劉獻(xiàn)東
數(shù)字化雖然是幾十年前就有的概念,但是在工業(yè)4.0時代得到了更快發(fā)展。特別是歐盟于2020年3月10日發(fā)布了“歐洲工業(yè)新戰(zhàn)略”,明確了歐洲工業(yè)新戰(zhàn)略的未來愿景:具有全球競爭力和世界領(lǐng)先地位的工業(yè)、為氣候中和鋪平道路的工業(yè)、塑造歐洲數(shù)字未來的工業(yè)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型也是歐盟“綠色新政”的關(guān)鍵舉措。
9月份,歐盟主席馮·德·萊恩在歐洲議會全體會議上指出,必須推動“歐洲的數(shù)字化十年”轉(zhuǎn)型變革,制訂一個“歐洲數(shù)字化的共同計(jì)劃”,并明確2030年的發(fā)展目標(biāo)。她認(rèn)為,未來5年,全球工業(yè)數(shù)據(jù)量將提高兩倍,隨之而來的機(jī)遇也將增加4倍。目前歐洲80%的工業(yè)數(shù)據(jù)從未被使用過,存在嚴(yán)重的浪費(fèi)問題,而數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)將是歐洲工業(yè)轉(zhuǎn)型的強(qiáng)大引擎,這也是基于“Gaia-X”構(gòu)建歐洲云增加歐洲數(shù)據(jù)主權(quán)的原因之一。歐盟工業(yè)界還將同時關(guān)注人工智能等技術(shù)的開發(fā)、數(shù)據(jù)連接等基礎(chǔ)建設(shè)問題。
值得關(guān)注的是,歐洲鋼鐵行業(yè)的“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”和“低碳冶金技術(shù)革命”兩個主旋律是交織并存的。在零排放領(lǐng)域,數(shù)字技術(shù)也將發(fā)揮重要作用。如“氫基直接還原鐵工藝技術(shù)”的領(lǐng)先者意大利特諾恩集團(tuán)(Tenova)和微軟在工業(yè)4.0方面展開合作,借助微軟的Azure平臺針對鋼鐵行業(yè)的創(chuàng)新解決方案,聯(lián)手創(chuàng)新冶金行業(yè)。
歐洲鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)
在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中,有4個重要的杠桿:數(shù)字化數(shù)據(jù)、自動化、連接性、數(shù)字客戶訪問。同時,數(shù)字化轉(zhuǎn)型要面臨以下4個維度的挑戰(zhàn),以實(shí)現(xiàn)所有系統(tǒng)和生產(chǎn)單元的集成:
“垂直集成”,即從傳感器到ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)系統(tǒng)經(jīng)典自動化級別的系統(tǒng)集成。
“水平集成”,即整個生產(chǎn)鏈中的系統(tǒng)集成。
“生命周期集成”,即從基礎(chǔ)工程到退役的整個工廠生命周期的集成。
“橫向集成”,即基于鋼鐵生產(chǎn)鏈之間的決策,涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面。
歐洲工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的框架
歐洲工業(yè)4.0中包含以下3種不同的制造模式。
第一種:智能制造(IMS),采用先進(jìn)的制造技術(shù)和信息,以優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)過程。第二種:基于物聯(lián)網(wǎng)的制造,它依賴于開發(fā)和利用智能制造對象(SMO)。第三種:云制造。
筆者對歐洲鋼鐵行業(yè)“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”的相關(guān)概念解釋如下:
“數(shù)字化”是指將交互通信、業(yè)務(wù)功能和業(yè)務(wù)模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式?!皵?shù)字化”促進(jìn)了將數(shù)字技術(shù)集成到業(yè)務(wù)領(lǐng)域中?!皵?shù)字化轉(zhuǎn)型”重要的不僅僅是從“模擬”到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和文檔的簡單轉(zhuǎn)換,而是創(chuàng)建業(yè)務(wù)流程之間的網(wǎng)絡(luò)、高效率的界面、集成化的數(shù)據(jù)交換和管理。
“工業(yè)4.0”是基于過程操作中的新互聯(lián)技術(shù),涉及互操作性、信息去中心化、實(shí)時數(shù)據(jù)收集以及增加的靈活性,這4點(diǎn)也是第四次工業(yè)革命的主要方面。“工業(yè)4.0”一詞在德國政府的“高科技2020戰(zhàn)略” 的倡議中首次使用。與“工業(yè)3.0”相比,在“工業(yè)4.0”中,設(shè)備可自動運(yùn)行而無需人工干預(yù)或非常有限的人工干預(yù)。特別是增強(qiáng)的自動化和與網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS)的連接性,包括能夠自動交換信息、觸發(fā)動作并相互獨(dú)立控制的智能機(jī),存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施。此外,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IOT)可以交換由實(shí)時工作的傳感器提供的信息,通過開發(fā)預(yù)測模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜胤?wù)器或云服務(wù)器。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以在早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)測系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的異常情況,以及根據(jù)“預(yù)測性維護(hù)”范式用大數(shù)據(jù)預(yù)測關(guān)鍵部件的剩余壽命,最終實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)鏈中的產(chǎn)品高質(zhì)量管理。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型是第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵環(huán)節(jié),大量新的使能技術(shù)(KETS)將得以應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)(IOT)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)、人工智能(AI)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)、新一代傳感器、機(jī)電一體化和高級機(jī)器人技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、3D打印、數(shù)字孿生、機(jī)器對機(jī)器(M2M)通信等均包括在內(nèi)。通過這些技術(shù)的應(yīng)用,以及更高層面的互聯(lián)合作、資源共享,開拓新的商業(yè)模式。
支撐歐洲鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的
3類主要研究項(xiàng)目
第一類是研究活動數(shù)字化和使能技術(shù)的開發(fā)項(xiàng)目,包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算、自組織生產(chǎn)、生產(chǎn)線模擬、信息物理系統(tǒng)(CPS)、智能供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)、垂直和水平整合、預(yù)測性維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全、增強(qiáng)的工作維護(hù)和服務(wù)、物流車自動駕駛、知識管理的數(shù)字化。
第二類是“煤炭和鋼鐵研究基金”資助的研究項(xiàng)目,最活躍的參與者包括:德國BFI、瑞典MEFOS / KIMAB、意大利RINA CSM、 圣安娜(Sant’Anna)、蒂森、安米、塔塔、蓋爾道(Gerdau)、奧鋼聯(lián)、普銳特(PRIMETALS)和西馬克(SMS Siemag)、達(dá)涅利。
第三類為歐洲針對鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化和低碳技術(shù)的其他資助計(jì)劃。如“第七框架計(jì)劃”(FP7)(2007–2013)及其后續(xù)版本“歐洲地平線計(jì)劃”Horizon 2020(2014–2020)。這些項(xiàng)目大多數(shù)是在2014年至2017年之間啟動的。部分項(xiàng)目包括:DISIRE、CoPro、FUDIPO、MORSE、RECOBA和COCOP等。在工業(yè)4.0概念提出之前,這些鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的項(xiàng)目就已經(jīng)開始運(yùn)行。
《中國冶金報(bào)》(2020年12月25日 02版二版)