钢铁企业数字化工厂解决方案 需求要点 • 钢铁企业数字化工厂背景意义 • 钢铁企业数字化工厂关键技术 • 钢铁企业数字化工厂规划设计 • 钢铁企业数字化工厂需求要点 • 钢铁企业数字化转型实施路径 contents 目 录 一、 钢铁企业数字化工厂 背景与意义 当前钢铁行业面临产能过剩、环 保压力增大、市场竞争加剧等问 题，亟待通过技术创新和转型升 级提升竞争力。 行业现状 造，实现生产过程的可视化、可控制和可优化。 概念定义 数字化工厂能够提高生产效率、降低能耗和排放、优化资源 配置、提升产品质量和客户满意度等多方面的优势。 优势分析 数字化工厂概念及优势 钢铁企业数字化转型必要性 适应市场需求变化 随着客户需求的多样化和个性化，钢 铁企业需要快速响应市场变化，数字 化转型能够提高企业灵活性和市场反 应速度。 提升生产效率和质量 数字化工厂能够实现生产过程的自动 复杂工艺流程 高能耗和高排放 钢铁生产涉及多个工艺流 程和环节，需要精细化的 管理和控制。 钢铁生产是高能耗和高排 放行业，需要采取有效的 节能减排措施。 03 02 01 钢铁企业工艺特点 二、 钢铁企业数字化工厂 关键技术 实现工厂内设备、传感器、控制 系统等的全面互联，构建工业物 联网平台。 设备与系统互联 通过物联网技术实时采集生产现场 数据，确保数据的准确性和实时性。

投资持续下滑，但制造业和基建投资对用钢需求提供重要支撑，钢铁产品结构持续调 整。 预计 2025 年中国钢铁行业将延续供需双弱的格局，钢材价格预计维持震荡走势， 钢铁企业的经营效益难有明显好转。展望未来，短期内，钢铁企业仍将面临一定的经 营压力。长期来看，在产业政策引领下，随着低效产能的逐步出清，钢铁行业将转向 高质量发展，行业竞争格局有望得到明显改善。 联合资信 工商评级四部 |钢铁行业组 动，钢价震荡 下行。 图 2 2023 年以来中国钢材综合价格指数 资料来源：Wind 从经营业绩来看，根据中国钢铁工业协会数据，2022－2024年，重点统计会员 钢铁企业的利润总额分别为982亿元、855亿元和429亿元。2024年，钢铁下游需求 疲弱，钢铁供给相对处于过剩态势，行业竞争加剧导致钢材价格进一步下跌；原燃 料价格虽有下降，但成本端降幅不及钢材价格降幅，钢铁行业盈利水平持续下行。 格变化直接影响到行 业的成本情况，下游房地产、基建、机械、汽车及家电等行业的需求变化也会对钢 铁行业景气度产生直接影响。 （1）铁矿石 铁矿石是钢铁生产过程中最主要的原材料，中国钢铁企业所用铁矿石以进口 为主，铁矿石对外依存度超过80%，钢铁产能与自身铁矿石产能严重不匹配。 根据海关总署统计，2022－2024年，中国铁矿石进口量分别为11.07亿吨、11.79 www

全、 可靠、高效的实时控制。最终实现物理世界和信息 世界的完全融合，并为工业现场构造一个可控、可 信、可拓展且安全高效的 CPS 网络，从根本上改变 现有的工程物理系统的构建方式。 钢铁企业 CPS 网络构成 CPS 网络的基本组成结构包括传感器、执行器 和决策控制单元。如图 1 所示，基本组件之间的循 环控制结构构成了 CPS 的基本功能逻辑单元，执行 CPS 网络最基本的检测与控制功能。 新一代网络将底层传感器采集信息做高效传输；最 终的应用层涵盖钢铁工艺知识库等多方面资源，并 以软件或云服务等形式提供给最终用户。 随着自动化程度的提高，钢铁企业已具备建立 CPS 的基础，但由于钢铁生产中存在大量时滞环 节，工艺之间又联系紧密，导致钢铁企业往往存在 管控脱节、信息化和自动化结合相对不够紧密等问 题，信息无法及时反馈到控制系统中。因此，钢铁 企业建立 CPS 系统，不但要满足钢铁生产工序内物 物理层：本层包括 CPS 单元设备的状态监测 和控制指令执行。当前钢铁企业中监测环节多采用 含嵌入式操作系统的双校准智能仪表系统，具备实 时性的特点，并且可以提高监测系统的准确性，同 时多接口开放模式亦可实现更加灵活的生产现场监 控和管理。 (2) 网络层：CPS 系统的基本要求是各个异构物 理实体之间可以实现信息交互，因此钢铁企业必须 有稳定的网络传输介质，并建立合理的网络传输路 径。

绿色工厂一53个重点行业名单 钢铁行业 · 长流程钢铁:适用于长流程钢铁企业和同时具备长、短流程锅铁企业培育绿色工厂使用。其中,长 流程企业是指具备炼铁(高炉、非高炉,国转密一矿热炉等)、炼钢(特炉、氧氧照被炉)、乳网 等生产工序的钢铁企业;短流程企业基指具备炼钢、轧钢等生产工序。以废明,直按还原铁、镧铁 等为主要原料,以电炉(不锈照以电炉+氢氧脱碳炉》作为冶炼装备的钢铁企业。 · 短流程钢铁:短流程企业经缩真备炼钢、轧钢等生产工序 短流程钢铁:短流程企业经缩真备炼钢、轧钢等生产工序,以废银。查孩还原铁、银铁等为主要原 料,以电炉(不销钢以电炉+氧氧脱额炉)作为治炼装备的钢铁企业。 · 铁合金:产品覆盖征硅合金、高碳络铁、电炉高碳话铁、测碳锰铁、硅铁。 · 焦化:设有常规体炉(包括质装和捣因两种形式)的独立佛化企业。 尊诚科技服务 绿色工厂—53个重点行业名单 石化化工行业 五些。 1以原启加工为核心工艺。主要生产汽注、要名, 航理等成品油及劳延

网络化、智能化转型升级，深化钢铁行业供给侧结构性改革， 开创钢铁行业高质量发展新局面，实现从钢铁大国向钢铁强 国的转变。 1.1 钢铁行业数字化转型趋势分析 1.1.1 设备管理由传统维护向智能维护转变 钢铁企业通常部署有高炉等众多高价值设备， 以往只能 采取事后维护或者基于主观经验判断和固定失效周期的定 期维护， 很难准确识别设备故障并维修， 容易造成产线停滞 和生产安全等重大问题。随着智能传感器和通信技术的兴起， 求日益个性化， 加大了作出科学高效采销决策的难度。钢铁 行业传统的供应链只能靠契约合同保障，信息孤岛化问题突 出，物料信息难以在供应链中实现跨环节的自由流通， 大大 增加了企业运营成本。钢铁企业可将 ERP 、 SCM 等信息系 统 集成用于供应链整合， 构建上下游信息流通渠道，结合产 品 需求、原料供给和产能配置，及时调整生产计划，提高产 能 利用率， 减少库存积压， 保障订单稳定到期兑现。 的环保成本急剧上升。钢铁行业急需转变发展理念，重视环 保管理水平提升，加快由以前单纯追求产量扩张的粗放型生 产方式向追求优质低碳的清洁型生产方式转变。而物联网、 大数据、人工智能等数字技术的出现， 可以帮助钢铁企业实 时采集、监测、分析各生产环节的能耗和排污情况，集中企 业资源对重点环节进行工艺优化或设备升级，提高企业清洁 型发展水平。 1.2 钢铁行业工业互联网平台典型应用场景及实践 1

能力、用户洞察能力、数字化战略能力等七个方面，横向方面贯穿从 企业研发设计、生产过程、经营管理到客户服务全流程，纵向方面贯 通从平台建设、生产管理、业务管理到战略管控全环节。 通过数字化能力建设，钢铁企业可基于“分布式、网络化、平台 化、简流程”的特点与需求，建成 CPS 物理信息系统，实现物理实体与 数字虚体之间的有机融合；建成集“无人化工厂、平台化运营、协同化 生态”于一体的扁平化架构体系，实现企业生产管理的工序作业一键 、矿业 AI 、矿钢 AI 工业互 联网平台 鞍钢集团：紧密围绕企业新时期发展战略，以两化深度融合为目标，构建了企业数字化能力 模型，绘制了未来钢厂新蓝图。 典型的钢铁企业转型——宝武钢铁正在发生的变革  数字化转型的本质：重构企业业务模式、商业模式和核心竞争力  钢铁工业未来发展方向——数字化、智能化转型 目 录 一、数字化转型：企业最重要转型

鼓励具备条件的工业企业和园区利用煤层气（瓦斯）发电、生物 质发电、天然气冷热电联合供能，为工业生产提供绿色能源。 2.余能回收利用：鼓励工业企业和园区回收利用工业生产过程 中的余热余压，如钢铁企业的高炉煤气余压、水泥企业的窑尾余 热等，将其转换为电能或其他形式的可用能源，提高能源利用效 率。 3.其他能源形式：鼓励尝试引入高效热泵技术，利用浅层地热 能、空气热能等低品位热能为工业生产提供供热、制冷等需求；

安全责任分散，缺乏体系化制度，应急预案仅覆盖基础网络故障，重点保护 SCADA、PLC 等关键工控设备；  依赖人工部署，缺乏自动化响应能力，仅能实现对已知威胁的被动拦截。  典型场景：某钢铁企业通过部署工业防火墙隔离办公网与高炉控制系统生产网，阻止外部恶意代码入 侵高炉控制系统，但未对 Modbus 协议进行加密，存在协议层攻击风险。 (2) 第二阶段：厂级智能化阶段（2018 年-2020 技术偏好：区块链存证（如操作日志上链）、边缘计算节点加固等技术应用率超 50%，侧重生产 流程的不可篡改性与实时响应能力。  钢铁 / 冶金行业：  实践重点：关注高温环境下的设备冗余与数据防泄漏。有钢铁企业对高炉控制系统实施冗余备份， 还有钢铁企业通过工业协议深度检测识别连铸机异常流量。  管理创新：该行业正尝试将供应商设备接入纳入“白名单”管理，但尚未形成体系化供应链安全 机制。 (2) 离散制造行业：以“供应链协同安全”为核心 下共性瓶颈： (1) 技术能力：从“单点防护”到“体系化防御”的断层  工业协议安全治理缺失  风险表现：有部分企业仍使用未加密的 Modbus、OPC UA 协议（其中能源行业占比较高）。如 某钢铁企业因协议未加密导致连铸机数据被篡改，造成数小时停机。  缺口分析：缺乏行业统一的协议安全基线（如加密算法选择、流量监测规则），企业自主防护碎 片化。  固件安全管理空白  风险表现：大

。 某化工工厂测算裂解乙烯工艺中天然气消耗量与乙烯产量之间的比值，并细化分析该生产环节温室气体排放量与 天然气热值总利用率，以及裂解炉管的热能转换率、裂解产物分离效率等指标间的变动关系。 某钢铁企业测算自备发电厂的煤炭消耗量与产热量、发电量之间的比值，并分析企业温室气体排放量与用电、用 热排放系数间的变动关系。 d. 为什么这样做？ 该步骤用于识别影响企业碳目标设定边界碳排放的关键变量 以及各方案之间的组合。例如： 某化工企业结合目前裂解乙烯工艺减碳技术 的成熟度以及成本，构建了更换能效增加 30% 的裂解炉管、使用电加热蒸汽裂解技 术替代天然气蒸汽裂解技术、以及维持现状 的三种情景 某钢铁企业结合同业低碳转型技术应用现 状，构建了与可再生能源发电厂签署中长期 绿电协议、20% 自发电使用屋顶光伏替代、 以及维持现状的三种情景 f. 为什么这样做？ 气候变化将在长期维度上对人类

月结束前，欧盟议会通过修正案， 将征收范围从钢铁、铝等 6 类扩展至机械部件（含电机、齿轮箱）、合成氨及部 分塑料制品，并设定 2027 年出口产品隐含碳排放量不得高于欧盟同类产品 15% 的硬性约束，中国钢铁企业为达标需额外承担每吨 120 欧元（当前中欧碳价差约 85 欧元）的成本溢价，预计对欧出口份额将缩减 20%-30%。美国《清洁竞争法案》 （CCA）虽未正式立法，但 2024 年 10 月美商务部启动“气候倾销调查”，对中 年）”，以能效标杆为 切入点，推进覆盖全行业和全产能的第三大钢铁改造工程（产能置换、超低排放 改造、极致能效工程）。以“双碳最佳实践能效标杆示范厂”培育为抓手，共开 展 3 批完成 117 家钢铁企业入选“双碳最佳实践能效标杆示范厂”。 22 表 3 双碳最佳实践能效标杆示范厂 能源结构优化。通过调整和优化钢铁行业能源使用结构，减少高碳能源的依 赖，提高清洁 赖，提高清洁能源和可再生能源的占比，从而实现钢铁行业碳排放的大幅降低。 为此，钢铁行业采取了多项举措，例如：新建钢铁项目原则上不再新增自备燃煤 机组，支持既有自备燃煤机组实施清洁能源替代。支持有条件的钢铁企业建设工 业绿色微电网，加快风能、太阳能等可再生能源的一体化开发利用。提高能源利 用效率，加强钢铁行业余能利用改造，有序开展余能自发电装备更新，优化二次 能源直接利用方式，减少能源转化次数。