冶金工业规划研究院党委书记、总工程师，俄罗斯自然科学院外籍院士 李新创：“双碳”背景下，钢铁行业数字化发展与思考 | WISE

2021年12月13日，36氪“WISE 2021中国数字化创新高峰论坛”在上海浦东新区香格里拉酒店举办，聚焦以能源、零售、智能制造、金融和企业服务等十个领域数字化转型标杆企业为代表的「数字化行业变革者」及以数字化技术和解决方案提供方为代表的「数字化行业创新者」，共同探索新形势下中国企业数字化转型新路径，讲好中国数字化转型的新故事。

如今中国数字经济增速全球第一，2020年规模已近5.4万亿美元。"十四五"规划纲要提出，到2025年，中国数字经济核心产业增加值占GDP比重达到10%。中国14亿人口超大体量的市场，造就了中国产业的完整性与独特性。凭借数字化创新，中国公司将有机会成为改变全球竞争格局的关键力量。

在WISE2021中国数字化创新高峰论坛中，冶金工业规划研究院党委书记、总工程师，俄罗斯自然科学院外籍院士李新创以《“双碳”背景下，钢铁行业数字化发展与思考》为主题，分享了以下重点内容：

1、攻坚关键技术，实现科技自立自强。加强关键技术攻关，加速科技成果产业化，积极联合高校、科研院所等开展产学研用协同创新，提高自主创新能力。突破行业智能制造关键共性技术，如智能化建模技术与求解方法，全流程一体化调度技术与质量管控技术，高温、高危、高污染环境复杂条件下的信息感知和数字化技术与装备，实现新技术不断革新和创造。

2、加强工业互联网建设，提高行业竞争力。搭建行业级工业互联网平台：通过平台共享，向服务型制造转型，带动数字化变革。加快工业APP的开发应用：面向企业关键业务环节，开发普适性强、复用率高的基础共性APP、行业通用APP和各类专用APP。构建基于互联网平台的生态体系：整合或组建工业设计、科技开发、管理咨询、信息技术服务等专业化企业，扶持创新。

3、加强标准化建设，发挥标准引领作用。加强行业关键技术领域标准研究，在新一代信息技术应用前景广阔的领域积极部署技术研发、标准研制与产业推广，加强标准在钢铁行业落地应用。企业提高标准意识，积极开展标准化建设工作，以标准化思维推动企业技术创新和管理模式创新，以标准促进企业智能化转型升级。

4、携手钢铁智能服务生态进化：积极联合高校、科研院所等开展产学研用协同创新，提高自主创新能力。联合钢铁企业CIO、上下游供应链等开展CIO高峰论坛，提高行业生态圈协同能力。

WISE 2021中国数字化创新高峰论坛

以下为嘉宾演讲实录，经36氪编辑整理

尊敬的各位朋友，因为疫情的原因，我只能通过视频的方式跟大家作些交流。我交流的题目是《“双碳”背景下，钢铁行业数字化发展与思考》。

主要分以下三个部分：钢铁行业两化融合发展历程；钢铁行业数字化发展新问题与新要求；钢铁行业数字化新思考与新实践。

第一部分：钢铁行业两化融合发展历程。

随着数字化、智能化不断深入，国家陆续出台了很多加快数字化智能化发展的政策，助力钢铁行业实现“双碳”目标。

今年《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中，特别强调要制定能源、钢铁、有色金属、石化化工、建材、交通、建筑等行业和领域碳达峰实施方案，加快推进工业领域低碳工艺革新和数字化转型。

工信部的《“十四五”智能制造发展规划》中也明确提出，要坚定不移地以智能制造为主攻方向，推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变，以“鼎新”带动“革故”，提高质量、效率效益，减少资源能源消耗，畅通产业链供应链，助力碳达峰碳中和。所以，从中央和中央部委的政策文件上，都强调了我们要通过数字化、智能化促进“双碳”目标的实现。

两化融合是智能制造的基础，流程工业信息化五级架构为钢铁行业两化融合建设提供了参考模型，是钢铁企业智能制造的重要载体。

从钢铁行业两化融合发展历程来看，有以下几个阶段：一是初建阶段：企业建厂的初期，随着产线的建设，企业会同步引入基础自动化系统和过程控制系统。二是起步阶段：根据业务的需要，企业逐步引入了一些部门级的应用，如财务系统、人事系统、供销系统等，后来随着业务和技术的不断发展，有些企业又引入了基础计质量，OA等软件系统。三是集成阶段：在2000年左右，一些大型国有企业开始实施大规模的ERP项目，同时配套建设主要产线的MES系统等，民营企业起步较晚，但是目前与国有企业已基本形成并驾齐驱之势。四是平台阶段：从2010年至今，行业开始推行能源管控中心、电子商务等平台式应用，基本形成了五级架构体系。

总体来讲，钢铁行业在两化融合方面取得了一定的成效，可以体现在几个方面：

第一，钢铁行业两化融合的水平在显著提升。据《中国两化融合发展数据地图（2020）》数据显示，2020年我国冶金行业两化融合指数达到54.3，较2015年增幅达13.8%，荣程钢铁、德龙钢铁、石横特钢等民营钢铁企业也纷纷开启两化融合发展道路，逐步搭建钢铁智能制造基础框架体系。

第二，无人化应用逐步开展。部分企业在焊接、切割、喷漆、测温、扒渣捞渣等作业强度大、作业环境恶劣、人员安全风险大，以及质量检测、温度测量及样品检验等标准作业环节，开展“机器换人”。工业机器人、无人天车、无人堆取料机、立体仓库等在宝武集团、首钢集团、柳钢集团、南京钢铁等多个企业得到应用。

第三，试点应用取得突破。钢铁行业在数字矿山、智能车间、智能工厂等领域，打造了9家智能制造试点示范和5个智能制造新模式，以及多个工业互联网试点示范和大数据产业发展试点示范。宁波钢铁、首钢迁钢等企业利用大数据与人工智能等技术，积极探索动态排产、能耗预测、决策优化等创新应用。

第四，两化融合生态圈已初具规模。钢铁企业培养了一批专业的两化融合人才队伍；行业内“产学研用”融合发展模式已经基本形成，提供了创新合力；特别是冶金工业规划研究院举办的“钢铁行业CIO高峰论坛”围绕钢铁企业数字化发展重点关注领域，构建开放共赢的合作生态圈，推动行业转型升级，已经先后在唐山、无锡、深圳与华为、雪浪云、腾讯成功举办，获得了业内热烈反响。

第二部分：钢铁行业数字化发展新问题与新要求。

钢铁行业数字化发展还存在着很多问题，经过我们认真梳理，主要分以下三个方面：

第一，企业智能制造基础不牢，信息孤岛现象严重。当前，我国冶金行业智能制造水平参差不齐，大部分企业仍然存在数据自动采集率不高、信息孤岛现象严重、系统功能不完善等问题。冶金行业两化融合水平仍低于制造业平均水平，根据2021年第一季度统计数据显示，25.4%的企业处于起步建设阶段，53.3%的企业仅实现单项覆盖，即近80%的冶金企业尚未实现系统集成。

第二，工业机理复杂度高，数字化模型构建难度大。钢铁行业工艺过程复杂、部分机理不清晰，叠加设备通信协议众多、数据采集困难等影响，在机理建模方面尚未实现有效突破。特别是行业间出于竞争考虑，很少有企业愿意把自己的数字建模经验共享出来，进一步阻碍了数字化建模的步伐。

第三，核心知识产权掌控不足，原始创新应用比例不高。当前，我国智能制造领域的关键技术及核心基础部件仍依赖进口，在核心专利技术领域也缺乏积累。我国钢铁行业在信息系统和物理系统的开发、管理、集成方面，创新能力仍然较弱，尚未形成以产学研用为主的创新研发体系，原始创新研发积极性不高，政策扶持力度有待加强。

结合行业发展、政策引领等因素，对钢铁行业数字化发展我们总结了以下三方面的要求：一是要提升企业数据中心、新型通信等信息化基础设施能效水平。二是要加快推动互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信（5G）等新兴技术与钢铁产业深度融合。三是要健全钢铁行业能耗统计监测和计量体系，加强重点用能单位能耗在线监测系统建设，构建钢铁行业碳足迹基础数据库，对高耗能设备进行动态耗能监测与能耗分析，建立具有能源计划、评价、平衡与预测模型的能源管理中心，提升能源使用效率和管理水平，助力钢铁行业实现节能、降碳。

第三部分：钢铁行业数字化新思考与新实践。

我们认为“十四五”是钢铁行业数字化快速发展的关键时期。钢铁行业要紧抓数字化发展浪潮，对此，我们有几点思考跟大家交流。

首先是攻坚关键技术，实施科技自立自强。加强关键技术攻关，加速科技成果产业化，积极联合高校、科研院所等开展产学研用协同创新，提高自主创新能力。突破行业智能制造关键共性技术，如智能化建模技术与求解方法，全流程一体化调度技术与质量管控技术，复杂环境下的信息感知和数字化技术与装备，实现新技术不断革新和创造。

其次是加强工业互联网建设，提高行业竞争力。搭建行业级工业互联网平台：通过平台共享，向服务型制造转型，带动数字化变革。加快工业APP的开发应用：面向企业关键业务环节，开发普适性强、复用率高的基础共性APP、行业通用APP和各类专用APP。构建基于互联网平台的生态体系：整合或组建工业设计、科技开发、管理咨询、信息技术服务等专业化企业，扶持创新。

第三个方面是加强标准化建设，发挥标准引领作用。加强行业关键技术领域标准研究，在新一代信息技术应用前景广阔的领域积极部署技术研发、标准研制与产业推广，加强标准在钢铁行业落地应用。企业提高标准意识，积极开展标准化建设工作，以标准化思维推动企业技术创新和管理模式创新，以标准促进企业智能化转型升级。

最后跟大家分享几个由我们冶金工业规划研究院实施的几个案例。

第一个是我们在首钢迁钢实施的煤气预测与调度优化系统。因为煤气的产生和消耗具有不稳定的特点，通过人工经验对煤气进行调度很难实现全局的最优化，煤气平衡预测与调度系统是在考虑煤气的目标质量和数量的基础上，通过产生和消耗预测模型以及动态调整模型对系统进行平衡优化，避免煤气不足或过剩，提高煤气利用效率，实现节能降碳。

实施效果：预测曲线图对比过去时段的实际数据和预测结果，展示未来时段的燃气产生\消耗情况；预测燃气产生\消耗量准确率达到85%以上；对燃气相关设备指标和产生\消耗燃气情况进行实时监测；实现实时生产情况监测：历史产生/消耗燃气情况、生产计划、生产实绩，设备运行状况；实现生产调度计划自动生成、分析、优化、管理。

第二个是我们在德龙钢铁实施的案例，今天仅以工业数据中心和环保指挥中心智能管控平台为例为大家介绍。

工业数据中心：以实时数据库为基础，提供实时工艺监控，关键过程历史曲线分析等功能，为工艺优化提供数据基础；对各生产工序的工艺参数集中监视，满足集中管控的需求，使用户在办公室可以了解各生产工序现场实时情况；为生产部门提供及时准确的现场实时运行信息，用于指导生产；打通数据通讯链路，实现从下到上的数据流通和覆盖。

环保指挥中心智能管控平台：集有组织排放、无组织排放和现场管控为一体，实现环保智能化管控。

第三个是我们在宁波钢铁实施的钢轧一体化系统。优化排产是行业长期、共性难题，是智能制造领域的核心问题，基于物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，围绕宁钢计划与生产两大主线，结合生产业务需求，建立产销模型、钢轧模型及生产实时调度模型，并基于元启发式和规则启发式智能优化算法进行求解，实现从销售接单到生产执行的智能化管控。在有限资源下，寻求供给与需求之间的平衡规划，快速得到最有效的全流程计划方案。

宁钢自该系统成功实施以来，以钢轧一体化计划为核心驱动力，客户端为拉动力，实现产品全生命周期内最佳循环的最佳经济运行链条，取得了良好的经济效益和社会效益。中国金属学会对该项目组织召开了科技成果评价会，经评价，该项目科技成果达到国际先进水平。

最后一个跟大家分享的实践案例是河北瑞丰钢铁减污降碳增效平台。以我们提出的“C+4E”为核心：以提高碳生产率（Carbon Productivity）为核心，实现节约能源（Energy Saving），提高经济效益（Economic Efficiency)，环境协同治理（Environment Friendship），构建形成钢铁生态产业链（Eco-industrial chain）。建立完整的减污降碳的增效平台不仅包括碳排放数据信息管理、减排策略，也包括常规的污染物的协同管控。

通过我们的实践，企业能够有效地实施减污降碳协同管理，特别是在超级排放基础上利用最优化的策略，同步实施降碳减污。

数字化不仅能够帮助钢铁企业建立系统的节能降碳体系，而且能够为企业建立高水平的管控平台。这对钢铁企业的发展十分重要。及时响应政府的监管，满足客户的可查可证的要求，同时实现数据综合分析结果的集中展现和统一管理，进而来提高整个企业的管理效率。同时，分权限还可以提供不同层次的碳排放业务的功能窗口，来实现业务数据的快速互通，真正助推企业的节能、绿色、高质量的智能化发展。

总体来说，我们认为“十四五”期间，数字化、智能化一定会助推钢铁行业真正地实现高质量发展。

这是今天跟大家作的交流，有不当之处请批评指正。总体而言，冶金工业规划研究院一定会助力钢铁行业更好发展。谢谢大家！