摘要：為抓住新一輪科技革命和產業變革的發展機遇，近年來中國鋼鐵工業加大了信息化、數字化、網絡化、智能化的投入力度，行業數字化發展水平明顯提升，龍頭鋼鐵企業建立的數字化應用場景和智能車間、智能工廠不斷增多。未來，進一步推進我國鋼鐵工業數字化轉型，需要加快智能制造基礎建設，健全完善數字化轉型的行業標準體系，加速突破一批關鍵核心技術，提高鋼鐵工業數字化轉型的技術支撐能力。

關鍵詞：鋼鐵企業；數字化轉型；兩化融合指數；對策研究

一、研究背景

近年來，在新一輪科技革命和產業變革加速發展的推動下，包括數字產業和產業數字化在內的數字經濟獲得了快速發展，已經成為推動中國經濟從高速發展轉向高質量發展的重要途徑。在現代化經濟體系中，數字經濟已經成為新經濟、新動能、新模式發展之源。“十四五”時期和未來很長一段時期內，數字經濟將成為新常態下中國實施供給側結構性改革、推動新舊動能轉換發展戰略的重要引擎。

制造業是實體經濟的主體和立國之本，作為重要的基礎原材料產業，鋼鐵工業是中國制造業的一個重要組成部分。從投入產出的角度看，鋼鐵工業的主要投入品為鐵礦石、廢鋼，輔助投入品為焦炭、石灰石、能源電力等，產出品為各種類型的鋼鐵產品。從產業的工藝技術特點看，鋼鐵工業屬于典型的流程性工業，其產業鏈上下游礦石原料開采加工→煉鐵→煉鋼→軋鋼→鋼材深加工→鋼材應用之間技術工藝聯系緊密，相互依賴性很強，且生產工藝流程不可逆。從產業的經濟特性看，鋼鐵工業設備等固定資產投資規模大、沉淀成本高，屬于資本密集型重工業，達到一定的起始規模對鋼鐵工業的經濟效益狀況具有重要影響。近年來，由于受制造成本上升、產能過剩嚴重和節能降碳壓力大等多重因素的影響，中國鋼鐵工業企業既有的發展模式和盈利模式受到嚴峻挑戰。數據顯示，2022年前三季度，中國鋼鐵產量和鋼材出口量同比雙雙下降了3.4%，全國重點大中型鋼鐵企業中的虧損企業數量和虧損金額同比分別增加了7.8倍和53.8倍，全國重點大中型鋼鐵企業實現利潤總額同比下降了71.3%。面對如此嚴峻的局面，中國鋼鐵企業唯有加快推進數字技術與實體經濟的深度融合，加快企業的數字化轉型進程，方能大幅提升鋼鐵產業的生產效率和能源效率，降低生產成本和碳排放，加快推進鋼鐵工業質量變革、效率變革、動力變革。

二、鋼鐵工業數字化轉型的現狀

為了適應新一輪科技革命和產業變革帶來的制造業數字化、網絡化、智能化發展趨勢，近年來我國鋼鐵工業加大了信息化、數字化、網絡化、智能化方面的資金、技術、人才投入力度，2021年全年有超百億元的專項投資用于鋼鐵企業的數字化改造升級，鋼鐵企業數字化轉型進展加快，成效明顯。

（一）行業數字化水平明顯提升

近年來，中國鋼鐵企業以推進“兩化融合”為切入點，持續組織開展數字化轉型活動，鋼鐵企業的自動化、信息化、數字化、網絡化、智能化水平不斷提升。2018年，中國鋼鐵工業的兩化融合指數為51.2，關鍵工序數控化率68.7%，應用電子商務的企業比例超過50%。2020年，中國鋼鐵工業兩化融合指數達到54.3，關鍵工序數控化率達到64.6%，生產設備數字化率達到46.9%。2021年，中國鋼鐵工業兩化融合指數上升至59.9，關鍵工序數控化率達到70.1%，生產設備數字化率達到51.3%。與2015年相比，2021年中國鋼鐵工業兩化融合指數提高了19.4，行業數字化水平明顯提高，已初步扭轉了鋼鐵工業過去的“傻大黑粗”的行業形象。

（二）數字化應用場景不斷增多

目前，在政府和企業的雙重努力下，中國鋼鐵工業已形成平臺化設計、智能化制造、個性化定制、服務化延伸、數字化管理及網絡化協同6大應用模式，覆蓋幾十個典型應用場景，智慧礦山、智能車間、智能倉儲、智能在線檢測、智慧物流等數字化應用場景不斷增多，應用效果良好。例如，寶武集團對旗下的韶鋼上馬了智慧中心項目后，韶鋼建立了貫穿高爐、燒結、焦化、料場、能源介質的一體化智能管控平臺，實現了距離5公里以上的跨工序、跨區域、遠距離、大規模集控，使42個中控室精簡合并為１個集控中心，作業區由50個減至18個，大大提高了韶鋼的生產和管理效率。在工信部2021年智能制造優秀場景名單中，鞍鋼集團的“預測性維護與運行優化”項目及“智能倉儲”項目、首鋼集團的“智能在線檢測”項目、寶武集團的“工藝流程/參數動態調優”項目、華菱鋼鐵集團的“智能在線檢測”項目等14個項目躋身其中。

（三）龍頭骨干鋼鐵企業數字化轉型成效明顯

近年來，中國龍頭骨干鋼鐵企業積極擁抱數字化、網絡化、智能化，數字化轉型發展成效明顯，數字化轉型走在行業前列。由于數字化改造的成效，2022年初，寶武集團、德龍鋼鐵、南京鋼鐵、中天鋼鐵等鋼鐵龍頭企業入圍工信部2021年工業互聯網試點示范項目名單。目前，國內超過80%的鋼鐵企業已經在推動智能制造，鋼鐵龍頭骨干企業已基本完成產線級基礎自動化、過程控制系統、生產執行系統、制造管理系統自上而下縱向集成的四級體系。以寶武集團為例，寶武集團近年來持續推進“四個一律”，加快工業機器人、無人化行車、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈、5G、仿真、AR等新技術應用，寶武集團內的無人庫區、數字車間、黑燈工廠、智能企業不斷增多，尤其是上海寶山基地，不僅成功入選世界經濟論壇（WEF）的“燈塔工廠”，而且在全球范圍內率先實現了“一鍵煉鋼出鋼”。再如沙鋼集團創新實施“高端線材全流程智能制造新模式應用”智能化項目，投資4億元，對轉爐特鋼、開坯修模、棒線車間改造升級。項目建成實施后，生產效率提高31.5%，運營成本降低23.2%，單位產值能耗降低19.7%。隨著數字化改造的不斷推進，中國龍頭骨干鋼鐵企業的采選、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主要工藝過程已實現了磨礦分級作業的智能控制，燒結機的智能閉環控制，高爐操作的平臺化，轉爐煉鋼的全程自動化和精煉控制系統的智能化，數字化轉型成效明顯。

三、鋼鐵工業數字化轉型存在的問題

雖然近年來鋼鐵企業數字化轉型成效明顯，但是，由于鋼鐵產業鏈條層級多，生產流程復雜，物料管控難度提高，推動鋼鐵產業領域的數實融合依然面臨不小問題與挑戰，尤其是智能制造基礎薄弱、行業標準和應用場景建設滯后、關鍵核心技術缺失，已經嚴重制約了鋼鐵企業數字化轉型的順利推進。

（一）數字化轉型升級的行業標準和應用場景建設滯后

中國鋼鐵工業的數字化發展沒有普適性的標準和場景，影響了鋼鐵工業數字化轉型的深入推進。鋼鐵行業雖然規模龐大，各企業也都在做各種數字化轉型的努力，但此前進行的信息化改造多是基于不同的數據標準，這就容易產生信息孤島，制約數據價值的挖掘。與此同時，整個鋼鐵行業還沒有比較成功且具有普適性的數字化場景，使得鋼鐵企業之間數字化轉型的實踐差異非常大，且不確定性也非常大，制約了鋼鐵工業數字化轉型整體水平的提高。

（二）智能制造基礎有待夯實，廣度與深度有待拓展

目前，中國鋼鐵工業的冶煉智能控制系統模型對外在因素變化的適應性還比較差，且無法形成閉環控制。全流程計劃調度水平還有待加強，多數生產管控需要人工干預，產業鏈上下游、生產—能源—物流—營銷—服務的動態協同調度也有待提高。從廣度和深度來看，當前中國鋼鐵工業生產過程的數字化、智能化轉型發展主要集中在生產工藝優化、能耗降低、技術創新等方面，轉型發展的重點仍然是圍繞流程型智能制造、大規模個性化定制、遠程運維服務等方面，數字化技術手段對整個鋼鐵生產、經營、管理的全流程滲透率仍然較低，智能制造的廣度和深度都有待拓展。有數據顯示，截至2021年，中國還有近80%的冶金企業沒有實現系統集成。

（三）核心知識產權掌控不足，“卡脖子”問題還比較突出

當前，中國智能制造領域的關鍵技術及核心基礎部件仍依賴進口，核心專利技術也缺乏積累，鋼鐵智能制造關鍵共性技術突破乏力，尤其是工業互聯網數據集成技術、鋼鐵制造建模和仿真關鍵技術、鋼鐵生產流程多目標協同優化關鍵技術等方面“卡脖子”問題還比較突出。迄今為止，中國鋼鐵工業在信息系統和物理系統的開發、管理、集成方面，創新能力仍然比較薄弱，尚未形成產學研用高度協同的技術創新體制機制，原始創新研發的投入力度與投入效率都有待提高。

四、加快推進鋼鐵工業數字化轉型的建議

數字化轉型是產業發展模式的一次深刻革命，是一項長期的系統工程。加快鋼鐵工業的數字化轉型，提高中國鋼鐵工業的數字化發展水平，推動數字化、網絡化、智能化與產業發展深度融合，需要以問題為導向，以目標為牽引，依靠新型基礎設施支撐、網絡化共享和智能化協作，打造智慧服務新模式和第三方鋼鐵云平臺，構建鋼鐵行業智能制造標準體系，積極開展行業應用標準和關鍵共性技術的研究。

（一）健全完善行業數字化標準體系，發揮標準引領作用

數字化轉型，標準先行。規范的標準化工作是實現數字化轉型的重要基礎。當前行業標準制定的滯后尤其是數據標準的不統一已經在很大程度上妨礙了中國鋼鐵工業數字化轉型的順利推進。只有精確制定和應用鋼鐵工業數字化轉型行業標準，才能使上云上平臺的鋼鐵企業數據得到有效使用，激發數據要素的潛力，使鋼鐵工業的數字化轉型行穩致遠。為此，需要加強鋼鐵工業數字化標準研究，加快鋼鐵工業數字化標準體系建設，充分發揮鋼鐵工業協會等行業組織和鋼鐵龍頭骨干企業的主導作用，從鋼鐵工業的特點出發，建立健全統一數據規范、數據字典和數據語言體系，推動形成涵蓋智能化原料場、智能化燒結、智能化煉鐵、智能化煉鋼、智能化軋鋼、智能化產銷流的系統化標準，健全行業數字標準開放的相關制度，加強標準在鋼鐵行業落地應用，開發與鋼鐵產業生態圈相適應的技術和場景，提升鋼鐵產業數實融合的廣度和深度，以標準促進鋼鐵工業的數字化轉型升級。

（二）加快智能制造基礎建設，推進工業互聯網發展應用

工業互聯網、大數據、人工智能等新型基礎設施是鋼鐵工業數字化轉型的基礎條件。鋼鐵工業數字化轉型的實質就是要通過工業互聯網、大數據、人工智能等與鋼鐵行業生產過程中工藝流程、管理特點的緊密結合、無縫對接來推動鋼鐵工業降耗提質增效的高質量發展。要實現這一目標，需要在國家、平臺和企業三個層面共同發力。在國家層面，需要加大對數字“新基建”、工業互聯網平臺、工業智聯網建設推廣、兩化深度融合共性技術研發及產業化等工作的財稅支持力度，建立健全數據共享和流程互通機制。在平臺層面，要鼓勵頭部數字化企業積極開展面向鋼鐵工業的工業互聯網、工業智聯網平臺建設，開發普適性強、復用率高的基礎共性App、行業通用App和各類專用App，積極研究鋼鐵制造與工業互聯網、工業智聯網融合路徑，促進設備聯網上云、數據集成上云，為鋼鐵企業個性定制、智能生產、網絡協同、服務延伸提供全方位的服務支持。在企業層面，鋼鐵企業要在完善基礎自動化系統、生產過程控制系統、制造執行系統、企業管理系統四級信息化系統基礎上，抓住5G發展機遇，大力發展“互聯網+”模式，抓好設施數字化、生產智能化、協作平臺化這3個關鍵點，重新審視設計、采購、冶煉、軋制、銷售等環節流程，對一些不適應數字化生產方式的管理模式進行革新，為推動實現企業全產業鏈協同、全要素的高效配置，打造極致高效的智能工廠創造條件。

（三）加速突破一批關鍵技術，提高鋼鐵工業數字化轉型的技術支撐能力

加強關鍵技術攻關，加速科技成果產業化，提高自主創新能力，突破制約行業數字化轉型的冶金流程數字化在線檢測技術、鋼鐵復雜生產過程智能控制技術、物質流能量流協同優化技術、鋼鐵供應鏈全局優化控制技術等關鍵共性技術制約，需要政府和企業雙向發力。從政府的角度看，政府可以建立涵蓋鋼鐵工業的制造業數字化轉型專項資金，通過無償資助、貸款貼息、補助（引導）資金、保費補貼和創業風險投資等多種方式支持鋼鐵工業數字化制造關鍵技術研發、示范應用和產業化。從企業的角度看，鋼鐵企業應該加大對工業互聯網、工業智聯網數據集成技術、智能化建模和仿真關鍵技術、多目標協同優化關鍵技術等關鍵核心技術的研發投入力度，著力突破和發展高溫、高危、高污染環境復雜條件下的信息感知和數字化技術與裝備，多傳感器數據融合技術和智能軟測量技術，基于物聯網的設備在線故障診斷與預測維護技術，環保信息化檢測和在線監控技術，高爐過程多維可視化和操作優化技術，冶煉過程智能控制模型技術，坯凝固過程多維可視化和質量在線判定技術，生產流程優化用離線模擬和數字仿真技術，全流程質量動態跟蹤和質量管控技術，全生產流程的在線集成模擬和優化技術，采購生產銷售全局供應鏈優化技術等。只有突破這些“卡脖子”的關鍵核心技術，才能真正使中國鋼鐵的工業互聯網、工業智聯網平臺走在世界前列，才能真正實現中國鋼鐵制造由大變強的轉變。

五、結論

每一次技術的變革都將帶來深刻的社會變革，有的企業順勢而變歷久彌新，也有的企業因循守舊如昨日黃花。在數字經濟蓬勃發展的背景下，推進數字化轉型是實現鋼鐵產業發展高端化、綠色化和安全化的必由之路，也是提升鋼鐵企業質量效益和競爭力的重要途徑。當下，許多鋼鐵骨干龍頭企業早已開始了數字化轉型的探索，并取得了顯著的成績，這說明當高速發展的鋼鐵企業遇到行業產能過剩和“雙碳”的瓶頸約束時，主動向高質量發展才是生存之本，興旺之基，而技術創新在這個過程中將扮演重要的角色，許多關鍵核心的行業數字化技術尚待突破。鋼鐵企業應當抓住機遇，突出創新驅動引領，深度推動企業內各領域的數實融合，打造智慧鋼鐵，加快培育企業核心競爭力和新的增長動能，方能在日趨激烈的市場競爭和嚴酷的市場需求環境中立于不敗之地。

【本文系中國社會科學院高端智庫項目“我國鋼鐵產業鏈供應鏈安全研究”基金項目研究成果之一】

（作者系中國社會科學院工業經濟研究所執行研究員）

返回列表