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歐洲鋼鐵行業數字化轉型及其面臨的挑戰

來源:鐵合金在線


數字化雖然是幾十年前就有的概念,但是在工業4.0時代得到了更快發展。特別是歐盟于2020年3月10日發布了“歐洲工業新戰略”,明確了歐洲工業新戰略的未來愿景:具有全球競爭力和世界領先地位的工業、為氣候中和鋪平道路的工業、塑造歐洲數字未來的工業。數字化轉型也是歐盟“綠色新政”的關鍵舉措。


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“歐洲的數字化十年”轉型變革,制訂一個“歐洲數字化的共同計劃”,并明確2030年的發展目標。她認為,未來5年,全球工業數據量將提高兩倍,隨之而來的機遇也將增加4倍。目前歐洲80%的工業數據從未被使用過,存在嚴重的浪費問題,而數據經濟將是歐洲工業轉型的強大引擎,這也是基于“Gaia-X”構建歐洲云增加歐洲數據主權的原因之一。歐盟工業界還將同時關注人工智能等技術的開發、數據連接等基礎建設問題。


值得關注的是,歐洲鋼鐵行業的“數字化轉型”和“低碳冶金技術革命”兩個主旋律是交織并存的。在零排放領域,數字技術也將發揮重要作用。如“氫基直接還原鐵工藝技術”的領先者意大利特諾恩集團(Tenova)和微軟在工業4.0方面展開合作,借助微軟的Azure平臺針對鋼鐵行業的創新解決方案,聯手創新冶金行業。


歐洲鋼鐵行業數字化轉型面臨的挑戰


在數字化轉型中,有4個重要的杠桿:數字化數據、自動化、連接性、數字客戶訪問。同時,數字化轉型要面臨以下4個維度的挑戰,以實現所有系統和生產單元的集成:


“垂直集成”,即從傳感器到ERP(企業資源計劃)系統經典自動化級別的系統集成。


“水平集成”,即整個生產鏈中的系統集成。


“生命周期集成”,即從基礎工程到退役的整個工廠生命周期的集成。


“橫向集成”,即基于鋼鐵生產鏈之間的決策,涉及技術、經濟和環境等方面。


歐洲工業數字化轉型的框架


歐洲工業4.0中包含以下3種不同的制造模式。


第一種:智能制造(IMS),采用先進的制造技術和信息,以優化產品和服務的生產過程。第二種:基于物聯網的制造,它依賴于開發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“數字化轉型”的相關概念解釋如下:


“數字化”是指將交互通信、業務功能和業務模型轉換為數字形式。“數字化”促進了將數字技術集成到業務領域中。“數字化轉型”重要的不僅僅是從“模擬”到數字數據和文檔的簡單轉換,而是創建業務流程之間的網絡、高效率的界面、集成化的數據交換和管理。


“工業4.0”是基于過程操作中的新互聯技術,涉及互操作性、信息去中心化、實時數據收集以及增加的靈活性,這4點也是第四次工業革命的主要方面。“工業4.0”一詞在德國政府的“高科技2020戰略”的倡議中首次使用。與“工業3.0”相比,在“工業4.0”中,設備可自動運行而無需人工干預或非常有限的人工干預。特別是增強的自動化和與網絡物理系統(CPS)的連接性,包括能夠自動交換信息、觸發動作并相互獨立控制的智能機,存儲系統和生產設施。此外,工業物聯網(IOT)可以交換由實時工作的傳感器提供的信息,通過開發預測模型進行數據分析,并將數據傳輸到本地服務器或云服務器。工業物聯網可以在早期發現和預測系統運轉過程中的異常情況,以及根據“預測性維護”范式用大數據預測關鍵部件的剩余壽命,最終實現整個生產鏈中的產品高質量管理。


數字化轉型是第四次工業革命的關鍵環節,大量新的使能技術(KETS)將得以應用。物聯網(IOT)、大數據、云計算、機器學習(ML)、人工智能(AI)、服務互聯網、新一代傳感器、機電一體化和高級機器人技術、網絡安全、3D打印、數字孿生、機器對機器(M2M)通信等均包括在內。通過這些技術的應用,以及更高層面的互聯合作、資源共享,開拓新的商業模式。


支撐歐洲鋼鐵行業數字化轉型的


3類主要研究項目


第一類是研究活動數字化和使能技術的開發項目,包括物聯網、大數據和云計算、自組織生產、生產線模擬、信息物理系統(CPS)、智能供應鏈網絡、垂直和水平整合、預測性維護、網絡安全、增強的工作維護和服務、物流車自動駕駛、知識管理的數字化。


第二類是“煤炭和鋼鐵研究基金”資助的研究項目,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、普銳特(PRIMETALS)和西馬克(SMS Siemag)、達涅利。


第三類為歐洲針對鋼鐵行業的數字化和低碳技術的其他資助計劃。如“第七框架計劃”(FP7)(2007–2013)及其后續版本“歐洲地平線計劃”Horizon 2020(2014–2020)。這些項目大多數是在2014年至2017年之間啟動的。部分項目包括:DISIRE、CoPro、FUDIPO、MORSE、RECOBA和COCOP等。在工業4.0概念提出之前,這些鋼鐵行業數字化轉型的項目就已經開始運行。


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