近年來，以人工智能、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等為代表的新技術(shù)迅猛發(fā)展。隨著國家一系列鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的政策出臺(tái)，各行各業(yè)都掀起了數(shù)字經(jīng)濟(jì)革命浪潮。實(shí)施綠色制造、智能制造和精益制造，成為各鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主旋律。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，鋼企數(shù)字化轉(zhuǎn)型不可跨越的發(fā)展階段是標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、精益化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、智慧化等。而當(dāng)前，國內(nèi)大部分鋼企仍處于信息化階段，鋼鐵貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)化成為約30%企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向，只有5家大型鋼企將發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)作為發(fā)展戰(zhàn)略之一，僅中國寶武一家將智能制造寫入公司“十三五”戰(zhàn)略。
鋼企實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索
當(dāng)前，鋼企實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要有兩種模式：
一類以自主研發(fā)為主。例如，中國寶武自主研發(fā)了智能工廠平臺(tái)iPlat和智慧生態(tài)平臺(tái)ePlat數(shù)字化平臺(tái)，并在寶武鄂鋼首次實(shí)現(xiàn)了大生產(chǎn)驗(yàn)證應(yīng)用。智能工廠平臺(tái)iPlat，即云、邊一體化智慧制造平臺(tái)，擁有數(shù)據(jù)采集治理及服務(wù)、智能化生產(chǎn)過程控制、數(shù)字化制造執(zhí)行應(yīng)用及成本績效管控、全面整合的生產(chǎn)過程監(jiān)控和多源數(shù)據(jù)的融合創(chuàng)新應(yīng)用等功能。智慧生態(tài)平臺(tái)ePlat支撐集團(tuán)公司構(gòu)筑鋼鐵生態(tài)圈，為產(chǎn)業(yè)鏈參與主體提供金融、物流、技術(shù)、質(zhì)檢、資訊、采購等綜合集成服務(wù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈商流、信息流、資金流、物流四流合一，通過大連接、大數(shù)據(jù)、大共享實(shí)現(xiàn)向生態(tài)圈的輻射傳導(dǎo)和賦能服務(wù)。
另一類以借助社會(huì)專業(yè)技術(shù)力量為主。例如，河鋼集團(tuán)原有的電商平臺(tái)設(shè)備老舊，為快速完成云商平臺(tái)的轉(zhuǎn)型升級，河鋼集團(tuán)選擇與華為合作，基于華為云構(gòu)建B2B電商業(yè)務(wù)新平臺(tái)。新平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了性能優(yōu)——客戶訪問網(wǎng)站流暢，在競拍、秒殺等極端場景下依然能夠平穩(wěn)可靠運(yùn)行；輕資產(chǎn)——華為按一定周期僅收取服務(wù)費(fèi)，河鋼無須關(guān)注資源維護(hù)，專注于主營業(yè)務(wù)即可。
在這兩種模式下，國內(nèi)一些標(biāo)桿鋼企已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的積極探索。
如中國寶武，2015年在鋼鐵行業(yè)率先承擔(dān)工信部智能制造示范試點(diǎn)項(xiàng)目“熱軋1580智能車間”；2018年基本建成，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)改善明顯，工序能耗下降6.5%，內(nèi)部質(zhì)量損失下降30.6%，廢次降下降10%，全自動(dòng)投入率提升10.5%，指標(biāo)實(shí)績大大優(yōu)于設(shè)定目標(biāo)。2019年，寶鋼股份成功入選達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇“燈塔工廠”。
又如沙鋼集團(tuán)，自2015年起，就將智能制造作為信息化與智能化深度融合的切入點(diǎn)和主攻方向，由點(diǎn)及面全面推進(jìn)智能制造戰(zhàn)略工程。2017年，沙鋼創(chuàng)新實(shí)施“高端線材全流程智能制造新模式應(yīng)用”智能化項(xiàng)目，為鋼企提供智能工廠解決方案。通過建設(shè)一個(gè)中心、一條智能化生產(chǎn)線、四大系統(tǒng)、七大平臺(tái)，探索形成了一種高端線材智能制造新模式，為企業(yè)節(jié)能減排、減員增效、提質(zhì)增效等提供技術(shù)支撐。項(xiàng)目建成實(shí)施后，生產(chǎn)效率提高31.5%，運(yùn)營成本降低23.2%，產(chǎn)品研制周期縮短35.4%，產(chǎn)品不良率降低26.8%，單位產(chǎn)值能耗降低19.7%。
“十四五”鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑辨析
鋼鐵是制造業(yè)的“脊梁”，是工業(yè)的“糧食”，在我國由制造大國向制造強(qiáng)國挺進(jìn)的過程中，鋼鐵行業(yè)由全球“老大”變“強(qiáng)大”至關(guān)重要，其中數(shù)字化轉(zhuǎn)型將發(fā)揮不可替代、舉足輕重的作用。
鋼企智能制造包含技術(shù)與管理兩大維度變革，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)資源全局優(yōu)化配置，解決不確定性問題，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制和預(yù)測式制造，以滿足下游客戶的個(gè)性化需求；基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)化和精益化；手段是虛擬化和閉環(huán)控制；核心是工業(yè)軟件，即軟件定義工業(yè)SDI。數(shù)字化的關(guān)鍵是有數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對象、規(guī)則、流程的數(shù)字化。智能化的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)，將正確的信息在正確的時(shí)間、以正確的方式發(fā)送給正確的人或系統(tǒng)，使其做出正確的決策。智慧化的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)知識(shí)工作自動(dòng)化，即數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)化為信息、信息能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)化為知識(shí)、知識(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為智慧，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)持續(xù)的沉淀、固化、迭代、提升和傳承。
鋼鐵產(chǎn)品的競爭力雖然最終通過產(chǎn)品的制造、質(zhì)量、性能等因素表現(xiàn)出來，但是追根溯源，都會(huì)深層次地延伸到設(shè)計(jì)層面。設(shè)計(jì)是鋼鐵產(chǎn)品競爭力的起點(diǎn)，是決定鋼鐵產(chǎn)品競爭力的根本要素。鋼鐵產(chǎn)品、工藝、裝備和工程等智能設(shè)計(jì)（或集成研發(fā)IPD），既是鋼鐵制造流程實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，又發(fā)揮著先導(dǎo)和引領(lǐng)作用。通過智能設(shè)計(jì)，可以高效創(chuàng)新、優(yōu)化鋼鐵制造流程的物理系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵制造流程智能化提供數(shù)字化基礎(chǔ)和模型系統(tǒng)。同時(shí)，智能制造為智能設(shè)計(jì)提供最真實(shí)工況環(huán)境下1∶1驗(yàn)證與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過智能設(shè)計(jì)與智能制造之間相互驅(qū)動(dòng)、交互校驗(yàn)，可大大促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)品、工藝、裝備和工程技術(shù)的快速迭代。
鋼鐵制造流程的智能設(shè)計(jì)主要包括3個(gè)層面：一是材料基礎(chǔ)科學(xué)層面（分子、原子微觀維度），運(yùn)用材料與工藝三維仿真設(shè)計(jì)分析計(jì)算技術(shù)，模擬仿真研究材料成分和微觀組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，冶金和軋制工藝過程的溫度場、流場、應(yīng)力應(yīng)變場等。二是工序技術(shù)科學(xué)層面（工序、裝備中觀維度），研究工序與裝備技術(shù)的可行性，模擬仿真優(yōu)化研究冶金裝備的合理性。三是流程工程科學(xué)層面（流程、工廠宏觀維度），運(yùn)用流程與工程學(xué)三維仿真設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)，研究優(yōu)化流程與工程的整體性、系統(tǒng)性、協(xié)同性，以及鋼鐵制造全流程物質(zhì)流、能量流、信息流的動(dòng)態(tài)一體化、有序化、集約化。
ICT與OT加速深度跨界融合，將給傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)運(yùn)營管理控制技術(shù)與系統(tǒng)架構(gòu)帶來顛覆性變革（如圖1所示）。對于鋼企而言，數(shù)據(jù)將成為核心生產(chǎn)資料和最重要的資產(chǎn)，人工智能將成為先進(jìn)生產(chǎn)工具，算力將成為先進(jìn)生產(chǎn)力，通信網(wǎng)絡(luò)將成為神經(jīng)中樞，信息和數(shù)據(jù)將深入人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)環(huán)節(jié)。信息流對制造企業(yè)的再造，是一個(gè)完整的價(jià)值鏈再造過程，將變革傳統(tǒng)鋼企的商業(yè)規(guī)則和經(jīng)營模式（如圖2所示）。
實(shí)施智能制造的三大要素：人才、技術(shù)和方法論。對于智能產(chǎn)線、智能工廠等新生事物，沒有現(xiàn)成樣板可參考，研發(fā)創(chuàng)新、個(gè)性化定制的成分大。傳統(tǒng)的鋼鐵工程技術(shù)產(chǎn)品提供商，自身往往背負(fù)著沉重的歷史包袱，既有的競爭優(yōu)勢很有可能成為新形勢下的劣勢。一方面，他們大多以銷售優(yōu)勢技術(shù)產(chǎn)品為主要目的，難以完全做到以服務(wù)于鋼企個(gè)性化需求為中心；另一方面，大都處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索過程中，如果鋼企主要依靠此類廠商實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型，很可能難以取得大的創(chuàng)新突破。
筆者認(rèn)為，鋼鐵過程技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)商需要加強(qiáng)與鋼企客戶的配合，與領(lǐng)先的ICT廠商跨界融合，在某些點(diǎn)形成競爭優(yōu)勢，將自己打造成生存能力極強(qiáng)的“碉堡”，共同構(gòu)建起堅(jiān)強(qiáng)的“鋼鐵工程高科技長城”，從而為鋼鐵及相關(guān)行業(yè)提供更可信的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品與服務(wù)。
鋼鐵制造流程基礎(chǔ)自動(dòng)化控制“計(jì)算+通信”架構(gòu)將逐步代替“電子+電氣”架構(gòu)。不宜將所有數(shù)據(jù)都上云，端、邊也應(yīng)該分擔(dān)起必要的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和分析計(jì)算等功能。泛在云化控制技術(shù)等將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)PLC、DCS等，是國內(nèi)自動(dòng)化公司趕超西方傳統(tǒng)自動(dòng)化巨頭千載難逢的機(jī)遇，關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、工控開發(fā)環(huán)境、時(shí)間確定性網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一開放協(xié)議等核心技術(shù)安全可信。
此外，數(shù)據(jù)質(zhì)量將直接影響數(shù)據(jù)價(jià)值的呈現(xiàn)和應(yīng)用效果。因此，鋼企在實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，首先必須把好數(shù)據(jù)治理關(guān)。其次，需要以業(yè)務(wù)數(shù)字化為前提，以數(shù)據(jù)入湖為基礎(chǔ)，以建設(shè)數(shù)據(jù)中臺(tái)為重點(diǎn)，通過構(gòu)建完整、清潔的邏輯數(shù)據(jù)湖，做厚業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中臺(tái)，進(jìn)而筑牢與業(yè)務(wù)主題緊密聯(lián)接的數(shù)據(jù)底座。IDC將成為鋼企重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施，不應(yīng)以短期的投入產(chǎn)出比來衡量，越早建立或租用越好。數(shù)據(jù)構(gòu)架、數(shù)據(jù)頻次、數(shù)據(jù)分析三位一體，構(gòu)成數(shù)據(jù)體系。每個(gè)企業(yè)都有自己獨(dú)特的數(shù)據(jù)體系，即數(shù)據(jù)編碼基因。企業(yè)數(shù)據(jù)編碼決定了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成敗，需要由鋼企業(yè)務(wù)專家主導(dǎo)、與IT專家等協(xié)同完成。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的幾點(diǎn)建議
傳統(tǒng)的鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)長期漸進(jìn)的過程，不可能一蹴而就。筆者基于自身的一些實(shí)踐與思考，就鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提幾點(diǎn)粗淺的建議，以期拋磚引玉，引發(fā)相關(guān)方面更廣泛、深入的思考與實(shí)踐探索。
法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)：“智能制造，標(biāo)準(zhǔn)先行”。規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化工作是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)確權(quán)、信息安全等是實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)三向集成的前提。鋼鐵行管部門與行業(yè)組織等，需要在數(shù)據(jù)安全與權(quán)利保護(hù)法律法規(guī)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定方面充分發(fā)揮好組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督等重要作用。
研發(fā)模式：變革目前廣泛采用的經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)法傳統(tǒng)手工作坊式的鋼鐵產(chǎn)品和工藝研發(fā)模式，大力發(fā)展大數(shù)據(jù)與人工智能驅(qū)動(dòng)的高通量計(jì)算加高通量試驗(yàn)的材料和工藝集成數(shù)字化研發(fā)模式。
技術(shù)路徑：將專業(yè)知識(shí)（機(jī)理模型等）+專家經(jīng)驗(yàn)（操控規(guī)則等）+數(shù)據(jù)智能（人工智能、大數(shù)據(jù)等）有機(jī)結(jié)合，充分利用好專家經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要。即使將來實(shí)現(xiàn)了智能制造，人的決策作用依然是最重要的。
實(shí)施步驟：透明化（信息/經(jīng)驗(yàn)/模型等可視化，支撐實(shí)現(xiàn)決策優(yōu)化等）——智能化（數(shù)字孿生，支撐實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線異地遠(yuǎn)程智能操控與運(yùn)維等）——智慧化（人-信息物理系統(tǒng)，支撐實(shí)現(xiàn)行業(yè)知識(shí)的持續(xù)沉淀、固化、迭代、提升和傳承等）。
實(shí)施方式：鋼企、行業(yè)技術(shù)產(chǎn)品提供商、專業(yè)ICT提供商、高校/專業(yè)研究院所等相關(guān)單位，強(qiáng)強(qiáng)合作，優(yōu)勢互補(bǔ)，跨界研發(fā)，協(xié)同創(chuàng)新。
實(shí)施方法：應(yīng)用開發(fā)、平臺(tái)打造、數(shù)據(jù)治理、人員賦能、管理變革協(xié)同發(fā)展，齊頭并進(jìn)；自上而下，自下而上，同步推進(jìn)。
能力建設(shè)：企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，組織與人才的數(shù)字化能力將成為關(guān)鍵元素。企業(yè)擁有強(qiáng)大的數(shù)字化平臺(tái)，組織將變得敏捷、高效、生機(jī)勃勃，人才的潛能才能得到充分發(fā)揮和釋放。數(shù)字化組織中人才的引進(jìn)、培養(yǎng)、任用、使用、考核、評價(jià)、激勵(lì)等每個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)都需要相互聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而構(gòu)成人才能力全生命周期持續(xù)閉環(huán)、迭代、提升。
