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    “十四五”鋼鐵行業數智化轉型路徑辨析

    作者:無錫蘇橋 來源: 日期:2020/12/29 14:28:21
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    鋼鐵行業是國民經濟支柱性基礎產業。鋼鐵是制造業的“脊梁”,是工業的“糧食”,在我國由制造大國向制造強國挺進的過程中,鋼鐵行業由全球“老大”變“強大”至關重要,其中數智化轉型將發揮不可替代、舉足輕重的作用。
     
    鋼企智能制造包含技術與管理兩大維度的變革,目標是實現資源全局優化配置,解決不確定性問題,實現大規模定制和預測式制造,以滿足下游客戶越來越強的個性化需求;基礎是標準化和精益化;手段是虛擬化(即數字化)和閉環控制;核心是工業軟件,即軟件定義工業SDI(數字串行接口)。數字化的關鍵是有數據,實現業務對象、規則、流程的數字化。智能化的關鍵是實現數據自動流動,即將正確的信息在正確的時間、以正確的方式發送給正確的人或系統,使其做出正確的決策。智慧化的關鍵是實現知識工作自動化,即數據能夠自動轉化為信息、信息能夠自動轉化為知識、知識自動轉化為智慧(決策),進而實現知識持續的沉淀、固化、迭代、提升和傳承。
     
    鋼鐵產品的競爭力雖然最終是通過產品的制造、質量、性能、成本、服務等因素表現出來的,但是追根溯源,都會深層次地延伸到設計層面。設計是鋼鐵產品競爭力的起點,在未來的市場競爭中,設計是決定鋼鐵產品競爭力的根本要素。鋼鐵產品、工藝、裝備和工程等智能設計(或集成研發IPD),既是鋼鐵制造流程實現智能化的關鍵環節之一,又發揮著先導和引領作用。通過智能設計,既可高效創新、優化鋼鐵制造流程的物理系統,又能為實現鋼鐵制造流程智能化提供所有數字化基礎數據和模型系統。同時,智能制造為智能設計持續不斷地提供最真實工況環境下極其豐富寶貴的1∶1驗證與實驗數據。通過智能設計與智能制造之間相互驅動、交互校驗,可大大促進鋼鐵產品、工藝、裝備和工程技術的快速迭代。
     
    鋼鐵制造流程的智能設計主要包括3個層面:一是材料基礎科學層面(分子、原子微觀維度),運用材料與工藝三維仿真設計分析計算技術,模擬仿真研究材料成分和微觀組織結構與性能之間的關系,冶金和軋制工藝過程的溫度場、流場、應力應變場等。二是工序技術科學層面(工序、裝備中觀維度),研究工序與裝備技術的可行性,模擬仿真優化研究冶金裝備的合理性。三是流程工程科學層面(流程、工廠宏觀維度),運用流程與工程學三維仿真設計計算技術,研究優化流程與工程的整體性、系統性、協同性,以及鋼鐵制造全流程物質流、能量流、信息流的動態一體化、有序化、集約化。
     
    ICT與OT(工業運營管控技術)加速深度跨界融合,將給傳統的鋼鐵工業運營管理控制技術與系統架構帶來顛覆性變革(如圖1所示)。對于鋼企而言,數據將成為核心生產資料和最重要的資產,普惠的人工智能將成為先進生產工具,計算能力將成為新的先進生產力,通信網絡將成為神經中樞,信息和數據將深入到制造領域的人、機、料、法、環等各個環節。信息流對制造企業的再造,是一個完整的價值鏈再造過程,將變革傳統鋼企的商業規則和經營模式,形成客戶驅動鋼企直接滿足其需求的生態。
     
    實施智能制造的三大要素:人才、技術和方法論。對于智能產線、智能工廠、智能鋼企等這些新生事物,沒有現成樣板可供參考,研發創新、個性化定制的成分大。傳統的鋼鐵工程技術產品提供商,自身往往背負著比較沉重的歷史包袱,既有的競爭優勢很有可能成為新形勢下的劣勢(類似柯達膠卷)。一方面,他們大多以銷售自身已有的優勢技術產品為主要目的,難以完全做到以服務于鋼企個性化需求為中心;另一方面,自身大都處于數智化轉型探索過程中,如果鋼企主要依靠此類廠商實施數智化轉型,很可能難以取得大的創新突破。
     
    筆者認為,國內傳統的鋼鐵過程技術產品供應商需要加強與鋼企客戶的配合,與領先的原生ICT廠商跨界融合,潛心研發,發揮靈活、快速、行業沉淀深厚等優勢,在某些點形成競爭優勢,將自己打造成生存能力極強的“碉堡”!暗锉ぁ倍嗔,自然就能共同構建起一道堅強的“鋼鐵工程高科技長城”,從而為鋼鐵及相關行業提供自主可控的優質產品與服務。
     
    鋼鐵制造流程基礎自動化控制“計算+通信”架構將逐步代替“電子+電氣”架構。不宜將所有數據都上云,端、邊(根據國際數據公司IDC預測,未來將有超過50%的數據在邊緣側處理)也應該分擔起必要的數據處理、存儲和分析計算等功能。泛在云化控制技術等將逐步代替傳統PLC(可編程邏輯控制器)、DCS(分散控制系統)等,是國內自動化公司趕超西方傳統自動化巨頭千載難逢的機遇,關鍵是要實現實時操作系統、工控開發環境、時間確定性網絡、統一開放協議等核心技術自主可控,不贊成再跟隨發展傳統的PLC、DCS等技術產品。
     
    此外,數據質量將直接影響數據價值的呈現和應用效果。因此,鋼企在實施數智化轉型過程中,首先必須把好數據治理關。其次,需要以業務數字化為前提,以數據入湖為基礎,以建設數據中臺為重點,通過構建完整、清潔的邏輯數據湖,做厚業務與數據雙驅動的數據中臺,進而筑牢與業務主題緊密聯接的數據底座。IDC(互聯網數據中心)將成為鋼企重要的新型基礎設施,不應以短期的投入產出比來衡量,越早建立或租用越好。數據構架、數據頻次、數據分析三位一體,構成數據體系。每個企業都有自己獨特的數據體系,即數據編碼基因。企業數據編碼是一項復雜、長期、艱巨、實踐性很強的工作,決定了企業數智化轉型的成敗,需要由鋼企業務專家主導、與IT專家等協同完成。
     

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