专利开启钢铁智造新时代

当前，我国钢铁行业面临去产能、去库存以及环保和提质增效的多重压力，为此，一些钢铁企业开始与信息技术企业合作，努力提升钢铁智造水平，也有一些钢铁企业如宝武集团（宝钢）继续加强自主创新，大力布局智能制造专利技术。那么，从国内外对比来看，我国钢铁企业与国外先进企业相比有何特点？它们在相关领域的专利布局处于什么水平？

　　深耕智造，创新促进发展

　　钢铁工业是国民经济的重要基础产业。随着国际产业的转移和国民经济的快速发展，我国钢铁工业取得了巨大发展，粗钢产量连续多年居世界第一位，部分关键品种达到国际先进水平。然而，由于铁矿石严重依赖进口、“高能耗、高污染”的小钢铁厂治理不力等原因，我国钢铁产业形成了“产能扩大-产量增加-低价出口-遭遇制裁”的循环怪圈，远未成为钢铁生产强国，在全球钢铁产业格局中缺乏话语权。

　　基于此，去产能、去库存以及通过智能制造技术提升企业效率成为我国钢铁产业亟待解决的问题。2020年初，中国钢铁工业协会指出，2020年钢铁行业将巩固供给侧结构性改革成果，严禁新增产能。2020年6月，国家发展和改革委员会公布的《2020年钢铁化解过剩产能工作要点》也指出，统筹考虑钢铁行业兼并重组、结构调整、转型升级等工作，深入推进化解钢铁过剩产能。

　　“过去一段时期，我国通过强化生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和生态环境准入清单硬约束，优化产业布局和结构；通过大力整顿散乱污企业，有效解决了市场竞争中劣币驱逐良币的现象，创造了更加公平的竞争环境。”中国钢铁工业协会副秘书长黄导表示。

　　在转型升级的压力之下，不少钢铁企业纷纷向技术创新要效益。冶金工业信息标准研究院党委书记、院长张龙强表示，近年来，我国钢铁工业大力推进智能制造，在自动化、智能化、管理信息化方面取得了一定成绩。比如早在2018年，宝武集团广东韶关钢铁有限公司就着眼智能制造前沿科技态势，探索实现“装备自动化、少人化、无人化”升级改造。

　　对标先进，增强专利布局

　　“国外先进钢铁企业正在通过技术创新与技术引领战略加速向智能制造转型。”宝武集团（宝钢）中央研究院高级主任研究员周群芳长期研究国外知名钢铁企业战略，她观到，国外先进钢铁企业非常注重持续投入研发并根据规划及发展适时调整，为研发成果提供资金保障。

　　日本制铁2018年至2020年提出，利用信息通信技术与人工智能提升竞争力，“打造全球钢铁业最大规模和最高水准的研发中心”。日本JFE钢铁株式会社也注重利用人工智能和大数据等技术，满足社会和用户的需求。韩国浦项钢铁公司则提出，通过将钢铁制造技术与物联网、人工智能、大数据等技术结合，构筑最新的智能化生产体系。

　　数据显示，日本制铁2014年的研发投入为629.66亿日元，2019年的研发投入为766.91亿日元；日本JFE钢铁株式会社2014年的研发投入为324.9亿日元，2019年的研发投入为387.2亿日元。

　　在创新的道路上，我国企业正对标世界一流迎头赶上。2020年9月14日，国资委召开“对标世界一流管理提升行动”媒体通气会。会上，宝武集团副总经理郭斌表示，中国宝武集团正加大力度、加快速度开展对标提升行动。在2020年初就将“全面对标找差，创建世界一流”作为未来3-5年的管理主题，分层分类、建立健全对标体系，加速全面赶超。

　　据了解，宝武集团（宝钢）已筛选出23个试点项目，投资超过10亿元进行智能制造改造。在智能装备层面，该公司正在高炉炉前作业、炼钢浇钢、冷轧锌锅捞渣等区域推进机器人应用的实践；一些仓库完成了无人化改造，同时正在开展无人化智慧料场的建设。目前，宝武集团（宝钢）1580热轧智能车间已成为工业和信息化部智能制造的示范试点。

　　那么，我国钢铁领域智能制造技术专利情况如何？由冶金工业信息标准研究院和知识产权出版社有限责任公司共同发布的《专利创新指数研究》显示，我国钢铁领域智能制造相关的专利申请量呈现明显上升态势，截至2020年10月，我国企业共提交相关专利申请2187件，其中“十三五”规划期间提交的专利申请量为1516件，占比达69%。相关企业的专利布局重点主要在冶炼、连铸、智能控制系统、智能设备装置、智能检测等细分领域。在智能冶炼方面，国内主要专利申请人为宝武集团（宝钢）、东北大学、宝武集团（马钢）等；在智能控制系统方面，主要专利申请人为宝武集团（宝钢）、中冶集团（中冶赛迪）、中冶集团（中冶南方）等；在智能装备方面，主要专利申请人为宝武集团（宝钢）、中冶集团（中冶赛迪）等；在智能检测方面，主要专利申请人为宝武集团（宝钢）、东北大学等。

　　张龙强表示，钢铁领域智能制造专利申请经过萌芽期、平稳发展期，目前正处于快速发展的阶段。不过，我国钢铁企业相关专利申请在国外布局相对较少，应提升国外专利布局的质量和水平。

　　多措并举，抓住关键环节

　　为进一步提升我国钢铁企业竞争力，工业和信息化部2020年12月31日公布《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见（征求意见稿）》（下称《指导意见》）。《指导意见》提出：到2025年，钢铁产业基础进一步夯实，产业链现代化水平明显提升，产能利用率保持在合理区间。智能制造水平显著增强，关键工序数控化率达到80%左右，生产设备数字化率达到55%，打造50个以上智能工厂。

　　《指导意见》在业内引起广泛关注，包括江苏省钢铁行业协会在内的许多行业协会和企业积极建言献策。江苏省钢铁行业协会建议《指导意见》增加数字化车间、生产线等内容。该协会认为，智能工厂是通过系统集成、数据互通、人机交互、柔性制造以及信息分析优化等手段，实现对多个数字化车间的统一管理与协调生产，同时对车间的各类生产数据进行采集、分析与决策，并将优化信息再次传送到数字化车间，实现车间精准、柔性、高效、节能生产。这些都是“十四五”亟待提升的关键环节。

　　除了政策指引外，行业机构也积极推动钢铁行业转型升级。2020年12月，中国钢铁工业协会联合相关机构发起成立“全国钢铁行业智能制造联盟”，旨在加快推动我国钢铁企业及上下游产业链相关企业智能制造建设进程，引导国家产业政策落地，推进行业高质量发展。

　　那么，未来我国钢铁行业智能制造的关键技术是什么？对此，中国工程院院士王国栋表示，信息物理系统（CPS）是实现钢铁工业智能制造的关键技术。“该系统通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息计算和自动控制计算，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、实时交互、高效协同。”王国栋表示，基于此，河北钢铁、华为公司、东北大学此前已经联合组建了“工业互联网赋能钢铁智能制造联合创新中心”，以钢铁企业全流程产线为基点，促进钢铁产业转型升级。

　　张龙强表示，目前，我国钢铁产业已经实施产能更新计划，使用了世界先进的工艺、装备、流程和技术，尤其是当前中国钢铁行业以绿色低碳和智能制造为引领，为钢铁技术创新、先进节能减排技术、智能制造技术提供了广阔的市场空间。