顧廷權(quán)

 

　　近年來，特別是“十三五”期間，以人工智能、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等為代表的新興ICT（信息通信技術(shù)）迅猛發(fā)展。隨著國(guó)家一系列鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)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（決定鋼企的生存）、智能制造（決定鋼企的發(fā)展）和精益制造（決定鋼企的地位），成為各鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主旋律。

　　數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，鋼企數(shù)智化轉(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(guó)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(guó)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)智化轉(zhuǎn)型的探索

 

　　當(dāng)前，鋼企實(shí)施數(shù)智化轉(zhuǎn)型主要有兩種模式：

　　一類是以自主研發(fā)為主。例如，中國(guó)寶武自主研發(fā)了兩個(gè)數(shù)智化平臺(tái)，并在寶武鄂鋼首次實(shí)現(xiàn)了大生產(chǎn)驗(yàn)證應(yīng)用。一個(gè)是智能工廠平臺(tái)iPlat，即云、邊一體化智慧制造平臺(tái)。該平臺(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(jī)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。另一個(gè)是智慧生態(tài)平臺(tái)ePlat，支撐集團(tuán)公司構(gòu)筑鋼鐵生態(tài)圈。該平臺(tái)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(gòu)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)。

　　另一類是以借助社會(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，日常運(yùn)行穩(wěn)定性、靈活性差；資產(chǎn)管理繁雜，使用本地?cái)?shù)據(jù)中心，每年都要進(jìn)行資產(chǎn)盤點(diǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。經(jīng)多輪比選后，河鋼集團(tuán)選擇與華為公司合作，快速完成了云商平臺(tái)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，基于華為云構(gòu)建了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(jìng)拍、秒殺等極端場(chǎng)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(yíng)業(yè)務(wù)即可。

　　在這兩種模式下，國(guó)內(nèi)一些標(biāo)桿鋼企已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)智化轉(zhuǎn)型的積極探索。

　　如中國(guó)寶武，2015年以來，通過與國(guó)際領(lǐng)先的專業(yè)技術(shù)公司合作，在大力自主實(shí)施智慧制造的同時(shí)，努力向行業(yè)推廣商業(yè)技術(shù)模式。2015年，寶鋼股份即在鋼鐵行業(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(jī)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”（至今國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)唯一一家）。

　　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，針對(duì)不同工廠、車間、工序、崗位技術(shù)裝備水平各不相同，處于不同發(fā)展階段的實(shí)際情況，確定了差異化、跨越式實(shí)施路徑，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。2020年，該項(xiàng)目通過政府驗(yàn)收，包括轉(zhuǎn)爐特鋼、開坯修模、棒線車間的改造升級(jí)，總投資4億元。該項(xiàng)目通過建設(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)增效等提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。該項(xiàng)目建成實(shí)施后，生產(chǎn)效率提高31.5%，運(yùn)營(yíng)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%。

 

 

　　鋼鐵行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。鋼鐵是制造業(yè)的“脊梁”，是工業(yè)的“糧食”，在我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)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)智化轉(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)與管理兩大維度的變革，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(cè)式制造，以滿足下游客戶越來越強(qiáng)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（即數(shù)字化）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)字串行接口）。數(shù)字化的關(guān)鍵是有數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)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)，即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（決策），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(jìng)爭(zhēng)力雖然最終是通過產(chǎn)品的制造、質(zhì)量、性能、成本、服務(wù)等因素表現(xiàn)出來的，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(jìng)爭(zhēng)力的起點(diǎn)，在未來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，設(shè)計(jì)是決定鋼鐵產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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)，既可高效創(chuàng)新、優(yōu)化鋼鐵制造流程的物理系統(tǒng)，又能為實(shí)現(xiàn)鋼鐵制造流程智能化提供所有數(shù)字化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和模型系統(tǒng)。同時(shí)，智能制造為智能設(shè)計(jì)持續(xù)不斷地提供最真實(shí)工況環(huán)境下極其豐富寶貴的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(chǎng)、流場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)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?jī)?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（工業(yè)運(yùn)營(yíng)管控技術(shù)）加速深度跨界融合，將給傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)運(yùn)營(yíng)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(duì)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)，普惠的人工智能將成為先進(jìn)生產(chǎn)工具，計(jì)算能力將成為新的先進(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)將深入到制造領(lǐng)域的人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)環(huán)節(jié)。信息流對(duì)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(yíng)模式，形成客戶驅(qū)動(dòng)鋼企直接滿足其需求的生態(tài)（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(duì)于智能產(chǎn)線、智能工廠、智能鋼企等這些新生事物，沒有現(xiàn)成樣板可供參考，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)著比較沉重的歷史包袱，既有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)很有可能成為新形勢(shì)下的劣勢(shì)（類似柯達(dá)膠卷）。一方面，他們大多以銷售自身已有的優(yōu)勢(shì)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，自身大都處于數(shù)智化轉(zhuǎn)型探索過程中，如果鋼企主要依靠此類廠商實(shí)施數(shù)智化轉(zhuǎn)型，很可能難以取得大的創(chuàng)新突破。

　　筆者認(rèn)為，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的鋼鐵過程技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)商需要加強(qiáng)與鋼企客戶的配合，與領(lǐng)先的原生ICT廠商跨界融合，潛心研發(fā)，發(fā)揮靈活、快速、行業(yè)沉淀深厚等優(yōu)勢(shì)，在某些點(diǎn)形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，將自己打造成生存能力極強(qiáng)的“碉堡”?！暗锉ぁ倍嗔?，自然就能共同構(gòu)建起一道堅(jiān)強(qiáng)的“鋼鐵工程高科技長(zhǎng)城”，從而為鋼鐵及相關(guān)行業(yè)提供自主可控的優(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（根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)測(cè)，未來將有超過50%的數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)處理）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（可編程邏輯控制器）、DCS（分散控制系統(tǒng)）等，是國(guó)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)自主可控，不贊成再跟隨發(fā)展傳統(tǒng)的PLC、DCS等技術(shù)產(chǎn)品。

　　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)智化轉(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（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）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)編碼是一項(xiàng)復(fù)雜、長(zhǎng)期、艱巨、實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，決定了企業(yè)數(shù)智化轉(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。

 

 

　　傳統(tǒng)的鋼鐵行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型是一個(gè)長(zhǎng)期漸進(jìn)的過程，不可能一蹴而就，需要足夠的耐心和定力。筆者基于自身的一些實(shí)踐與思考，就鋼鐵行業(yè)數(shù)智化轉(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（特別是產(chǎn)品全生命周期域的端到端集成、價(jià)值鏈域企業(yè)之間的橫向集成）的前提。鋼鐵行業(yè)相關(guān)的政府部門與行業(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，充分發(fā)掘挖掘利用好技能、技術(shù)、業(yè)務(wù)、管理等各方面的專家經(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(shì)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)智化轉(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(píng)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。