性改革、驱动转换在建设创新型钢铁、培育竞争新优势拓展发展空间在建设国际化钢铁、与社会和环境共融共存在建成低碳绿色钢铁、实现高质量发展在建成可持续运营钢铁。
　　
　　1.1 战略定位
　　
　　在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下， 钢铁工业要努力实现既大又强， 要继续成为新时代发展不可替代的基础原材料产业， 要与社会、生态环境共融共存， 要继续保持国民经济重要的支撑产业地位， 并有基础、有条件、有能力通过转型升级提前5~10年率先实现既大又强的钢铁现代化， 以支撑2035年基本实现中国特色社会主义现代化的总目标。
　　
　　（1） 能够做到成为新时代发展不可替代的基础原材料产业。钢铁材料是基础设施建设、装备制造、国防军工建设和人民日常生活中最重要的基础性结构材料和功能材料， 在可预见的未来， 还没有任何材料能够完全取代钢铁材料， 但下游用钢行业的高端化发展和铝、碳纤维等替代材料的挑战， 也倒逼着钢铁材料质量性能的提升。中国已建成全球产业链最完整的钢铁工业体系， 拥有了雄厚的产业基础和技术实力， 具备快速提升有效供给的有利条件， 要抓住新时代发展的历史机遇， 深入推进产业结构调整， 着力技术提升和创新引领， 增强有效供给能力， 持续稳固不可替代的基础原材料产业地位。
　　（2） 能够做到建成与社会和环境共融共存的低碳绿色产业。与生态环境和谐友好是钢铁工业永续发展的必要条件， 低碳绿色发展是钢铁工业转型升级战略的核心内容和关键。淘汰落后和取缔“地条钢”清退了一大批节能环保水平低劣的生产力， 合规企业不断提升环保水平， 绿色制造水平明显提升。2017年， 钢协会员企业吨钢综合能耗同比下降2.16%, 吨钢耗新水量同比下降5.27%, 外排废气中SO2、烟粉尘排放量分别同比下降3.69%、7.34%.进入新阶段， 环境容量和承载力制约越来越大、环保标准提升、执法监督强化， 都倒逼着钢铁企业提升绿色发展水平。当前， 钢铁工业已在工艺、装备、节能、环保、资源综合利用等方面拥有了一大批先进技术， 具备发展循环经济、低碳经济、绿色经济的基础和条件， 要抓住转型升级的难得机遇， 转变发展方式， 建成低碳绿色产业， 发挥钢铁制造、能源转换和社会废弃物消纳处理三大功能， 充分体现钢铁的低碳绿色价值。
　　（3） 能够做到持续成为经济社会发展不可或缺的支撑产业。建设高质量钢铁产业， 在复杂多变的市场环境下始终保持较好盈利能力， 实现可持续运营， 不仅是产业发展的目的要求， 也是钢铁工业既大又强的标志之一， 更是支撑经济社会发展的需要。作为国民经济的重要组成部门， 钢铁工业涉及面广、产业关联度高、经济发展带动大， 在社会发展、财政税收、支持就业等方面发挥着重要作用， 仍然是拉动经济增长的重要力量， 尤其是在地区经济中的作用不可忽视， 但随着经济改革的推进， 拉动力度会有一定程度的减弱。中国钢铁工业已具备延伸产业链， 更大程度支撑经济社会发展的条件和能力， 要抓住国家经济战略、制造强国建设提供的发展机遇， 建设先进产业集群， 不断优化升级， 拓展盈利能力和空间， 提升发展水平， 持续支撑经济社会稳定发展。
　　
　　1.2 重点突破
　　
　　钢铁产业转型升级战略目标是建成既大又强的现代化钢铁强国， 既要是全球第一产钢、第一消费大国， 更要达到低碳绿色和全球综合竞争力最强。这一目标的实现， 关键要在基础保障、创新驱动、发展空间拓展这几个方面取得突破。
　　
　　（1） 基础保障上， 供给侧结构性改革需再突破。钢铁工业是中国供给侧结构性改革的先行者， 2016年和2017年两年合计去除钢铁产能超过1.2亿吨， 并在2017年上半年依法依规全面清除包括“地条钢”在内的1.4亿多吨违法产能， 实现了优胜劣汰、优化产能结构的目的， 产能利用率恢复到了80%左右， 行业平均销售利润率恢复到了4.7%, 呈现出稳中向好的发展态势。但是也要清醒地认识到， 钢铁工业长期稳中向好发展的基础仍不牢固， 布局不合理、产业集中度低、同质化竞争严重、债务负担沉重等自身发展不平衡不充分的问题给高质量发展增添了不稳定因素， 这些问题都需在深入推进供给侧结构性改革中得到解决。
　　（2） 驱动发展上， 创新驱动转换需取得突破。过去5年， 钢铁工业科技创新推动转型升级效果显着， 钢协会员企业400 MPa及以上高强钢筋产量占比超过95%, 高强船板、电工钢板、冷轧卷板、镀锌板等高端产品国内市场占有率不断提高。新阶段， 工业化和信息化深度融合、传统产品与新材料并存发展、资源环境约束严峻、生产要素成本逐步攀升、国际竞争不断加剧给钢铁工业带来了前所未有的机遇和挑战。在转型的关键期， 钢铁工业比任何时候都需要靠创新去赢得先机， 强化自主创新， 实现技术引领、产品质量有效提升、智能制造普遍应用， 这是钢铁工业实现既大又强展的必经之路和根本保障。作为典型流程制造业的代表， 钢铁工业是有基础、有能力、有条件在自主创新上率先实现新突破， 完成新旧动能转换的。
　　（3） 拓展发展空间上， 国际化建设需取得突破。作为全球最大的钢铁生产国， 钢铁国际合作、国际产能转移是必然趋势， 中国钢铁工业也已具备较为完善的钢铁项目设计咨询、施工建设安装、成套设备加工制造、钢铁先进生产制造流程等钢铁生产建设体系， 具备较强整体技术和装备输出的能力， 但中国钢铁企业海外投资收益大多不高。当前， 国内钢铁需求进入峰值平台区， 阶段性、结构性过剩矛盾将不断出现， 而中国铁矿石对外依存度近90%、国际贸易保护主义抬头等问题， 都促使钢铁工业要充分利用两种资源、两个市场， 加快国际化建设， 提升走出去的水平， 实现技术引领， 培育形成国际竞争的新优势， 明显扩展发展空间。
　　
　　2、 自主创新---转型升级发展的驱动力
　　
　　创新是引领钢铁工业发展的第一动力和核心， 提高钢铁工业发展质量和效益， 最核心的问题就是要打破对原来路径的依赖， 加快实现从要素、投资规模驱动发展， 向创新驱动发展转变， 提高自主创新能力， 以创新为引领和支撑， 建设创新型钢铁， 再次赢得发展主动权。
　　
　　目前， 中国钢铁工业拥有了一批国际首发和产生重大影响的产品和技术， 磁轭磁极钢板、电站蜗壳用钢板等产品性能达到世界领先水平， 大型油船货油舱用耐蚀钢彻底打破了国外垄断， 钢铁科技创新硕果累累。当前， 钢铁工业转型升级中无论是推进结构调整， 节能环保， 品种质量、工艺装备升级， 还是发展绿色制造、智能制造、服务型制造， 都离不开技术的支撑， 其中核心技术最为重要， 而关键核心技术的突破必须依靠自主创新， 靠“化缘”是要不来的。中国早已是钢铁生产第一大国， 整体工艺装备、技术水平基本已达到国际先进水平， 但一些前沿技术、核心技术和关键技术的缺失， 也使中国距离钢铁强国还有较长的一段路程。微观来看， 钢铁企业盈利基础不牢固， 表面原因是由于产能过剩、需求下滑， 实质上是过去以市场缺口为驱动的规模化发展形成的生产经营模式不再适应新阶段的新要求， 自主创新能力不高， 造成了有效供给水平不高。
　　
　　建设创新型钢铁， 实现新旧动能转换， 要在体系、能力、质量、智能、标准上下功夫， 跳出“引进-跟随/并行-落后-再引进”的创新陷阱， 强化自主创新， 加大创新投入， 着力提升创新价值；也要支撑和融入到制造强国网络强国建设中去， 推进两化深度融合， 发展智能制造， 用信息化培育新动能， 用新动能推动新发展。
　　
　　3、 智能制造---创新驱动转换的突破口
　　
　　人工智能、物联网、大数据、云计算、机器人等新一代信息技术与先进制造技术加速融合， 引发了以智能制造为核心的新一轮产业变革， 智能制造正在成为全球制造业变革和科技创新的制高点， 德国、美国等发达国家纷纷出台了相关的战略与政策， 《中国制造2025》明确将智能制造作为主攻方向。以智能制造引导制造业高端化发展， 将成为中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段的关键驱动， 作为制造业的重要组成部分， 智能制造也将是钢铁工业实施创新驱动发展， 实现转型升级目标的突破口。
　　
　　未来钢铁行业的竞争将不再是价格的竞争， 而是效率和质量的竞争。要实现生产质量和效率的大幅提升， 除了提升装备水平， 夯实自身转型升级的硬件基础之外， 更要加快向智能制造转型， 培育壮大钢铁工业发展新动能。目前， 中国钢铁工业自动化程度较高[2-8], 大中型钢铁企业已基本实现“工业3.0”, 具备一定的“工业4.0”发展基础， 宝钢、武钢、首钢、唐钢、太钢、沙钢、南钢等企业在智能制造实践中效果突出， 并已有6个项目列入工信部智能制造试点示范， 项目实施后将至少实现降低运营成本20%、缩短产品研发周期20%、提高生产效率20%、降低产品不良品率10%、提高能源利用效率10%, 并具备持续提升能力。
　　
　　钢铁工业智能制造发展基础好、空间大， 但也存在智能制造标准缺失、核心知识产权掌控不足、软件供应能力不强等问题。同时， 智能制造是一个庞大的系统工程， 涉及资金、技术、人力等诸多方面， 贯穿原材料采购、设计、订单、生产排程、销售、财务、服务全流程， 且每个企业、甚至同一企业不同工序的智能化水平都存在差距， 不能急功近利、一哄而上， 也不能盲目搬用其他类型制造的方法， 还要防止以简单模仿方式来推进智能制造， 而要针对中国钢铁行业和企业的特点理性认识、分步实施、有序推进， 最终实现整个产业流程的智能化升级。
　　
　　4、 实现智能制造， 推动高质量发展的建议
　　
　　智能制造可有效降低运营成本、缩短产品研制周期、提高生产效率、降低产品不良品率和提高能源利用率， 是钢铁工业革命性提质增效、培育新动能的重要途径。发展智能制造， 需要全行业自上而下、自下而上共同发力。
　　
　　4.1 行业层面
　　
　　做好行业智能制造顶层规划设计， 抓好国家层面的重大科技专项、行业共性技术、企业技术革新这三个层面的科技攻关， 研发智能制造关键技术， 制定完善的智能制造标准体系， 为智能制造快速发展创造政策、体系、技术基础。
　　
　　（1） 加大智能制造共性关键技术研发力度。围绕制造流程结构优化、制造流程技术提升、钢铁制造服务平台建立、新型商业模式建立与运营等方面开展研发， 突破一批智能设计、制造流程优化与协同动态调控等关键技术。
　　（2） 加快智能制造标准体系建设。发挥标准推进智能制造发展的基础性和引导性作用， 建立由政府主导制订、市场标准协同发展、协调配套的新型标准体系。
　　（3） 研究建立钢铁智能制造基础指标体系。建立完整系统的生产制造信息化平台、智能制造基础技术指标体系和综合信息化平台， 整合冶金数据资源， 突破钢铁行业大数据核心技术， 推进钢铁大数据的集成应用。
　　（4） 发挥智能制造试点示范作用。总结工信部智能制造试点示范项目经验成果， 加快推进钢铁企业试点建设智能工厂或数字化车间， 加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术和装备在生产过程中的应用， 促进钢铁制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制等的发展。
　　
　　4.2 企业层面
　　
　　先进钢铁企业加强与科研院所合作， 共同研究重大科技专项， 利用最新科技成果， 提高企业智能制造水平；其他企业可将两化深度融合作为切入点， 利用行业研究成果， 逐渐推进企业的智能制造。
　　
　　（1） 完善智能制造基础要素。完善基础自动化、生产过程控制、制造执行 （MES） 、企业管理 （ERP） 四级系统建设；配置高精度计量仪表和传感器， 实现关键制造工序自动化数据采集；建立企业通信网络和大数据平台， 实现各工序环节之间， 数据采集系统、制造执行系统与企业管理系统间的数据共享与协同集成。
　　（2） 推进制造过程智能化。加强对生产工艺参数、产品的物化性能、装备运行状态等数据的采集、分析， 利用大数据平台共享各生产环节实时信息数据， 配置炼铁、炼钢、连铸、轧制、热处理等关键工序过程控制模型并提升应用水平， 建立多工序协调优化和精准匹配模型， 促进各工序间的高效协调与集成， 从而逐步实现制造过程的智能化提升。
　　（3） 推进管理运营智能化。通过运用人工智能、运筹优化、系统仿真、物联网、大数据、云计算等智能制造关键技术， 开展高级计划排程、产购销供应链协同、库存与物流优化、质量辅助监控分析等新型智能决策系统的研发和应用， 推动企业实现从用户需求到研发、生产、销售、服务等全过程的信息集成优化， 提升柔性化生产组织、成本综合控制、科学决策等方面的智能化水平。
　　（4） 发展“互联网+”生产新模式。将钢铁制造延伸到整个产业链的上下游企业当中去， 有条件的钢铁企业在汽车、船舶、家电等重点行业， 以互联网订单为基础， 满足用户多品种、小批量的个性化、柔性化产品需求， 建立智能化生产模式， 实现精准制造。
　　
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