智慧钢铁行业洞察

智慧钢铁行业洞察 中国联通研究院2024年1月 版权声明 本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 目录 一、钢铁行业产业链4 （一）产业现状4 1.产业链：上游提供原材料，中游为钢铁冶炼加工，下游为用钢需求行业4 2.市场变化：市场形势严峻，企业效益大幅下降8 （二）钢铁行业痛点：产能过剩、生产流程复杂、生产环境恶劣、环保压力大8 （三）智慧钢铁/钢铁数字化转型定义9 （四）当前钢铁行业数字化转型的现状和问题10 二、内需外政驱动，钢铁行业数字化进一步打开增量空间12 （一）产业政策趋向12 1.持续推进行业兼并重组、发展高端特钢，推动产业结构优化、供给质量提升12 2.大力发展智能制造，提高行业核心竞争力13 3.推动行业节能降碳、绿色发展，确保双碳目标如期实现14 （二）行业需求分析15 1.设备全生命周期管理：由传统维护向智能维护转变15 2.智能化生产：生产工艺由黑箱到透明，逐步实现智能化16 3.绿色生产：生产绿色化及数字化碳管理，助力双碳目标达成164.供应链协同：由局部协同向全局协同升级17 （三）行业市场空间18 1.客户空间：头部企业主要在河北、山东、江苏等地，2022年产能置换项目主要在广西、江苏、云南等地18 2.数字化转型规模空间：2025年钢铁行业工业互联网市场规模有望超千亿元19 3.碳管理规模空间：市场空间大，未来5年进入快速发展期.20 （四）智慧钢铁产业图谱及厂商21 1.智慧钢铁产业图谱21 2.服务商情况：宝信软件等钢企子公司占据市场主导地位，其次是专业设计院所类供应商22 （五）头部企业数字化转型布局及收益情况24 1.宝武：数智化转型标杆，智慧制造从“四个一律”迈向“三跨融合”24 2.河钢：聚焦产线智能化、智慧企业建设25 3.鞍钢：聚焦“智慧管理、智慧生产、数字产业创新发展”.264.南钢：以数据治理+工业互联网平台双轮驱动27 三、新技术和新商业模式驱动钢铁行业数字化30 （一）新技术30 1.5G30 2.大数据+AI31 3.区块链31 4.数字孪生32 （二）产品及解决方案32 1.设备管理类32 2.智能化生产类35 3.绿色生产类41 4.供应链协同类44 四、发展展望47 附录一：头部钢企名单48 附录二：智慧钢铁产业主要供应商53 前言 钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑。我国钢铁产量和消费量连续多年位居世界第一，2022年我国粗钢产量10.18亿吨，占全球54%；2023年上半年，全国粗钢产量为53564万吨，同比增长1.3%。随着我国钢铁行业去产能目标完成，以及中长期钢材需求量将缓慢下降，我国钢铁行业已经进入由规模效益向质量效益转变的加速演进期，处于由大到强转变的关键阶段。在国家政策及行业转型发展双重因素驱动下，“十四五”时期，钢铁行业将加快兼并重组进程，产业集中度将进一步提升，同时，绿色发展和智能制造成为行业两大发展主题。 2022年以来，由于需求减弱、原燃料价格高企等原因，钢铁企业效益出现大幅下降，中钢协重点统计会员企业利润总额同比下降72.27%。2023年前三个季度，中钢协重点统计会员企业利润总额同比下降34.11%，行业效益略有回升。存量竞争环境下，低成本、差异化的产品及服务是钢铁企业的核心竞争力。钢铁冶炼是典型的流程型工业，生产过程不可中断，具备生产流程长、生产工艺复杂、供应链冗长等特征，当前，钢铁企业正面临设备维护成本高、生产过程存在黑箱和不确定性、下游需求日趋分散且个性化增强、安全环保压力增大等问题，数字化将带来钢铁行业全要素、全流程、全价值链的优化和升 -1- 级。 钢铁行业数字化转型仍处于初级阶段，且发展不均衡，企业间、企业内不同车间和产线间发展水平存在巨大差异。宝武、沙钢等头部企业成为工业领域率先推进智能制造的典范，宝武提出“四个一律”（作业一律机器、操控一律集中、运维一律远程、服务一律上线）建设标准，建立了“黑灯工厂”和智能车间，实现24小时无人值守，并成为中国首家入选世界“灯塔工厂”的钢铁企业，而大多数钢企仍处于信息化阶段；企业内部个别分厂或产线已实现远程化、无人化作业，而绝大部分仍然大量依靠人力。 市场竞争方面，行业龙头宝武、首钢等以自身自动化、数字化改造带动产业协同和能力输出，其信息化子公司宝信软件、首自信具备产业知识积累、产品应用打磨与生态支持，在钢铁数字化市场占据主导地位；中冶赛迪等钢铁设计院具有工艺设计与信息技术融合的专业优势，占据重要的市场地位。 随着5G、大数据、区块链和数字孪生等新兴技术的发展，结合钢铁行业高质量发展的内在需求，涌现出了涉及钢铁行业多产线、多环节的智能化产品及解决方案，多措并举、组合发力，共同驱动钢铁行业数字化转型升级。 钢铁行业数字化转型势在必行。我国钢铁行业要坚持创新 引领，以企业为主体，以市场为导向，深度融合产学研用，以数字化转型赋能绿色化、高质化、强链化发展，走中国特色的新型工业化道路。 编写组成员（排名不分先后）： 邸青玥、符丽姹、梁寅杰、孙逸如、杨晓英、王巍 一、钢铁行业产业链 （一）产业现状 1.产业链：上游提供原材料，中游为钢铁冶炼加工，下游为用钢需求行业 图1钢铁行业产业链 钢铁属于原材料工业，是典型的流程型生产行业，从产业链来看，钢铁行业上游包括铁矿石、焦炭等原材料及能源供应，中游为钢铁冶炼及加工，下游应用十分广泛，可作为基础原料应用于建筑、机械、汽车等各行各业。 （1）上游：铁矿石严重依赖进口，焦炭国内供应稳定 铁矿石及焦炭是炼钢的核心原料。我国铁矿石储量有限且品位较低，主要依靠从澳大利亚、巴西进口，“十三五”时期，我国铁矿石对外依存度高达80%以上，铁矿石寡头垄断特征较为明显，巨头拥有强大的话语权，国际四大矿山淡水河谷、力拓、必和必拓、 FMG产量约占全球铁矿石产量的一半。国内铁矿石行业集中度较海外仍然较低，主要矿区分布在华北、东北、华中、华东、西南和海南，铁矿石企业以国企居多。我国焦炭供应充足，产量较为稳定，焦炭产能和产量主要集中在华北地区，占焦化总产能的43%左右，其中山西、河北、山东占据前三的位置。 （2）中游：我国粗钢产能全球第一，但行业集中度较低，钢材生产 主要采用高碳排放的“长流程”工艺，中低端产品严重过剩，同时高端产品供给不足 钢铁是制造业的基础。钢铁产品的品种、规格及形态非常多，产品需求量非常大，产品的用户数量和用户种类非常多。这些特点使得钢铁生产流程、生产工艺等极其复杂。 钢铁制造按生产工艺以“长流程”为主，推进“短流程”炼钢。 长流程以铁矿石、焦炭为主要原料，经过高炉、转炉产生粗钢，经过炉外轧制转化为钢材；短流程以废钢为主要原料，直接通过电炉转换成粗钢，再经过炉外轧制转化为钢材，相比长流程，短流程更加节能环保。受制于废钢保有量和循环量较少、短流程成本较高等因素，我国炼钢工艺仍以长流程为主，约占90%，而美国、日本及欧洲等发达国家均短流程为主，美国短流程占比达到70%。根据 《“十四五”原材料工业发展规划》要求，2025年我国电炉钢产量占粗钢产品比例需要提升至15%以上。 钢材按产品性质看，普钢需求大但产能过剩，特钢产量不足。普钢是用量最大的基础材料，特钢则主要面向高端、特种装备制造 领域。相比普钢，特钢生产工艺更复杂、技术水平要求更高、生产规模更为集约。目前我国普钢产能过剩，特钢产量不足，特别是一些高端品种特钢，仍然无法满足国内需求，大多依赖进口，日本是特钢产业总体水平最高的国家。 钢铁产能上看，我国粗钢产能全球第一，行业呈现区域集中度 高、但产能集中度低的特点。2022年，全球粗钢产量中国占比54%， 除北京、海南、西藏外，其他省区均有粗钢分布，其中，河北是我国粗钢产量第一大省，产量达到2.12亿吨，占全国总产量21.0%，我国粗钢产量前10省份合计产量达到7.4亿吨，占全国总产量71.4%。 图22022年我国粗钢产量前10省份粗钢产量及占比情况 我国钢铁行业集中度较低，2022年全国钢铁行业CR10为 42.8%，距离全球领先水平差距较大，发达国家CR10均超过70%，显著高于我国当前水平。 图32022年我国产量前10企业钢铁产量及占比情况 （3）下游：需求呈现多样化，建筑行业为钢材消费大户，制造业转型升级催生特钢需求 从钢材的消费结构来看，中国生产的钢材绝大部分都用于国内消费，出口占比很低。国内市场消费需求主要来自于建筑业，另外，机械、汽车、造船、能源、家电及交通行业也是主要的钢材消费行业。 钢铁行业下游需求有两个特点：一是受建筑业需求波动的影响较大，2021年以来房地产行业持续低迷，用钢需求收缩；二是下游需求分布较广，在经济结构调整过程中经常会出现细分子行业新需求，当前制造业转型升级以及智能化直接刺激国内特钢需求，从总 量上来看特钢需求增长空间巨大；三是下游行业升级过程中对钢材产品的个性化、定制化需求逐步增加。 2.市场变化：市场形势严峻，企业效益大幅下降 我国钢铁企业数量较多，行业集中度偏低，企业间同质化竞争激烈，行业盈利能力较低且波动性非常明显。据中钢协统计，2022年重点大中型钢铁企业利润总额为982亿元，同比下降72.3%。2023年前三个季度重点统计钢企利润总额为621亿元，同比下降 34.11%，销售利润率为1.33%，相对其他行业处于偏低水平。 2022年以来，钢铁市场形势严峻，遇到了需求减弱、原燃料价格高企、企业效益大幅下降等困难和问题，2022年中钢协重点统计会员企业利润总额同比下降72.27%。2023年前三个季度，中钢协重点统计会员企业利润总额同比下降34.11%，行业效益略有回升。 （二）钢铁行业痛点：产能过剩、生产流程复杂、生产环 境恶劣、环保压力大 长期以来，产能需求失衡、生产流程复杂、生产环境恶劣以及能耗污染居高等问题阻碍钢铁行业可持续化发展。 1、产能需求失衡∶2013年-2018年间生产线项目的过渡投资，导致钢铁产能集中释放和过剩；同时，行业缺乏标准供需信息配置导致钢厂无法快速识别市场需求，出现供需失衡现象。 2、生产流程复杂∶钢铁工业为大型复杂流程工业，钢铁生产包 含炼铁、炼钢与轧钢三个环节，各环节又涉及多个生产系统、工业控制系统与供应链层级，具备流程复杂、体系庞大等特点，各单元为孤岛式控制，尚未做到单元间界面无缝、精准衔接，严重影响生产效率和产品质量。 3、生产环境恶劣：目前大部分巡检以及生产现场日常工作对于人力依赖度较高，企业员工数量多，同时由于环境恶劣、存在极大安全隐患，对于年轻人吸引力不足，导致招工难。 4、环保压力加剧：钢铁企业生产过程能耗高，冶炼过程中会产生有害气体、炉渣、炉尘、工业废物等高炉副产品，造成环境污染。我国钢铁生产以长流程工艺为主，占比90%，能耗和碳排放是短流程炼钢的3倍。截至2023年11月，钢铁全行业101家企业完成超低排放全流程公示，低碳改造进程偏慢、质量参差不齐。综上，我国钢铁行业存在能源消费和环境排放总量压力巨大、工艺流程结构不合理、绿色发展水平不平衡等问题。 （三）智慧钢铁/钢铁数字化转型定义 从钢铁行业的产业链与价值链来看，每个环节都可借助各类智能技术实现数字化，重点聚焦设备维护低效化、生产过程黑箱化、下游需求碎片化、环保压力加剧等痛点，通过5G、AI、大数据等数字化技术对钢铁产业链及价值链进行数字化升级，加速向设备运维智能化、生产工艺透明化、供应链协同全局化、环保管理清洁化等 方向数字化转型。 智慧钢铁行业洞察的研究对象为钢铁行业中游的钢铁企业，研究范围为研发设计、生产制造、经营管理及产业协同领域的数字化转型。 图4钢铁行业产业链 （四）当前钢铁行业数字化转型的现状和问题 钢铁行业数字化转型仍处于初级阶段，且发展不均衡。与金融、 交通、零售、旅游等数字化转型速度较快的行业相比，钢