郭朝晖:探索钢铁行业的智能化转型之路

作者:曹银平
  点击数:397  发布时间:2016-11-30 16:10
随着《中国制造2025》的出台,智能制造成为中国制造业未来发展的重要方向。智能制造背景下,钢铁行业也面临重新洗牌的危机,但危机往往蕴藏着新的机遇。国家的扶持和新一代信息技术的发展为钢铁行业实现智能制造创造了前所未有的时机。本期记者特别专访宝钢股份研究员郭朝晖博士,请他谈谈智能制造背景下我国钢铁行业的未来发展方向。
关键词:ICT ,智能制造 ,钢铁

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郭朝晖(1968-),男,山东济南人,教授级高工,宝钢研究院首席研究员。长期从事过程控制、数据分析与建模、信息化系统的开发与研究工作。曾担任中国工业与应用学会副理事长,中国现场统计学会理事,上海市人工智能学会理事,上海市工业与应用数学学会常务理事。著有《管中窥道:技术创新的观念与方法》。现为上海交通大学、东北大学、浙江大学兼职教授或博导。

随着《中国制造2025》的出台,智能制造成为中国制造业未来发展的重要方向。智能制造背景下,钢铁行业也面临重新洗牌的危机,但危机往往蕴藏着新的机遇。国家的扶持和新一代信息技术的发展为钢铁行业实现智能制造创造了前所未有的时机。本期记者特别专访宝钢股份研究员郭朝晖博士,请他谈谈智能制造背景下我国钢铁行业的未来发展方向。

《自动化博览》:您认为钢铁企业在向智能制造转型的过程中,亟待解决或改进的关键问题有哪些?

郭朝晖:很多年之前有“多、快、好、省地建设社会主义”的口号,现在看来这四个字是有先后次序的。30年前,高档的钢铁产品、甚至是普通钢铁产品都是供不应求的,那时我们关注的是产量、作业率。钢铁行业属于大工业生产、自动化水平要求很高,这也意味着钢铁产线的投资巨大。所以,造成当年供不应求的背景是资本投入不足。所以,当投资不再是瓶颈的时候,钢铁产量就有条件迅速增加。基础建设和汽车等下游行业的发展,也为钢铁的需求提供了巨大的市场。在大约20年的时间里,中国钢铁产能从1亿吨上升到10亿吨以上、粗钢产量大约是世界的一半。这时,大部分钢铁品种开始供过于求了。最近,随着经济发展速度的放缓、市场对钢材的需求降低。于是,钢铁行业成为“供给侧改革”政策中要求压缩产能的重点行业。

其实,如果从更大的时空尺度看问题,产能过剩早已不是新鲜事。中国钢铁产能在过去的几十年里一直面临周期性产能过剩。只是适逢中国经济腾飞时期,这些过剩产能往往被迅速增长的需求消化,受到的关注度相对较低。但是,这一次确与以往不同,从环境、资源、市场各个方面都遇到了瓶颈,为此钢铁行业的产能过剩问题愈发严重。但是,如果放眼世界,产能过剩的现象在发达国家也发生过。其中,日本人在40年前就提出“好字当头”的理念:产能过剩之后追求的应该是高质量。当竞争进入到微利阶段之后,越来越多的企业开始重视“精益生产”。有时候,省下1%的成本也能和利润处于同一个量级上、成为利润的重要来源。

我认为,智能制造更多强调“快”的内涵。也即快速响应市场的变化和用户的需求。这种“快”不仅是针对普通产品的交货期,往往还要针对用户的特殊要求。而这种需求应该是下游用户不断提升创新能力导致。这种“快”,是以“多”、“好”、“省”为基础的,不可能指望“一快遮百丑”。

理顺上述逻辑之后,可以清楚地分析中国钢铁行业面临的问题。

我国钢铁业度过了产能不足的阶段,“多”的问题已经解决。但是由于发展过快,对“好”、“省”下得功夫不够。现在要进入“快”的阶段,需要同时补上“好”和“省”这两课。从某种意义上看,提高质量、降低成本是钢铁企业永恒的主题,任何企业都会重视“好”和“省”。但是,国内很多企业往往不是靠管理和技术解决矛盾,而是简单地调整“平衡点”,为降低成本而降质量或者为提高质量而牺牲成本。这种“翻烧饼”的做法可以应对短期的经济周期,却难以实现技术和管理水平的实质性提升。所以,在推进智能制造的同时,抓紧“补课”是亟需解决的问题。另外,考虑到我国环境资源的约束不断加强、劳动力价格的不断上升,“省”字的内涵应该更多地包含减少人工、降低能耗等内涵。

《自动化博览》:现今各钢铁企业都在积极探索适合自身的智能化转型之路,您认为我国钢铁企业应该从哪些方面入手来推动智能制造战略的有效落地?

郭朝晖:钢铁行业是自动化程度较高的行业之一。我国有多家现代化的钢铁企业,不仅设备先进,信息技术也是领先的。众所周知,“个性化定制”是工业4.0的标志性特征。我国部分先进钢铁企业在20多年前就实现了“个性化定制”。当然,这种情况的发生与钢铁行业的特点有关。鉴于这种情况,有些人感觉钢铁工业的智能制造似乎无路可走了。

但是,具备个性化生产的能力只是“工业4.0”的一个侧面。个性化定制有很多负面问题,如质量变差、库存变大、能耗增大、浪费增加等。具体到钢铁行业,交接坯、质量余材就很典型。工业4.0后半程的重点之一应该重点解决这些负面问题。过去,人们主要强调通过集约化生产、大规模定制的方法解决这个问题,我认为,在智能制造时代,钢铁行业还应该强调“个性化服务”。另外,即便某些钢铁企业已经实现了“个性化定制”,现实中还是有很多约束。比如,供货对象一般只适合比较大的客户。面向中小客户,将是未来钢企必须考虑的问题。而要解决这个问题,也会带来很多挑战,不仅要提升制造环节的智能化程度,也要提升服务的个性化程度。

钢铁行业是自动化程度比较高的行业。但是与国外先进企业相比,我们的人均产钢量还有较大的提升空间。随着劳动力成本的提升,必须关注自动化水平的进一步提高,不仅包括体力劳动的自动化,还应该包括知识的自动化。冶金部原总工程师殷瑞钰院士曾经提出:智能制造搞CPS不仅要关注Cyber还要关注Physical。我非常赞同这个观点。与典型的离散制造业相比,钢铁流程并非是完美无缺的、是个能量不断耗散的过程。很多企业的生产流程存在重大问题。即便是在智能制造时代,也必须重视流程和设备这些基本问题。

《自动化博览》:如今物联网、大数据、云计算等新一代信息技术迅猛发展,这是否给钢铁行业带来一些机遇和挑战,主要表现在哪里?您认为应如何应对?

郭朝晖:在我看来,推动智能制造技术的基本动力是包括物联网、大数据、云计算在内的ICT技术。对钢铁行业而言,这些都是机遇,但如果别人抓住了机遇而我们没有抓住,机遇就变成了挑战。我们实现智能制造,关键是要创造价值。ICT技术为钢铁行业带来了新的价值创造路径。即加强协同和共享。其中,协同不仅包含部门内部,更包含企业之间、乃至整个供应链;共享则涉及物质资源、知识、信息以及人才的共享。通过协同和共享,可以提高效率、降低成本、避免质量问题的产生,快速应对市场的变化。我认为,智能制造的大逻辑就是这样。

然而,无论是协同还是共享,都不是一个部门内部的事情。对一个企业来说,如果没有统一的顶层设计,协同和共享是不可能实现的。为了便于协同和共享,常常涉及到部门之间的业务整合、企业间商业模式的创新、市场定位的改变。这就是所谓的转型。只有这些前提条件搞好了,技术才能发挥作用、创造价值。但是,要把这些前提条件搞好,公司的高层必须有自己的思路。所以,如果把智能制造单纯看作技术人员的事,是注定要搞偏的。这是一个很严峻的挑战。

《自动化博览》:在中国经济“新常态”的发展趋势下,钢铁企业面临哪些难题?您如何看钢铁行业的未来发展?

郭朝晖:从长远来看,市场增长可能会面临停滞乃至萎缩,这或许是最大的挑战。几年前我曾预言:部分经营差的钢铁企业可能要被淘汰出局,现在看来,这个预言已经成为现实。第二个挑战来自于环境保护。随着人们环保意识的日趋强烈,对钢厂的要求越来越高。更有甚者,钢厂往往被当做环境问题的替罪羊,首先受到冲击。第三个挑战是劳动力成本的上升。由于钢厂的工作环境相对较差,招工的压力也会越来越大。面对市场的挑战和激烈的竞争,只有通过创新才能解决问题。物竞天择适者生存,只有创新能力强的企业才能生存下去。有研究机构指出,未来90%的技术创新与ICT技术有关。这大概是钢厂必须重视智能制造的原因。

环境问题,需要做两个方面的工作。一方面,钢铁企业内部,必须加强环保的投入和研发,确保达标排放并让指标越来越好。同时还要研究钢企如何与城市共生的问题。钢铁厂能产生污染,但同时也能消除污染,如利用钢厂的设备,能够消纳城市产生的各种垃圾,有利于城市的环境保护。另一方面,还要制约对钢企的妖魔化。我们知道某些城市把钢企移走了,其污染仍然是日趋严重,而国外的一些钢企距离城市很近,环境仍然很好。对于劳动力成本上升的问题,同样应该通过推进自动化、智能化来解决。韩国浦项曾经提出一个目标:将来要建设无人值守的智能化工厂。在我看来,这可能是钢铁行业实现自动化和智能化的终极目标。

我相信,钢铁行业面临众多挑战,但前途依然光明。在可以预见的未来,钢铁作为“工业的骨骼”,其良好的性价比、充足的储量都是其他材料无可代替的。随着钢铁生产技术的进步,钢铁的性能不断提升,将为钢铁企业的未来带来曙光。在有些场合,只要用过去几分之一厚度的钢板,就可以达到相同的质量要求。另外,从材料的全生命周期来看,钢铁是一种节能环保的绿色材料,只要经济条件允许,在很多场合可以大范围地代替水泥、塑料乃至其他金属材料,促进全社会环境质量的上升。只要我们坚持创新,钢铁行业将会长久地伴随着人类实现新的发展。

摘自《自动化博览》2016年11月刊

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