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鲁春丛:工业互联网推动钢铁行业高质量发展

工业互联网推动钢铁行业高质量发展
中国工业互联网研究院院长 鲁春丛
  钢铁行业是国民经济的重要基础产业,我国已建成全世界产业链最完备、规模最大的现代化钢铁工业生产体系,为建设现代化强国提供了重要支撑。习近平总书记指出:“要下大气力推动钢铁、有色、石化、化工、建材等传统产业优化升级,加快工业领域低碳工艺革新和数字化转型。”钢铁行业作为典型的流程制造业,生产流程长、场景复杂,对数字化转型需求迫切。随着工业互联网创新发展战略的逐步深入,钢铁行业已成为工业互联网融合创新的重要领域。
  一、“工业互联网+钢铁”的政策引导不断加强
  2021年12月,工信部等三部委印发《“十四五”原材料工业发展规划》,明确提出要“加速产业转型数字化”并对“推动工业互联网赋能”作出专门部署,要加快原材料工业互联网标识解析二级节点建设,打造原材料工业互联网平台,加快探索原材料工业与“5G+工业互联网”融合发展等。2022年2月,《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》指出,要“推进5G、工业互联网、人工智能、数字孪生等技术在钢铁行业的应用”。2022年4月,《工业互联网专项工作组2022年工作计划》进一步提出,要“制定钢铁行业工业互联网应用标准”。
  2021年11月,工信部发布《工业互联网与钢铁行业融合应用参考指南(2021年)》,这是第一个工业互联网与垂直行业融合应用的参考指南。《指南》基于工业互联网平台化设计、智能化制造、个性化定制、服务化延伸、数字化管理、网络化协同等六大典型应用模式,围绕钢铁行业转型需求,梳理形成20多个应用场景;充分融合钢铁行业原有信息化五级结构,形成工业互联网在钢铁行业的实施架构;系统性阐述了网络、标识、平台、安全的建设内容和具体实施路径。2021年,共有13家钢铁企业应用案例入围工信部“2021年工业互联网平台创新领航应用案例”,8家企业入选“2021年工业互联网试点示范项目”;涌现出南京钢铁5G全连接工厂、德龙钢铁“基于工业互联网的生产安全一体化管控”、河钢集团“基于工业大数据的钢材质量自动判定系统”、中天钢铁“基于服务型制造的工业互联网供应链解决方案”等试点示范项目。在工信部发布的第一批《“5G+工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践》中,华菱钢铁“远程设备操控”、鞍钢“机器视觉质检”、宝钢“设备故障诊断”、马钢“生产现场监测”等典型应用场景在列。
  二、“工业互联网+钢铁”的融合基础日益坚实
  工业互联网具有基础性、聚合性、融合性的特征。
  作为基础性技术,工业互联网是重要的新型基础设施,网络、平台、数据、安全四大功能体系建设快速推进。全国5G基站超155万个,高质量外网实现地市全覆盖。标识解析五大顶级节点建成并运行,二级节点超过180个。具有一定影响力的工业互联网平台超过150个,“综合型+专业型+特色型”平台体系初步构建。国家工业互联网大数据中心、分中心体系加速建设。安全监测范围覆盖14个重要工业领域。
  作为聚合性技术,工业互联网通过将物联网、5G、云计算、大数据、人工智能、区块链等数字技术深度集成,带动相关技术全面突破和迭代创新。工业芯片、5G工业模组、智能传感终端、时间敏感网络、工业PON、云PLC、边缘计算等关键技术研究、标准研制和产业化进程加速推进。部分5G工业模组售价下降至500元以下。5G网络切片技术已经实现端到端满足大部分工业应用场景的基本功能。相关国家标准已发布60项,R16、R17标准推动5G核心网技术行业应用能力不断增强。
  作为融合性技术,工业互联网将数字技术与行业特有的知识、经验、需求相结合,加速工业机理模型的汇聚沉淀,提升生产经营各环节数字化水平,也带动了产业链上下游协同高效运转。工业互联网创新应用已从研产供销服转向综合集成与系统创新,特别是向生产控制环节加速延伸。全国“5G+工业互联网”在建项目总数达到了2400个,形成上万个5G应用案例和20多个典型应用场景。
  三、“工业互联网+钢铁”的应用实践成果丰硕
  随着工业互联网在钢铁行业融合创新的不断深入,工业互联网将在钢铁行业数字化、网络化、智能化转型中发挥出越来越重要的作用,重点体现在降本、增效、提质、绿色、安全五个方面。
  在降本方面,宝钢利用工业互联网平台实现“一总部多基地”管控,实现上海宝山、武汉青山、南京梅山和湛江东山等基地间产销平衡、资源分配、协同制造,在提升效率的同时降低了经营成本。鄂钢构建了操业集控中心,通过连接200多套自动化系统,采集30余万个监控点,合并多个现场操作台、操作室,实现了吨钢铁耗降低70公斤。
  在增效方面,湛江钢铁与中国联通合作,基于“5G+工业互联网”打造智慧钢厂,利用5G超高可靠低时延特性,远程控制端到端时延降低至10毫秒级,实现智能头盔智能巡检、在线监测运维、设备远程控制、AI行为分析等典型场景应用。AR巡检故障排除率提升65%、在线监测故障预警率提升90%、运维时效提升50%、作用效率增加30%。
  在提质方面,鞍钢与中国移动合作,结合5G和工业互联网平台技术将企业的人、机、物、系统进行互联,实现了机器视觉质检。他们利用5G网络将采集到的冷轧现场4K/8K等高清图像数据回传至操作室平台,通过视觉AI分析能力对图像进行处理分析,完成表面缺陷实时检测。方案部署完成后,带钢常规缺陷检出率达95%以上,在线综合缺陷分类率超过90%,提高成材率的同时减少了停机时间。
  在绿色方面,天津钢铁建设超低排放全生命周期信息化系统,通过智能装备应用、精益现场管理、信息技术与集团业务的深度融合,提升了能源管控系统运行和协调效率,全年吨钢综合电耗、水耗同比降低14%和13%,回收转炉煤气同比增加2%。太钢通过碳数据管理平台,实现企业级碳数据管控和包含铁矿石等10余个产品在内的全生命周期碳足迹实时计算。
  在安全方面,中国电信在太钢和宝钢打造基于数字孪生的智能安防管理平台,通过嵌入5G定位+UWB室内定位,AI视觉进行人脸、轨迹识别,实现区域内人员、车辆、物料的精准管控,有效提高人员、物料、车辆的管理精度,电子围栏及防呆管理,室内最高精度可达±0.3米。首自信打造了首钢安全生产管理云平台,实现了隐患排查闭环治理、预测预警、风险分级管控、电子台账管理、重大危险源在线监控及预警、职业病危害防治与管理、应急管理等系统功能,最大限度降低由于人、物、环境和管理因素导致的设备故障,设备完好率提高了5%,设备故障率降低6%。
  还要看到,“工业互联网+钢铁”融合创新是一个长期、持续的过程,还存在诸多问题与挑战,比如企业数字化水平差异大,数字化人才储备少,工业互联网建设投入大、周期长等。这更加需要开展多方“团体赛”,不断深化高校、科研院所、企业间的协同创新,加速推动OT、IT、CT、DT深度融合,为制造强国、网络强国建设做出积极贡献。