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(shí)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(jìng)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(huì)全體會(huì)議上指出，必須推動(dòng)“歐洲的數(shù)字化十年”轉(zhuǎn)型變革，制訂一個(gè)“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(shí)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(gè)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(tái)針對(duì)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(gè)重要的杠桿：數(shù)字化數(shù)據(jù)、自動(dòng)化、連接性、數(shù)字客戶訪問。同時(shí)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型要面臨以下4個(gè)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(dòng)化級(jí)別的系統(tǒng)集成。

　　“水平集成”，即整個(gè)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(gè)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(duì)象（SMO）。第三種：云制造。

　　筆者對(duì)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。“數(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(shí)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?！肮I(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(dòng)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(dòng)化和與網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）的連接性，包括能夠自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作并相互獨(dú)立控制的智能機(jī)，存儲(chǔ)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(shí)工作的傳感器提供的信息，通過開發(fā)預(yù)測(cè)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(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的異常情況，以及根據(jù)“預(yù)測(cè)性維護(hù)”范式用大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)關(guān)鍵部件的剩余壽命，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jí)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(duì)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(dòng)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(cè)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(dòng)駕駛、知識(shí)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(duì)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(dòng)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。

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