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钢铁智能制造行业深度调研与投资趋势预测bob手机网页版登录入口

2023-11-11 阅读次数:

  钢铁智能制造市场形势的变动会造成增长波动,也为产业升级提供了重要机遇。今年以来,钢铁企业着力推进研发创新、智能制造、绿色转型,高端化、智能化、绿色化水平稳步提升。

  《钢铁行业稳增长工作方案》提出,2023年,钢铁行业供需保持动态平衡,全行业固定资产投资保持稳定增长,经济效益显著提升,行业研发投入力争达到1.5%,工业增加值增长3.5%左右;2024年,行业发展环境、产业结构进一步优化,高端化、智能化、绿色化水平不断提升,工业增加值增长4%以上。

  当前,中国钢铁产业正处于发展的换挡期,以规模效益为代表的旧动能已经开始显得有些动力不足。只有整个产业链不断向高端迈进,中国钢铁产业才能在未来的发展过程中获取新的动力。

  未来钢铁行业的竞争将不再是价格的竞争,而是效率和质量的竞争。要想实现生产质量和效率的大幅提升,对于钢企而言,除了提升装备水平,夯实自身转型升级的硬件基础之外,更多的是要从制造向智能制造方面转型。在笔者看来,智能制造是中国钢铁企业迈向高端的催化剂,同时也是整个产业转型升级的一个新方向。

  钢铁产业走向高端的路径是智能制造。一方面,就硬件设备而言,当前中国钢铁产业的整体装备水平和国外差距不大,甚至一些企业的装备要优于国外企业,但是,在产品质量和效率上却处于相对落后的位置,一个重要原因在于智能制造方面的软实力明显不足,这种不足主要体现在设备流程信息化水平、数据联动等方面。要想改变这种局面,钢企必须挺进智能制造领域,以此来带动产品和产业升级。

  通过上述分析,智能制造落实在钢铁行业中的应用,首先需要提高国家技术创新能力,组建国家重点实验室和专业工程技术中心,引进和培训专业技术人才,针对企业的实际情况进行专项学习和研究,提高企业的学习创新能力,重点突破自主可控软件的技术研发,拉近我国与发达国家的差距。其次需要改变国外产品比国内产品好的思维模式,积极研发国产大型制造设备的芯片等产品,并在国家政策的扶持下鼓励制造企业应用国产设备。最后政府加大政策的扶持力度,企业想要提高市场竞争力,必须顺应信息化建设,积极配合。

  中研研究院出版的《2020-2025年中国钢铁智能制造行业深度调研与投资趋势预测研究报告》显示

  《“十四五”智能制造发展规划》强调“十四五”期间,我国将大力发展智能装备,包括智能焊接机器人、超快激光等先进激光加工设备、激光跟踪测量等智能检测装备和仪器等。《规划》指出到2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化网络化,重点行业骨干企业基本实现智能化。

  从钢铁智能制造需求驱动层面而言,众多钢企在业务数字化向数据业务化演变的过程中,需求也在不断变化。未来在制造过程中植入信息能力,可逐步实现自感知、自决策、自执行,并借此重塑传统制造业模式。

  钢铁智能制造业务形态和产品需求将会更加追求个性化 和差异化,这将终结钢铁行业传统的同质化大规模批量制造模式。这种颠覆性的变革,无疑将倒逼 钢铁行业转型升级,以适应新的业务形态对钢铁材料需求。目前,少数大型钢铁企业已经在满足个 性化产品需求方面提前进行了布局,取得了一定的成效。

  近年来,各大钢企纷纷确立数字化转型发展战略,进一步优化产业结构,并在实际成效方面取得了一定成绩。

  2023年以来,面对传统市场需求恢复不足、阶段性供需矛盾加大、行业盈利能力下降等困难,广大钢铁企业努力提升供给能力、推进降本增效。前7个月,钢铁行业工业增加值同比增长6.6%,较工业平均水平高2.8个百分点,总体保持平稳增长态势。

  2023年前8个月,粗钢、生铁、钢材产量分别为71293万吨、60359万吨、90920万吨,同比分别增长2.6%、3.7%、6.3%;出口钢材5878.5万吨、同比增长28.4%。

  生产扩大的同时,钢价走低、成本居高的难题让企业经营面临较大挑战。据中钢协监测,上半年,中国钢材价格指数(CSPI)平均值为113.21点,同比下降15.4%。

  随着产业结构持续调整,我国钢铁需求结构发生了较为明显的变化。新能源汽车消费升温、出口扩大,带动国内汽车用钢需求稳步增长,风电、光伏等基础设施建设增长明显,带动了板材及品种钢需求增长,船舶、家电等行业需求也较为旺盛,“与此同时,建筑用钢需求有所下滑,制约了钢铁消费,未来钢铁智能制造发展潜力极大。

  钢铁智能制造市场形势的变动会造成增长波动,也为产业升级提供了重要机遇。今年以来,钢铁企业着力推进研发创新、智能制造、绿色转型,高端化、智能化、绿色化水平稳步提升。

  智能制造是一种可以让企业在研发、生产、管理、服务等方面变得更加“聪明”的生产方法,制造业企业要从自身发展的核心痛点出发,在合理的整体规划和顶层设计基础上,沿着智能制造要素→智能制造能力→智能制造系统的发展方向,分阶段且持续性的获取智能制造要素,建立、完善、扩展企业在研发设计、生产制造、物流仓储、订单获取、产品服务等各个环节的智能制造能力,最终形成完整、高效、科学的智能制造系统。

  目前中国智能制造仍面临关键装备与核心零部件受制于人、中小企业难以融入智能制造浪潮、大部分钢铁智能制造企业缺少智能制造的文化内核等重大挑战,制造业企业要顺应趋势,提前规划,明确目标,关注网络协同制造、5G等新模式、新技术带来的新机遇,以“立足当前,着眼长远”的原则,分阶段、持续性地实施智能化转型。

  “智能制造”这一概念最早由美国学者P.K.Wright和D.A.Bourne在其著作《Manufacturing Intelligence》中出现,他们将智能制造定义为机器人应用制造软件系统技术、集成系统工程以及机器人视觉等技术,实行批量生产的系统性过程。工信部出台的《智能制造发展规划(2016-2020年)》中,将智能制造定义为基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

  智能制造是通过新一代信息技术、自动化技术、工业软件及现代管理思想在制造企业全领域、全流程的系统应用而产生的一种全新的生产方式。钢铁智能制造的应用能够使制造业企业实现生产智能化、管理智能化、服务智能化与产品智能化。

  智能制造代表着先进制造技术与信息化的融合,尽管概念提出至今仅30年的时间,但智能制造的起源可以追溯至上世纪中叶,其发展与演进可以大致分为三个阶段:从上世纪中叶到90年代中期的数字化制造,以计算、通讯和控制应用为主要特征;从上世纪九十年代中期发展至今的网络化制造,伴随着互联网的大规模普及应用,先进制造进入了以万物互联为主要特征的网络化阶段;当前,在大数据、云计算、机器视觉等技术突飞猛进的基础上,人工智能逐渐融入制造领域,先进制造开始步入以新一代人工智能技术为核心的智能化制造阶段。但受限于人工智能技术的发展水平与制造业应用尚未成熟,目前的“智能制造”还远未达到“自适应、自决策、自执行”的完全智能化阶段,智能化制造仍是未来的主要发展目标。

  近年来,中国的经济发展已由高速增长阶段逐步转入高质量发展阶段,政府更加关注于优化经济结构、转换增长动力。制造业是供给侧结构性改革的主要领域,尽管制造业增加值在全国GDP总量中的比重呈下降态势,但以制造业为代表的实体经济才是中国经济高质量发展的核心支撑力量。2015-2016年,中国制造业增加值的同比增速仅为3.5%和5.9%,原料、土地、人力资源等生产要素成本的不断上涨使制造业本就不高的利润率很难提升。提高质量效益、转变生产方式是中国制造业必须要解决的问题,而发展智能制造正是中国制造由大到强的必由之路。

  智能制造是一种可以让企业在研发、生产、管理、服务等方面变得更加“聪明”的方法,我们可以把制造智能化理解为企业在引入数控机床、机器人等生产设备并实现生产自动化的基础上,再搭建一套精密的“神经系统”。智能“神经系统”以ERP(企业资源计划系统)、MES(生产过程执行系统)等管理软件组成中枢神经,以传感器、嵌入式芯片、RFID标签、条码等组件为神经元,以PLC(可编程逻辑控制器)为链接控制神经元的突触,以现场总线、工业以太网、NB-IoT等通信技术为神经纤维。企业能够借助完善的“神经系统”感知环境、获取信息、传递指令,以此实现科学决策、智能设计、合理排产,提升设备使用率,监控设备状态,指导设备运行,让自动化生产设备如臂使指。

  制造业企业智能化不存在“放之四海而皆准”的普适路径。制造业企业实现智能化要从自身的核心痛点出发,在合理且有延续性的整体规划与顶层设计的基础上,沿着智能制造要素→智能制造能力→智能制造系统的发展方向,分阶段且持续性的获取智能制造要素,建立、完善、扩展企业在研发设计、生产制造、物流仓储、订单获取、产品服务等各个环节的“智造能力”,最终形成完整、高效、科学的智能制造系统。

  对制造业企业生产活动中各个环节的六种典型智能制造能力从预期收益、实施难度、成本下降、资金投入、时间跨度五个维度进行分析评价,并以此为基础提出智能化路径示例。

  数字化设计是智能制造系统的源头,是企业实现数字化、智能化道路上必须要突破的关键点。制造业中的设计包括产品设计、工艺设计、工艺优化、样品制造、检测检验等一系列过程。传统的研发设计流程是以模块分立形式,按照顺序完成开发,产品开发周期长且质量得不到保证。而数字化设计借助计算机辅助设计软件(CAX)、三维设计与建模工具等技术能够赋予企业将研发过程全面数字化、模型化,实现研发设计流程的高度集成、协同与融合,大幅缩短产品开发周期,降低开发风险和开发费用。

  目前CAX类软件在国内制造业企业中已有一定程度应用基础,但从发展趋势及与智能制造系统的契合程度来看,第三代产品设计语言MBD(基于模型的设计)技术将成为数字化设计的主武器,MBD的应用将打通数字化设计与数字化制造,使三维模型成为制造的唯一数据源,钢铁智能制造产品模型在整个生命周期得到充分利用。

  智能制造单元是针对离散加工现场,将一组能力相近的加工设备和辅助设备进行模块化、集成化、一体化的聚合,使其具备多品种少批量产品的生产输出能力。对于离散制造领域的中小型企业来说,打造智能制造单元是开启智能化道路行之有效的切入点,其最大的作用在于提升设备开动率,加快生产节奏,“简单粗暴”的通过增加产出来提升企业收益。

  奇步自动化控制设备有限公司推出的“智造单元”是智能制造单元的成熟范式之一。“智造单元”是一种模块化的小型数字化工厂实践,整个单元由自动化模块、信息化模块和智能化模块三部分组成,以“最小的数字化工厂”实现企业在多品种小批量乃至单件自动化的生产智能化。

  生产全过程数字化是将“人、机、料、法、环”五个层面的数据连接、融合并形成一个完整的闭环系统,通过对生产全过程数据的采集、传输、分析、决策,优化资源动态配置,提升产品质量管控。生产全过程数字化需要企业在人员配备、自动化设备、设备连接、环境感知等各方面具备良好的基础,即前文中提到的智能“神经系统”包含的要素必须齐全。在此基础上,生产全过程数字化的重点工作是打通各种数据流,包括从生产计划到生产执行(ERP与MES)的数据流、MES与控制设备和监视设备之间的数据流、现场设备与控制设备之间的数据流。有条件的企业可以自主研发或委托开发生产数字化集成平台,将不同生产环节的设备、软件和人员无缝地集成为一个协同工作的系统,实现互联、互通、互操作。

  物流仓储是制造业中极为重要的一环,如果说通信网络是智能制造系统的神经纤维,那么物流仓储则可视为智能制造系统的血管。智能物流仓储系统的应用能够使原材料、辅助物料、在制品、制成品等物理对象在各个生产工序间顺畅流转,并通过提升仓库货位利用效率、提高仓储作业的灵活性与准确性、合理控制库存总量、降低物流仓储人员需求数量等方式大幅压缩物流仓储成本。

  智能物流仓储系统尽管不直接参与产品的生产,但作为整个智能制造系统中的重要子系统,其组成架构也与之类似,分为设备层、操作层、企业层,设备层包括仓储设备、物流设备、识别设备;操作层由WMS、WCS、TMS等软件构成;企业层则对接ERP、CRM、SCM等管理软件的采购、计划、库存、发货等模块,融入总系统的闭环中。

  销售是所有企业的核心业务之一,智能制造系统中的销售智能化除了应用CRM等软件管理销售业务外,更为重要的是在订单获取层面发挥作用。在当前个性化需求日益旺盛的环境下,企业通过建立定制平台,能够将用户提前引入到产品的设计、生产过程中,通过差异化的定制参数、柔性化的生产,使个性化需求得到快速实现,以此提升品牌价值,增加用户粘性。与之相匹配的,企业应将定制平台与智能制造系统中的研发设计、计划排产、制造执行等模块实现协同与集成,实现从线上用户定制方案,到线下柔性化生产的全定制过程;在企业后台建立个性化产品数据库,应用大数据技术对用户的个性化需求特征进行挖掘和分析,并反馈到研发设计部门,优化产品及工艺,基于用户需求新趋势开展研发活动。

  智能制造视角下的产品服务是借助云服务、数据挖掘和智能分析等技术,捕捉、分析产品信息,更加主动、精准、高效的给用户提供服务,推动企业价值链向后延伸。远程运维服务即是典型的制造企业智能化服务模式,企业利用物联网、云计算、大数据等技术对生产并已投入使用的智能产品的设备状态、作业操作、环境情况等维度的数据进行采集、筛选、分析、储存和管理,基于上述数据的分析结果为用户提供产品的日常运行维护、预测性维护、故障预警、诊断与修复、运行优化、远程升级等服务。

  远程运维服务可以有效降低设备故障率,提升设备使用率与使用寿命,既能减轻制造商的负担,又能显著提升产品价值。远程运维对于企业产品的智能化程度要求较高,产品必须配备开放的数据接口,具备数据采集、通信模块;钢铁智能制造企业还需建立远程运维服务前端平台与后端数据中心,采集产品数据并基于大数据分析与计算,向用户提供增值服务。

  智能制造系统的整体规划与顶层设计是制造业企业正式踏上智能化道路的第一步,企业在这一环节要为“我是谁、我在哪、我要干什么”三大问题寻找答案:首先要明确“我是谁”,详细扫描企业自身的核心竞争力、运营情况、财务状况、人员配备、组织架构等基础条件;而后通过智能制造能力成熟度模型等工具进行智能程度自评与诊断,了解企业缺失的智能制造要素、已具备和尚未具备的智能制造能力,精准定位企业目前所处的智能化阶段,搞清楚“我在哪”;在回答了前两个问题的基础上,以企业发展的核心痛点为切入点,以获取关键“智造能力”为阶段性目标,以搭建完整、高效、科学的智能制造系统为发展方向,按照统一架构和统一标准规划设计智能制造系统总体实施方案及核心要素能力解决方案,确保企业在智能化之路上知道“我要干什么”。

  智能制造发展需经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。我国目前仍处于“工业2.0”(自动化)的后期阶段,“工业3.0”(信息化)还待普及,“工业4.0”正在尝试尽可能做一些示范,制造的自动化和信息化正在逐步布局。

  我国近90%的芯片、70%的工业机器人、80%的高档数控机床和80%以上的核心工业软件依赖进口。这造成国内制造业企业智能化改造成本居高不下,严重制约我国智能制造的整体进展。以工业机器人为例,中国已经连续六年成为工业机器人第一消费大国,2017年中国工业机器人销量达到了13.8万台,全球占比达到36%。而其中仅有3.5万台是由国内工业机器人制造商生产,国产率仅为25.2%,比2016年的31%还下降了近6个百分点。由此可见,中国制造业企业在提升自动化水平时优先选取的是选购国外品牌的工业机器人,国产机器人尽管发展较快,但短时间内难以满足智能制造的需求。

  在全国规模以上工业企业中,84.2%的企业属于小型企业,规模以下(年主营业务收入2000万元以下)尚有200余万家小微企业。广大小微企业是制造业的根基,其智能化水平很大程度上影响着中国智能制造工程的实施效果。然而从《中国制造2025》战略提出以来,由于自有资金不足、信息化基础薄弱、缺乏相关人才等多方面因素的影响,大部分中国制造业小微企业只能羡慕大企业申请智能制造试点示范项目、围观大企业开展轰轰烈烈的智能化改造,自己却难以融入智能制造的发展浪潮。相比于大中型企业,小微企业的智能化之路面临更大的试错成本和不可控风险,稍有不慎就会危及生存。

  智能制造系统是一个覆盖设计、物流、仓储、生产、检测等生产全过程的极其复杂的巨系统,企业要搭建一个完整的智能制造系统,最困难也是最核心的部分就是生产过程数字化。尤其是对于生产工艺复杂、原材料及原器件种类繁多的离散制造领域,产品往往由多个零部件经过一系列不连续的工序装配而成,其过程包含很多变化和不确定因素,在一定程度上增加了离散型制造生产组织的难度和配套复杂性,要做到生产全程数字化、可视化、透明化殊为不易。

  与离散领域显著不同的是,流程领域的生产流程本质上是连续的,被加工处理的工质不论是产生物理变化还是化学变化,其过程不会中断,而且往往是处于密闭的管道或容器中,生产工艺相对简单,生产流程清晰连贯,生产全过程数字化难度相对较低。流程领域企业接下来要做的是在全面贯通整合各阶段数据的基础上,运用人工智能的深度学习、强化学习(主要是动态规划方法)进行实时数据分析和实时决策,并进一步将智能系统延伸至供应链、生产后服务等各个环节,最终实现全面智能化。

  制造业企业智能化的动力本源是响应市场需求,这点在消费品制造领域尤为明显,乘用车、家电、3C、服装、医药、食品等直接面向消费者的制造业企业搭建智能制造系统的主要目的即是实现高度柔性生产,快速、准确地实现消费者对产品的个性化、定制化需求。如果我们把视角向上推,对于原材料工业和装备工业的企业而言,智能化浪潮前沿的消费品制造厂商即是他们的市场所在,要跟上客户多品种、小批量的生产节奏,就必然要大幅提升自身的产品创新能力、快速交货能力以及连续补货能力。快速变化的市场需求从消费端沿着产业链不断向上传导,下游企业生产方式的颠覆与创新迫使上游供应商融入智能化浪潮,智能制造倒逼机制就此形成。在这种倒逼机制的作用下,产业链上游企业要主动适应变化,实现柔性生产,基于供应商先期介入思维,通过网络协同制造确立竞争优势,否则将面临被市场淘汰的风险。

  中国钢铁智能制造行业市场的发展现状,通过公司资深研究团队对市场各类资讯进行整理分析,钢铁智能制造行业研究报告可以帮助投资者合理分析行业的市场现状,为投资者进行投资作出行业前景预判,挖掘投资价值,同时提出行业投资策略和营销策略等方面的建议。

  中国钢铁智能制造行业的内外部环境、行业发展现状、产业链发展状况、市场供需、竞争格局、标杆企业、发展趋势、机会风险、钢铁智能制造发展策略与投资建议等进行了分析。

  据了解,该行业发展空间极大,未来钢铁智能制造市场现状如何呢?请查看,中研研究院出版的《2020-2025年中国钢铁智能制造行业深度调研与投资趋势预测研究报告》。

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