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智能制造与钢铁行业的未来
  • 作者:郭朝晖
  • 点击数:40945     发布时间:2015-10-31 20:36:00
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产业链快速发展与我们的国情有关:改革之初是“十亿人民、九亿农民”、又面临人口爆炸的严重形势。要给“无限供给”的劳动力提供出路就要保就业。这时,投资“铁公基”、房地产等建筑相关产业,就成了政府的必然选择。另外,土地公有制,大大降低了土地使用成本,也促进了建筑相关产业的迅猛发展。
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作者简介

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。曾先后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、宝钢人才开发员兼职教授、博导,上海市科协成人科技学院、上海市工会学院的特聘教师。

1 钢铁业过去与现在

改革开放之初,中国钢产量大约为3000万吨;2014年中国粗钢产量8.23亿吨,占世界总产量的50.26%;大中型钢铁企业的销售收入3.6万亿元,相当于我国去年GDP总额的5.6%。

中国钢铁业用难以想象的速度发展了30多年,背后的支撑是经济的发展。1978年,中国的GDP只有3650亿元,2013年则达到了58.5万亿。钢铁业的迅猛发展,也是中国经济腾飞的重要保证。从长的时间尺度看,中国钢铁业的发展是需求驱动的、产量与销量大体匹配。钢铁需求量如此之大,与我国产业结构有关。有人认为,与建筑相关的产业链上,大约有两亿劳动力。钢铁业作为产业链上重要的一环,被迅速带动起来。

产业链快速发展与我们的国情有关:改革之初是“十亿人民、九亿农民”、又面临人口爆炸的严重形势。要给“无限供给”的劳动力提供出路就要保就业。这时,投资“铁公基”、房地产等建筑相关产业,就成了政府的必然选择。另外,土地公有制,大大降低了土地使用成本,也促进了建筑相关产业的迅猛发展。

从大时间尺度上看,钢铁的产销基本上是平衡的;但是,分解到具体的年份,却总被产能过剩困扰着。这是因为:对钢铁的需求是波动中上升的,而产能却是增加容易、降低难。受产能过剩的影响,最近钢材价格一路下跌。现在钢材的价格指数比25年前还要低,钢铁价格低迷,到了“一斤钢材换不来一斤白菜、一吨钢材赚不到一根棒冰”的程度。有人估计:中国钢铁行业的实际产能在12亿吨左右,大约三分之一闲置。这让钢铁企业面临巨大的生存压力。

2 钢铁业未来的压力

未来钢铁行业的压力非常大,体现在市场需求饱和、劳动力成本上升、环保压力加大等几个方面。

美国建国以来,大约使用了100亿吨钢。目前,中国建国以来产用钢总量大约为85亿吨,已建成了世界第一的高速公路和高速铁路网络,城镇化率已经超过了50%,房地产建筑总量也在降低。目前,中国的人均用钢量大约是美国的3倍、与日本基本持平。由此推断中国对钢铁需求的高速增长期已经结束。

中国产业结构面临调整。这背后有一个深刻的因素:人口和劳动力结构发生了重大变化。2008年左右,中国农村劳动力向城市转移的阶段基本结束。此后,劳动力供需关系发生本质性变化、人工成本迅速上升。其实,未来的劳动力危机将日趋严峻。2022年,1962年出生的大约2800万人到了60岁的退休年龄。然而,新补充进来的劳动力大约只有1600万左右。更可怕的是,这种情况将持续大约10年。随着劳动力的减少和成本的上升,建筑业等用钢大户将会减少,并进一步影响到相关产业链上的各个行业,包括钢铁业。所以,从目前来看,国家对未来钢铁的需求已经走到了下行通道。

与此同时,劳动力短缺的压力也会影响到钢铁业。事实上,现在的钢企开始面临劳动力短缺的压力:在工作环境差的岗位上,已经很难找到合适的工人了。尤其许多又苦又累的岗位,是年轻人不愿意从事的行业。可以设想在老一代工人退休之后,钢铁行业也可能会爆发劳动力危机。

另外,如前所述,随着国家的经济发展、人均收入的不断提升,人们对环境的要求也越来越高。钢铁行业是能耗大户,耗煤的总量超过全国总量的10%。依照新环保法要求,钢铁企业的吨钢环保成本可能要达到400元左右,远远超过了行业的吨钢毛利。

3 智能制造是钢铁行业的未来

要应对挑战,中国的钢铁行业必须将智能制造作为战略发展方向。作为传统产业,钢铁行业的产品研发已逐步进入“红海”。冶金部原总工程师殷瑞钰院士指出:智能化、绿色化是钢铁行业未来最重要的战略发展方向。殷院士的观点与“中国制造2025”、“工业4.0”要求推进智能制造的要求是相通的。事实上,智能化还是绿色化的重要技术支撑。

笔者认为智能制造的根本宗旨应该是“以人为本”。只有从这个角度看问题,才能洞悉智能制造的全貌、进入创新的“蓝海”。通过推进智能制造,不仅可以减少劳动者数量、改善劳动者的工作环境、让劳动者拥有更多的闲暇和自由,还可以为用户提供更好的产品和服务、减少能源的消耗与排放,更好地保护自然环境。

钢铁行业智能化的终极目标很可能会让若干岗位(尤其是劳动条件差的体力劳动岗位)无人值守。这个过程的推进无疑是渐近的、通过不断提升劳动效率来实现。从劳动效率来看,韩国浦项的人均吨钢产量是我们先进钢厂的2倍以上。从劳动力总成本来看,两国的劳动力成本已经接近。

“十三五”期间(2016~2020)是中国进入老龄化社会之前难得的缓冲期。过了这个缓冲期,钢铁企业的生存会面临更加严峻的挑战。企业应该抓住这个时机,提高自己的劳动效率。在国际上,无人行车、无人台车、无人仓储等技术都是相对成熟的,并且能够显著提高劳动效率。在“十三五”期间,应该大力发展相关技术。

机器人使用量是一个国家制造业发展水平的重要指标。中国的每万名产业工人平均对应30个机器人,只是发达国家的十分之一。然而,我国钢铁行业的机器人使用量,低于国家的平均水平。机器人的发展空间也是很大的。通过采用机器人,不仅能减少劳动力数量,还能降低劳动强度和危险性,有利于安全生产、也有利于吸引年轻人加入。这样就为应对未来的劳动力危机准备了条件。

智能制造的核心特征是互联网和数字化。钢铁行业应该抓住机会,发展相关的技术。

互联网的作用是填平供应链上的信息鸿沟、破除部门之间的信息屏障,以便拉近企业与用户之间的距离,通过提供更好的产品和服务满足用户需求。

但是,互联网能否充分发挥作用,依赖于数字化的基础:基于数字化的智能设计和研发,能更好、更快地为用户提供解决方案;基于数字化的智能生产,能最大可能地提高产品的质量和成材率,最大限度地降低成本、能耗和污染,还能让生产组织和管理更加协调;基于数字化的智能供应链,可以显著降低生产组织的难度和库存成本。当然,所有的智能化都可能降低劳动强度、减少用工。

笔者认为,钢铁行业应该以推进产品生命周期管理技术(PLM)为抓手,推进数字化的研发和服务。PLM的本质作用,是将企业的知识和有用信息有效地积累起来,从而减少不必要的研发和尝试,并实现企业内部各部门的协同。

通过互联网,还可以将现场操作室集中起来,用于减少用工的数量、同时改善劳动者的工作环境。通过采用移动通信,可以让员工随时随地地解决企业遇到的各种问题。这种做法,不仅可以减少现场值班的人员,还可以给职工更多的自由、从而更加有利于吸引优秀职工。

事实上,推动智能制造是全国性的工作。下游用户推进智能制造后,对原材料质量和交货期的要求将会进一步提升。对钢铁行业来说,这是挑战更是机遇。

批量化生产和个性化需求的矛盾,长期困扰着钢铁行业。随着钢铁电商的兴起,钢铁的生产资源有可能实现全国性的配置。从而推进产线的专业化。除了电商模式,钢企也需要产业链上的相关企业一起来推进信息的横向集成。这样的网络一旦形成,游离于之外的企业很可能面临更大的生存危机。

目前,浦项已经开展了工业4.0的智能工厂探索。浦项明确提出以“无人值守”为终极目标。如果他们取得了成功,对我国的钢铁行业无疑将是雪上加霜、甚至导致新一轮的落后。笔者认为中国的钢铁企业应该密切关注这一动向。如果以此为目标,工业大数据、设备自诊断等技术就会变得重要起来。

4 总结

“十三五”期间,中国钢铁业未来面对需求下降、产能过剩、劳动力危机、节能减排等多重严峻的压力。所有挑战都将是空前的。为了应对这些挑战,钢铁行业应该大力推进智能制造。

推进智能制造的目的,不仅是减少劳动力数量、提高劳动效率,还能减少人为因素的干扰、提高生产过程的稳定性,对节能减排、提高产品质量、降低生产成本的价值也是巨大的。

参考文献:

[1] Federal Ministry of Education and Research. Recommendations forimplementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0[M]. 2013.

[2] 乌尔里希·森德勒. 工业4 0——即将来袭的第四次工业革命[M]. 北京:机械工业出版社, 2014.

[3] 布莱恩的弗森, 麦卡菲. 第二次机器革命[M]. 北京: 中信出版社, 2014.

[4] 彼得·马什. 新工业革命[M]. 北京: 中信出版社, 2013.

[5] 郭朝晖. 钢铁行业与工业4.0[J]. 冶金自动化, 2015, 39 (4) : 7 - 11.

[6] 李希雯, 周利勇. 让钢铁智能起来[N]. 中国冶金报. 2015 - 9 -11.

摘自《自动化博览》2015年11月增刊


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