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欧洲钢铁行业数字化转型及其面临的挑战

数字化虽然是几十年前就有的概念,但是在工业4.0时代得到了更快发展。特别是欧盟于2020年3月10日发布了“欧洲工业新战略”,明确了欧洲工业新战略的未来愿景:具有全球竞争力和世界领先地位的工业、为气候中和铺平道路的工业、塑造欧洲数字未来的工业。数字化转型也是欧盟“绿色新政”的关键举措。
9月份,欧盟主席冯·德·莱恩在欧洲议会全体会议上指出,必须推动“欧洲的数字化十年”转型变革,制订一个“欧洲数字化的共同计划”,并明确2030年的发展目标。她认为,未来5年,全球工业数据量将提高两倍,随之而来的机遇也将增加4倍。目前欧洲80%的工业数据从未被使用过,存在严重的浪费问题,而数据经济将是欧洲工业转型的强大引擎,这也是基于“Gaia-X”构建欧洲云增加欧洲数据主权的原因之一。欧盟工业界还将同时关注人工智能等技术的开发、数据连接等基础建设问题。
值得关注的是,欧洲钢铁行业的“数字化转型”和“低碳冶金技术革命”两个主旋律是交织并存的。在零排放领域,数字技术也将发挥重要作用。如“氢基直接还原铁工艺技术”的领先者意大利特诺恩集团(Tenova)和微软在工业4.0方面展开合作,借助微软的Azure平台针对钢铁行业的创新解决方案,联手创新冶金行业。
欧洲钢铁行业数字化转型面临的挑战
在数字化转型中,有4个重要的杠杆:数字化数据、自动化、连接性、数字客户访问。同时,数字化转型要面临以下4个维度的挑战,以实现所有系统和生产单元的集成:
“垂直集成”,即从传感器到ERP(企业资源计划)系统经典自动化级别的系统集成。
“水平集成”,即整个生产链中的系统集成。
“生命周期集成”,即从基础工程到退役的整个工厂生命周期的集成。
“横向集成”,即基于钢铁生产链之间的决策,涉及技术、经济和环境等方面。
欧洲工业数字化转型的框架
欧洲工业4.0中包含以下3种不同的制造模式。
第一种:智能制造(IMS),采用先进的制造技术和信息,以优化产品和服务的生产过程。第二种:基于物联网的制造,它依赖于开发和利用智能制造对象(SMO)。第三种:云制造。
笔者对欧洲钢铁行业“数字化转型”的相关概念解释如下:
“数字化”是指将交互通信、业务功能和业务模型转换为数字形式。“数字化”促进了将数字技术集成到业务领域中。“数字化转型”重要的不仅仅是从“模拟”到数字数据和文档的简单转换,而是创建业务流程之间的网络、高效率的界面、集成化的数据交换和管理。
“工业4.0”是基于过程操作中的新互联技术,涉及互操作性、信息去中心化、实时数据收集以及增加的灵活性,这4点也是第四次工业革命的主要方面。“工业4.0”一词在德国政府的“高科技2020战略” 的倡议中首次使用。与“工业3.0”相比,在“工业4.0”中,设备可自动运行而无需人工干预或非常有限的人工干预。特别是增强的自动化和与网络物理系统(CPS)的连接性,包括能够自动交换信息、触发动作并相互独立控制的智能机,存储系统和生产设施。此外,工业物联网(IOT)可以交换由实时工作的传感器提供的信息,通过开发预测模型进行数据分析,并将数据传输到本地服务器或云服务器。工业物联网可以在早期发现和预测系统运转过程中的异常情况,以及根据“预测性维护”范式用大数据预测关键部件的剩余寿命,最终实现整个生产链中的产品高质量管理。
数字化转型是第四次工业革命的关键环节,大量新的使能技术(KETS)将得以应用。物联网(IOT)、大数据、云计算、机器学习(ML)、人工智能(AI)、服务互联网、新一代传感器、机电一体化和高级机器人技术、网络安全、3D打印、数字孪生、机器对机器(M2M)通信等均包括在内。通过这些技术的应用,以及更高层面的互联合作、资源共享,开拓新的商业模式。
支撑欧洲钢铁行业数字化转型的
3类主要研究项目
第一类是研究活动数字化和使能技术的开发项目,包括物联网、大数据和云计算、自组织生产、生产线模拟、信息物理系统(CPS)、智能供应链网络、垂直和水平整合、预测性维护、网络安全、增强的工作维护和服务、物流车自动驾驶、知识管理的数字化。
第二类是“煤炭和钢铁研究基金”资助的研究项目,最活跃的参与者包括:德国BFI、瑞典MEFOS / KIMAB、意大利RINA CSM、 圣安娜(Sant’Anna)、蒂森、安米、塔塔、盖尔道(Gerdau)、奥、普锐特(PRIMETALS)和西马克(SMS Siemag)、达涅利。
第三类为欧洲针对钢铁行业的数字化和低碳技术的其他资助计划。如“第七框架计划”(FP7)(2007–2013)及其后续版本“欧洲地平线计划”Horizon 2020(2014–2020)。这些项目大多数是在2014年至2017年之间启动的。部分项目包括:DISIRE、CoPro、FUDIPO、MORSE、RECOBA和COCOP等。在工业4.0概念提出之前,这些钢铁行业数字化转型的项目就已经开始运行。

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