信息化背景下對鋼鐵企業(yè)智能制造推進(jìn)工作的思考

牛世浦

摘 要 鋼鐵行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，沒有強(qiáng)大的鋼鐵制造業(yè)，就沒有國家和民族的強(qiáng)盛。打造具有國際競爭力的信息化、智能化的鋼鐵制造業(yè)能夠更好地為國家和人民服務(wù)，但是如何實(shí)現(xiàn)信息化智能化仍是一個在不斷探索的問題，我們通過對當(dāng)前鋼鐵企業(yè)的分析，提出的三個改革要素：①實(shí)現(xiàn)信息化和智能化的深度整合;②充分理解所面對的困難和復(fù)雜;③從細(xì)微處入手進(jìn)行改革。

關(guān)鍵詞 鋼鐵工業(yè);智能制造;企業(yè)管理

引言

近年來隨著中國制造2025戰(zhàn)略計(jì)劃的提出以及工業(yè)信息化、大數(shù)據(jù)人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，對傳統(tǒng)工業(yè)造成了重大的影響，同時也為傳統(tǒng)工業(yè)尤其是鋼鐵工作帶來的巨大的發(fā)展機(jī)會。通過對中國鋼鐵行業(yè)的信息化和智能化現(xiàn)狀的分析，我們可以得出以下結(jié)論：對于大多數(shù)鋼鐵公司而言，提高信息化和智能化水平以實(shí)現(xiàn)“兩者的深度整合”仍然是一項(xiàng)重要的發(fā)展任務(wù)。只有準(zhǔn)確充分的理解鋼鐵行業(yè)在實(shí)現(xiàn)智能制造過程中面對的困難和復(fù)雜，才能夠減少無用功。

1實(shí)現(xiàn)信息化和智能化的深度整合

前面說到對中國鋼鐵行業(yè)自動化和信息化的現(xiàn)狀進(jìn)行分析后得出的結(jié)論，提高信息化和智能化水平并實(shí)現(xiàn)“兩者的深度融合”仍然是大多數(shù)鋼鐵公司的重要任務(wù)，同時這也是實(shí)現(xiàn)智能制造的唯一途徑。大部分的鋼鐵企業(yè)生動地將這項(xiàng)工作稱為“專注于創(chuàng)建課程”和“抓緊補(bǔ)課”。

信息化、智能化制造基于新一代信息技術(shù)，該信息技術(shù)執(zhí)行制造活動的所有方面，包括設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，管理和服務(wù)。它是一種先進(jìn)的制造過程，具有高度的信息意識和智能優(yōu)化，自我確定和精確的自我控制。通常以存在使用智能工廠作為功能載體，而以關(guān)鍵制造鏈路為核心，并以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，智能地支持網(wǎng)絡(luò)互連等信息技術(shù)。這有效地縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了運(yùn)營成本，提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量并減少了資源和能源的消耗[1]。

在實(shí)際建設(shè)過程中，我們發(fā)現(xiàn)各行業(yè)會根據(jù)自己的生產(chǎn)管理流程和投資規(guī)模的實(shí)際情況，并且不同的公司會和不同的國外企業(yè)合作，來進(jìn)行整體外包、定制開發(fā)或咨詢服務(wù)模式來構(gòu)建自己的信息化智能化系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的功能幾乎相同，但是具體到系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，軟件平臺，開發(fā)工具，數(shù)據(jù)庫，編碼和數(shù)據(jù)格式仍然存在許多差異，從而導(dǎo)致構(gòu)建的系統(tǒng)最終不能在整個行業(yè)內(nèi)運(yùn)行。軟件的可移植性差，可重用性差，共享性差。這決定了各個行業(yè)，甚至各個企業(yè)的“兩化深度整合”工作不能遵循完全統(tǒng)一的模型和方法。鋼鐵企業(yè)需要根據(jù)其發(fā)展?fàn)顩r和實(shí)際需求來確定如何實(shí)施信息化智能化建設(shè)項(xiàng)目。

2充分理解面對的困難和復(fù)雜

從鋼鐵行業(yè)來看，鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)品是一種工業(yè)的基本原料，但同時用戶的類型多種多樣，并且對整個社會的需求非常高。由于產(chǎn)品形狀，類型和規(guī)格的多樣性，鋼鐵的制造過程，制造設(shè)備和制造標(biāo)準(zhǔn)非常復(fù)雜。殷瑞鈺院士從三個方面分析了鋼鐵行業(yè)信息化、智能化的困難，即制造過程，鋼鐵企業(yè)和生產(chǎn)設(shè)備。具體來說，首先在制造過程方面具有復(fù)雜的物理和化學(xué)過程;整個生產(chǎn)過程中氣體，液體、固態(tài)多態(tài)共存/能量轉(zhuǎn)換的過程復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)所有數(shù)字化。而鋼鐵企業(yè)也是一個復(fù)雜的大型系統(tǒng)，存在著輸入的原料/燃料成分波動，并且外界還有很多隨機(jī)的干擾因素，因此很難直接數(shù)字化。最后進(jìn)程/設(shè)備之間的關(guān)系屬于異構(gòu)單元，異構(gòu)單元與動態(tài)耦合進(jìn)程之間存在非線性相互作用。匹配和調(diào)整參數(shù)復(fù)雜且易變，使數(shù)字化變得困難[2]。這些結(jié)論源于鋼鐵行業(yè)的特征，這些特征揭示了鋼鐵行業(yè)比其他行業(yè)更難以實(shí)現(xiàn)智能制造的復(fù)雜性和難度。

在這里我們舉一個例子，目前常見的信息化、智能化管理是基于虛擬映射和基于CPS框架的真實(shí)映射（數(shù)字映射，數(shù)字鏡像，數(shù)字孿生，數(shù)字孿生），但這些技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)對鋼鐵行業(yè)的全過程、全工序的模擬。因此如果需要這樣做，我們認(rèn)為可以選擇一個或兩個對應(yīng)設(shè)備或物理實(shí)體進(jìn)行試點(diǎn)和研究，并在準(zhǔn)確結(jié)果得到充分的分析之后，在進(jìn)行推廣，否則很有可能會造成大量的資金和精力的浪費(fèi)。以此為例，只有充分認(rèn)識到鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的復(fù)雜性和困難，才能避免轉(zhuǎn)移投資，避免投資和低價值項(xiàng)目。

3從細(xì)微處著手信息化智能化改革

數(shù)據(jù)收集，信息感知和信息集成都是信息化智能化集成的一部分。根據(jù)上面的分析，短期內(nèi)不要追求鋼鐵行業(yè)的所有數(shù)字化?？梢韵冗M(jìn)行一些流程上的信息互連，數(shù)據(jù)收集，信息感知和信息集成，并進(jìn)行基礎(chǔ)工作的改革創(chuàng)新。

我們認(rèn)為，中國鋼鐵行業(yè)不應(yīng)完全的、盲目的仿照外國的部分企業(yè)，直接追求全面的無人生產(chǎn)線，而應(yīng)該從實(shí)現(xiàn)簡單的智能化制造做起。同時絕不能將智能制造和替代工人混為一談。雖然在離散制造中已經(jīng)開始實(shí)施無人值守自動化生產(chǎn)線，但要明確的是離散制造是工業(yè)3.0類別的。當(dāng)前，針對鋼鐵等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)該指出的是建造和維護(hù)無人生產(chǎn)線的成本很高，要根據(jù)公司情況做出決定。如果公司的勞動力成本成為限制發(fā)展的主要矛盾，并且公司的自籌資金足夠，那么它可以承受當(dāng)前無人駕駛生產(chǎn)線的建設(shè)和維護(hù)。同時在其他的一些制造流程上，如原材料倉庫，成品倉庫等，由于公司本身的客觀需求而導(dǎo)致的無人操作減少的實(shí)現(xiàn)也無可非議。此外，應(yīng)使用機(jī)器人和智能設(shè)備來改善人們的工作環(huán)境，減輕人們的負(fù)擔(dān)，并使人們更加方便舒適。合格的鋼鐵公司智能化改革可以選擇進(jìn)行無人化生產(chǎn)試驗(yàn)并逐步進(jìn)行推廣分析，修正錯誤。而不能在不考慮公司自身?xiàng)l件的情況下一哄而上。這也是我們建議從細(xì)微處著手智能化改革的重要原因。

4結(jié)束語

我們相信在上面提到的三條建議，通過發(fā)展智能制造，將會改變目前落后的鋼鐵生產(chǎn)方式、淘汰落后的鋼鐵生產(chǎn)線設(shè)備、提升管理體系和環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的智能、高效、高質(zhì)、協(xié)同、綠色、安全發(fā)展的總體目標(biāo)，形成較完整的智能制造協(xié)同創(chuàng)新的技術(shù)體系和現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)體系，總體技術(shù)水平邁入國際先進(jìn)行列，滿足國民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域和國家重大工程建設(shè)的需求，為我國轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新發(fā)展和制造強(qiáng)國夢提供強(qiáng)大支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉文仲.關(guān)于中國鋼鐵工業(yè)智能制造的思考[J].冶金自動化，2018， （4）：1-6.

[2] 殷瑞鈺.關(guān)于智能化鋼廠的討論——從物理系統(tǒng)一側(cè)出發(fā)討論鋼廠智能化[J].鋼鐵，2017，（6）：1-12.