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专题解读

落实智能制造发展规划 推动钢铁工业转型升级

摘要:介绍了《智能制造发展规划(2016-2020)》的背景、目标、重点任务,总结了目前钢铁行业智能制造发展现状及存在的问题。从发展目标、重点任务方面分析了《规划》对钢铁行业智能制造发展的重大意义,阐述了钢铁行业智能制造发展实施要点,并提出了系统化的实施建议。

关键字:钢铁工业,智能制造,转型升级

 

Implementing Intelligent Manufacturing Development Plan and Promoting the Transformation and Upgrading of the Iron and Steel Industry

LIU Lu-xin, SHEN Zhao

(China Metallurgical Industry Planning and Research Institute, Beijing 100711, China)

 

AbstractThis paper introduces the background, objectives and key tasks of “intelligent manufacturing development planning (2016-2020)”, and summarizes the current situation and existing problems of the intelligent manufacturing in the iron and steel industry. From the aspects of development goals and key tasks, the significance of "planning" to the development of intelligent manufacturing of iron and steel industry is analyzed, and key points of the development of intelligent manufacturing in the steel industry are described, some advice is proposed systematically.

Key words: iron and steel industry, intelligent manufacturing, transformation and upgrading

 

一、《智能制造发展规划(2016-2020)》的背景及重点内容

为全面落实《中国制造2025》和推进供给侧结构性改革部署,加快发展智能制造,实现我国制造业转型升级,2016127日工业和信息化部、财政部联合印发《智能制造发展规划(2016-2020)》(以下简称《规划》)。  

《规划》作为指导十三五时期全国智能制造发展的纲领性文件,明确了十三五期间我国智能制造发展的指导思想、具体目标和重点任务。

(一)    发展目标

《规划》明确提出实施智能制造发展的两步走战略:第一步,到2020年,智能制造发展基础和支撑能力明显增强,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步,到2025年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。

(二)重点任务

《规划》明确提出了十个重点任务:一是加快攻克关键技术装备;二是加强关键共性技术创新;三是建设智能制造标准体系;四是构筑工业互联网基础;五是加大智能制造试点示范推广力度,开展智能制造新模式试点示范;六是推动重点领域智能转型;七是促进中小企业智能化改造;八是培育智能制造生态体系;九是推进区域智能制造协同发展;十是打造智能制造人才队伍,健全人才培养机制[1]

 

二、目前存在的问题

钢铁行业是践行《中国制造2025》战略必不可少的一个行业,也是最有可能通过推进智能制造实现转型的传统行业之一。目前,我国主要钢铁企业装备达到了国际先进水平,关键工艺流程数控化率超过65%,企业资源计划(ERP)装备率超过70%[2],信息化程度得到了跨越式发展。但与工业发达国家相比,我国钢铁工业还存在许多不足:

一是发展不均衡。目前我国钢铁工业机械化、电气化、自动化、信息化并存,不同企业发展差异大,宝钢等先进企业已达工业3.0阶段,但还有大量钢铁企业仍然处于工业2.0阶段。

二是行业基础薄弱。智能制造整体处于起步阶段,智能制造的标准、软件、信息安全基础薄弱,缺少行业标准,共性关键技术亟待突破。

三是智能化尚未成为主要生产模式,产品质量的稳定性不高、生产效率较低、柔性化生产能力不强。

另外,钢铁行业集中度低造成的智能管控改造难度较大,政府资金支持有限、企业机制体制创新能力不足、智能化专业人才匮乏都是钢铁产业智能转型升级存在的问题。

 

三、《智能制造发展规划(2016-2020)》对钢铁工业发展的指导意义

钢铁行业实现智能制造转型升级的目标任重而道远,《规划》的发布将有利于钢铁智能制造全方位发展,推进钢铁智能制造转型升级的落实。

(一)明确目标,稳步推进

《规划》中强调坚持统筹规划、系统推进的原则,提出两步走发展目标,表明推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程,需要不断探索、试错,难以一蹴而就,更不能急于求成,必须坚持不懈,系统推进。钢铁企业需要根据自身的信息化状况及产品的市场需求情况,逐步推进生产的数字化、信息化、个性化,最终实现智能化制造。

《规划》中提出的重点任务为钢铁行业的智能制造发展指明了具体方向。要实现智能制造转型升级的目标,钢铁行业需以建设数字化车间/智能工厂为出发点,借助互联网+、物联网以及智能制造技术,实现两化深入融合。研发具有需求分析、产品设计、生产组织、过程优化、质量全程管控、市场动态反馈等多重功能的钢铁全流程智能制造系统,提升新产品研发能力、质量管控能力、柔性化生产能力、能效综合控制能力,实现大规模生产与定制化制造相融合的钢铁智能化制造[3]

目前多数钢铁制造企业构建完成了由一级PLC(可编程逻辑控制器)、二级PCS(过程控制系统)、三级MES(制造执行系统)、四级ERP(企业资源规划)、五级EIP(企业信息门户)为主线的五级信息系统架构,实现了基础数据的标准化、基本业务的流程优化、生产-业务系统的集成化,基本消除了信息孤岛现象,达到产销衔接管控一体三流合一的效果。尚未完成基础信息化的企业应当有强烈的紧迫感,加大投入,抓紧来源:www.4001.com 时间构建基础信息化体系,努力实现工业3.0的阶段目标。同时加快发展互联网+”协同制造,积极满足个性化的市场需求,提供定制化的产品和全方位的服务[4]

(二)瞄准关键,掌握核心

《规划》首先提出攻克关键技术装备,突破关键共性技术。目前,我国智能制造的产业环境并不容乐观。一是技术创新能力薄弱,关键智能制造技术及核心基础部件主要依赖进口。二是产业规模小,产业组织结构小、散、弱,缺乏具有国际竞争力的骨干企业。三是产业基础薄弱,高档和特种传感器、智能仪器仪表、自动控制系统、高档数控系统、机器人市场份额不到5%。《规划》明确提出到2020年,将研发一批智能制造关键技术装备,使国内市场满足率超过50%,突破一批智能制造关键技术,核心支撑软件国内市场满足率超过30%。在钢铁智能制造发展过程中,应加大冶金装备及系统的国产化率,积累知识产权资源,培育建立较为完善的钢铁智能制造技术创新体系。

目前,作为智能制造示范试点的宝钢热轧1580mm智能车间在8个共性领域取得了技术突破。

1、作业无人化:采用激光成像、无线通讯、电子防摇、微波测距等技术,实现行车全自动无人作业。

2、工艺过程全面在线监测:采用板坯号自动识别装置、炉内气氛激光分析仪、镰刀弯检测装置、跑偏检测装置、夹送辊表面检测装置、翘扣头检测装置等智能装备,实现工艺过程全面检测。

3、新一代感知-控制-决策一体化的智能化模型:通过该模型使得板坯宽度、厚度、终轧温度、卷取温度指标标准差减少了6%,自动化率提升5%以上,热轧综合生产成本降低了0.5%

4、质量一贯管控:通过全工序质量高频微数据采集、工艺过程综合监控、质量自动判定、产品质量预测与预警,实现了产品可制造性评估,钢卷质量自动判定率达到100%

5、一体化协同计划:实现材料在线处置实时推荐;热轧材料申请智能组炉;生产能力、库存趋势动态投影;建立基于数据积累分析及多模型组合决策支持的连轧一体化计划系统,提升生产决策效益。

6、设备状态诊断和预测性维护:实现了状态预知、预测维修、智能点检、柔性备件。

7、可视化虚拟工厂:在数据集成、数据可视、虚拟仿真三个维度构建虚拟工厂,实现虚拟仿真与现实系统的互动。

8、绿色产线:采用先进节能装备与技术,可根据生产实际实现供能与用能的自动匹配控制;具备能源精细化管理功能,可实现部门、作业区直至每块带钢的能耗跟踪与预算管理。

(三)标准引领,多方参与

《规划》中提出要建设智造标准体系,构筑工业互联网基础。钢铁行业智能制造的标准、软件、网络、信息安全等基础相对薄弱,关键共性技术亟待突破。该任务的提出有利于钢铁行业智能制造标准的推进,提高企业搭建标准试验验证平台的积极性,加快行业标准的推广,为智能制造的大规模普及奠定基础。

2015年《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)》发布,明确了建设智能制造标准体系的总体要求、建设思路、建设内容和组织实施方式。目前,多数钢铁企业通过两化融合管理体系评定,下一步将重点以两化深度融合为目标,加快两化融合管理体系标准普及推广,创新钢铁企业的组织管理模式[5]

在标准的制订实施过程中,需不断完善两化融合管理体系基础标准,制定新标准,研究制定引导企业互联网转型的新型能力框架体系和参考模型;组织实施两化融合管理体系实施与推广,针对钢铁行业的特性培育一批示范企业,建立基于流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维(服务型制造)的新模式标准;完善两化融合管理体系市场化服务体系,建立线上线下协同推进机制;持续开展两化融合评估诊断和对标引导,结合智能制造和互联网+”新趋势,优化企业两化融合评估指标体系和评估模型,完善多层次的两化融合评估协同工作体系。

(四)示范效应,模式创新

《规划》中强调智能制造的示范效应。针对我国钢铁企业个性化、定制化、多品种、小批量的生产管理发展趋势,钢铁行业应重点培育流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维4种智能制造新模式的试点示范,实现制造过程的数字化,企业决策的智能化,生产服务的个性化。

目前,一些优势钢铁企业步入集成创新阶段,以宝钢汽车板制造商先期研发介入(EVI)的智能创新模式、鞍钢冶金数字矿山为示范的智能制造工厂试点为代表,开展了个性化、柔性化产品定制新模式。宝钢1580 mm热轧生产线成为钢铁热轧智能车间试点示范,智能车间改造完成后,能源利用率、全自动轧钢率、劳动效率将分别提升5%、6%和10%,成本下降20%;南钢携手北京科技大学展开智能制造规划,建设全流程的钢铁智能制造系统,预期可实现新产品开发周期缩短50%、产品开发成本降低50%以上、产品不良率降低50%以上、吨钢能耗下降10%、生产成本下降15%[6]

荣程集团与百老汇官网建立战略合作,以工业4.0及中国制造2025为指引,以打造行业领先、国际知名的两化融合和智能制造示范基地为目标,搭建具备创新特色的产业互联网生态系统,共同打造互联网+”智能制造示范项目。项目将先进的管理理念与信息技术相结合,构建全流程智能制造系统,充分发挥系统在生产经营和决策优化中的积极作用,强化集团管控,实现物流、资金流、工作流和信息流四流同步,促进集团整体效益的提升。具体而言,在个性化定制方面深度对接电商平台与智能制造系统,构建面向终端用户的柔性化生产服务体系;在决策优化方面构建采购决策、合同经济性评价等决策支持,提升荣程经济效益;在生产管控方面构建产供销一体化的生产计划体系,提高荣程管控水平;在质量管理方面建立冶金规范管理体系,严控产品质量,实现PDCA的质量提升;在成本精细化方面,完善日成本统计,细化统计粒度,支撑荣程精益化管理。随着互联网+”智能制造示范项目的持续推进,荣程的自动化、信息化、智能化水平将达到一个全新高度,将强有力地支撑集团十三五战略规划的实施和部署。

(五)创新机制,聚焦人才

《规划》非常重视智能制造人才队伍的培养。目前智能装备制造行业高端人才及复合型人才需求的缺口较大,无法满足企业走向智能化的需要。在钢铁行业的智能制造发展过程中,需着力培养一批能够突破冶金智能制造关键技术、推动智能制造转型的高层次领军人才,同时健全人才培养机制,培养既懂钢铁又懂专业知识的高素质复合型技术人才。

为加快钢铁行业两化深度融合,应组建由企业信息化领域知名专家、教授及相关企业专业技术人员组成的专家库,为两化融合项目的规划和建设提供专业指导和服务。加强两化融合的宣传,通过信息化应用培训、论坛和研讨会等多种形式提升信息化应用水平。培养一批精通信息技术、掌握管理理论和实践、深入了解钢铁行业特征的复合型人才,为两化融合提供人才保障。将两化融合复合型人才纳入高层次人才引进计划,吸引海内外高层次人才创新创业。

 

参考文献:

[1] 中华人民共和国中央人民政府. 智能制造发展规划(2016-2020年)[EB/OL]. http://www.gov.cn/xinwen/2016-12/09/content_5145438.htm

[2] 中华人民共和国工业和信息化部. 国务院关于信息化建设及推动信息化和工业化深度融合发展工作情况的报告[EB/OL]. http://www.miit.gov.cn/n1146290/n1146392/c3299031/content.html

[3] 周济. 智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 中国机械工程,201517):2273.

[4] 李新创,施灿涛,赵峰.“工业4.0与中国钢铁工业[J].钢铁,2015(11):7~13

[5] 中华人民共和国工业和信息化部. 两部委联合发布《国家智能制造标准体系建设指南》[EB/OL]. http://www.miit.gov.cn/n1146290/n4388791/c4570716/content.html

[6] 李新创.钢铁工业“十二五回顾和未来发展思考[J].钢铁,2016(11):6~13