〔摘要〕阐述了大型钢铁公司伴随工业4.0时代的到来，构建基于云计算、大数据、智能制造和物联网平台的思路及应用，其本质是企业生产系统与IT系统深度融合，趋势和核心是生产制造业的数字化、网络化和智能化，特征是将CPS全面引入钢铁工业体系，推动智能制造。同时，通过互联网多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，可以整合企业信息资源、建立电子商务与智能制造，实现智能制造、智能经营。
〔关键词〕工业4.0；大数据；云计算；深度融合；CPS
中图分类号：TF089;F426 文献标识码：B 文章编号：1004-4345(2016)03-0023-03
1中国钢铁行业概况
中国钢铁行业近两年来市场低迷，钢价连续下跌。这种情况出现的原因主要归结为:一是中国钢铁产能严重过剩，供需矛盾不断在扩大；二是由钢铁需求行业状况不佳导致钢铁行业的表现低迷。产业集中度过低，竞争力不足，资源极大浪费，加之近年环境污染严重，进一步降低了中国钢铁产能利用能力。自2013年起，钢铁产品市场进入下行通道，去除大环境经济低迷的因素，主要的就是同行业质化竞争的结果。国内钢铁产能过剩，但是依然保持着高端钢进口量的增加，来弥补国内品种结构的不足。由此可见，钢铁制造靠量取胜的时代依然成为过去，质才是未来钢铁发展的关键，即高品质、高附加值的钢铁产品，才是钢铁制造的发展目标。随着新一轮产业变革和技术革命的快速兴起，钢铁制造业转型升级、互联网+的推进加快工业化信息化发展迈入建设智能工厂的历史新阶段，聚焦工业4.0时代的机遇与挑战，两化深度融合是建设制造强国的战略制高点，智能制造[1]是两化深度融合的重要着力点。2016年两会上明确提出今年重点工作之一是聚焦智能制造，争取实现工厂或工序的智能制造示范；钢铁工业要积极推进智能化工厂建设，工业4.0并不仅仅整合制造环节，还要整合设计、服务，即制造业的两端，将整个产业链通过物联网进行信息化。从而可以有效地改造升级传统钢铁产业，整合提升企业管理能力，实现劳动效率的提高、产品和服务水平和效率的提高、采购成本的降低和效率的提高。在工业4.0概念提出后，我国势必将其纳入战略性新兴产业，并相继在各行业采取了一系列政策措施促进其发展。
2工业4.0的概念
2.1工业4.0的定义
德国提出了工业4.0的概念，德国第一次工业革命是蒸汽动力取代了动力，称之为机械化时代；第二次工业革命是电机发明和电能使用，称之为电气化时代；第三次工业革命使用的是RT及数控技术，称之为数字化时代。第四次工业革命是把信息技术和自动化技术结合实现智能化，称之为智能化时代。工业4.0概念即是以智能制造为理念的第四次工业革命，该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统信息物理系统（Cyber-PhysicalSystem)相结合的手段，将大数据和机器联系起来进而使制造业向智能化转型。
2.2工业4.0转变方向
大数据、云计算、智能制造以及物联网等新技术都会应用到工业4.0当中，但是工业4.0根本的驱动力是解决当前行业中面临的各种问题，最终的目的是为了提高企业的整体效率和竞争力。钢铁企业工业4.0转变的方向：1）由要素驱动向创新驱动转变。2）由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变。3）由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变。4）由生产型制造向服务型制造转变。
3设计与应用
钢铁企业生产管理与控制、研发与服务、采购与销售，实现智能制造模式的创新，很可能通过工业大数据的云平台来承载，同时考虑到中国钢铁企业生产工作流程，有必要将不同的产品订购合同通过集约化生产来降低生产成本，否则产品的经济性就难以满足用户需求，但集约化生产将影响供货时间。为了解决这个矛盾，需要在质量设计、计划、排程、调度等方面进行纵向的CPS改造，其目的是实现“大规模定制”。工业4.0将逐步驱动行业核心领域开放，通过智能制造、深度融合、大数据、云平台、物联网和安全数据交换，实现多个设备、多个工厂、多个系统的协作，从而实现产业集群。以集群化的优势去提升竞争力[2]，将会大大提高行业自动化和智能化水平，促进系统升级。钢铁企业4.0创新模式见图1。
3.1智能制造
智能制造技术是在传感技术、网络通讯技术、自动化技术、智能机器人技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行，实现设计、制造和智能化，是信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成。智能化制造的应用在生产中提高了产品质量与生产效率，并做到了减少制造过程物耗、能耗和排放。智能制造技术是信息化与工业化深度融合的大趋势，例如汽车行业机器人焊接工作、首钢热轧产线的喷号机自动喷号工作，以及现今流行的无人仓库管理模式以及唐钢的天车无人值守系统都验证了智能制造给现代工业带来的优势。特别对于天车的无人值守，在设计上对传统的天车系统进行全面改造，添加计划层、控制层以及辅助系统控制的传感器、执行机构等基础层，通过自动化系统生成调度指令，并根据基础设备的参数自动控制天车运行，达到无人化驾驶的目的。同时，智能制造还能够大幅提升天车运行的准确度和平稳性能，减少故障，延长设备寿命，降低天车运行的安全隐患。
3.2云技术
钢铁企业工业4.0中的云计算将大量用通讯系统连接的计算资源统一管理和调度，构建数据中心，利用大数据技术开展工艺过程数据的挖掘分析，实现对核心数学模型参数的动态、闭环优化，提高柔性制造和定制化生产的能力，向终端按需提供服务；同时基于互联网、企业局域网和GSM移动通信网络实现对信息安全、可靠、稳定的传输，满足大数据共享的要求。企业可以基于此建立自己的销售采购平台，比如宝钢有自己的采购电子商务平台，通过设置采购组织与物料、在线交易、服务中心，不仅可以密切关注产品的交易情况，精细化管理，在效率及服务质量上得到大幅提升，更进一层为决策或营销提供精确服务。对于类似于首钢迁钢与首钢顺义分公司的数据共享与生产管控，云技术同样能够实现数据资产向数据资本的转化。
3.3深度融合
信息化与现代工业化的深度结合，是指信息化带动工业化，工业化促进信息化，一种新型的工业化道路。两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。集成化、模块化的软件设计理念是目前信息化系统建设的主流方向。企业生产制造与信息化融合，能够在很大程度上推进现代化企业的建设，提高企业竞争力。钢铁工业处在产能过剩的新常态，钢企生产线常常不能满负荷运转。这时有没有可能将空余的产能用来支持快速订货，或者建立某一平台，使用户能像淘宝网购一样，方便地采购钢材，这些都是赢得未来发展机遇需要深入研究的问题。
3.4物联网
钢铁企业通过物联网技术可以进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，实现信息共享和互联互通，从而可以有效地改造升级传统钢铁产业，整合提升企业管理能力，推动“两化”深度融合[3]。钢铁行业中，通过完善自动化信息化之间的信息交互、全产线物流跟踪和原料库及产品化的无人化管理，实现产线的智能化物流管理，使产品全过程的在线跟踪，一目了然。基于市场要求，首钢迁钢硅钢卷销售流程监控的物联网模式正在调试阶段，正式上线后，将依靠基础自动化系统或物联网等技术获取海量信息，利用云计算和大数据等技术存储、计算和分析数据，通过互联网、物联网，整合物流现有资源，使得需求方能够快速获得服务匹配，得到便捷物流支持，完成对钢铁企业生产、物流、能源和环境的优化管控，从而实现智能化生产管控。
3.5安全数据交换
为了更好地确保用户数据在传输与存储过程中的信息安全，目前大型企业采取了为数据加密的方式确保数据安全。在设计过程中，储存在云中的任何用户数据对于用户来讲都是安全的，对于需要保密的其他用户，这些数据表现出来的是无序化信息状态，其具体内容根本无法获知。例如首钢迁钢目前的文件加密系统，保证了工艺技术的信息的保密性。
4结束语
在当前中国钢铁企业生产经营面临困境，转型升级面临瓶颈，以及政府大力推进中国信息技术自主创新和全面优化信息产业结构、深入推进钢铁行业“两化”融合这一大战略背景下，利用物联网技术在整合提升企业信息化水平、实现精细化、智能化生产管理的同时，有利于促进钢铁企业降本增效、节能减排、转型升级，走新型工业化道路。在这一过程中，要学会用辩证的观点面对工业革命，吸取工业4.0的思想精髓[4]，根据钢铁行业和企业的具体情况制定对策，既避免照抄照搬，也不能全盘否定，放眼未来，脚踏实地地以现状为出发点，充分发挥经验的作用，又不被现状和经验所约束。另外，无论是数字化建设还是CPS开发，都会面临方法和理念的改变，要能意识到变化的发生，主动地适应变化，积极地促进工业4.0的发展。
参考文献
[1]傅建中．智能制造设备的发展现状与趋势[J].机电工程，2014（8）：960-962.
[2]李云志．“工业4.0时代”的管理架构研究[J].管理观察，2014（8）：95-96.
[3]颜志国，唐前进．物联网技术在智能交通中的应用[J].警察技术，2010（6）：4
[4]王巍．以创新抢占工业4.0时代发展制高点[J].现代商贸工业，2014（3）：183.
作者：郭运桥 单位：北京首钢自动化信息技术有限公司
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