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工业互联网标识行业应用指南(钢铁)

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工业互联网标识行业应用指南 (钢铁) 工业互联网产业联盟(AII) 2024年10月 声明 本报告所载的材料和信息,包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议,不构成法律建议,也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有(注明是引自其他文献的内容除外),并受法律保护。 如需转载,需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可,任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用,不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播,不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者,本联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟联系电话:010-62305887 邮箱:aii@caict.ac.cn 组织单位:工业互联网产业联盟 参与编制单位:(排名不分先后) 中国信息通信研究院、东北大学、冶金工业规划研究院、鞍钢数智科技(辽宁)有限公司、南京钢铁股份有限公司、中冶赛迪信息技术(重庆)有限公司、联通雄安产业互联网有限公司、浪潮云洲工业互联网有限公司。 参与编制人员:(排名不分先后): 刘阳、程彤彤、池程、田娟、许珂、尹子航、罗璨、徐婷婷、谢滨、邵小景、孙杰、彭文、张殿华、李冰、蔡盛佳、王浩磊、蔡恒君,王弢,刘佳伟、王芳,鹿玮,向左潮、侯佳、李强、张晓辉、王娇、赵贤聪、李哲、李波,李程、刘星 前言 工业互联网标识解析体系建设是我国工业互联网发展战略的重要任务之一,为贯彻落实《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》、《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》等政策文件,全国各地积极开展工业互联网标识解析体系建设与部署,包括各级标识解析节点建设,标识解析产业生态培育,标识应用创新发展。 在工业和信息化部的指导与各地方政府的支持推动下, 我国工业互联网标识解析体系建设已步入快车道,国家顶级节点稳步运行,二级节点快速发展,标识应用成效初显。当前,按照标识解析增强行动的要求,还需要从做大规模、做深应用、规范管理三方面进一步提升我国工业互联网标识解析体系的发展水平,深化标识在制造业设计、生产、服务等环节应用,发挥出标识在促进跨企业数据交换、提升产品全生命周期追溯和质量管理水平中的作用。 为了加快工业互联网标识解析体系在钢铁行业应用推广,工业互联网产业联盟标识组联合钢铁行业相关企事业单位编制《工业互联网标识应用指南(钢铁)》(以下简称指南)。 本指南编写过程中,得到了孙杰、符鑫峰等专家的指导,并得到了鞍钢集团、浪潮工业互联网、南钢集团等企业的大力支持,在此一并致谢。 目录 一、工业互联网标识解析概述5 二、钢铁行业数字化转型需求分析8 (一)钢铁行业基�情况8 (二)钢铁行业发展的主要特点11 (三)钢铁行业转型的变革方向12 三、钢铁行业标识解析实施路径14 (一)钢铁行业标识解析实施架构14 (二)钢铁行业标识对象分析17 (三)钢铁行业标识数据分析20 (四)钢铁行业标识应用组织流程26 四、钢铁行业标识解析应用模式30 (一)钢铁制造产销协同30 (二)钢铁产品质量管控33 (三)钢铁制造供应链追溯36 (四)钢铁行业智慧炼钢42 五、发展建议50 (一)标识解析赋能数据协同,实现精细生产50 (二)标识解析赋能企业管理,优化管理模式50 (三)标识解析推动技术融合,加速应用创新50 一、工业互联网标识解析概述 工业互联网标识解析体系是工业互联网网络体系的重要组成部分,是支撑工业互联网互联互通的神经枢纽。工业互联网标识解析体系的核心要素包括标识编码、标识解析系统和标识数据服务三部分。其中,标识编码是指能够唯一识别物料、机器、产品等物理资源和工序、软件、模型、数据等虚拟资源的身份符号,类似于“身份证”中的身份证号,标识编码通常存储在标识载体中,包括主动标识载体和被动标识载体;标识解析系统是指能够根据标识编码查询目标对象网络位置或者相关信息的系统,对物理对象和虚拟对象进行唯一性的逻辑定位和信息查询,是实现全球供应链系统和企业生产系统精准对接、产品全生命周期管理和智能化服务的前提和基础;标识数据服务是指能够借助标识编码资源和标识解析系统开展工业标识数据管理和跨企业、跨行业、跨地区、跨国家的数据共享共用服务。在实际部署中,我国工业互联网标识解析体系逻辑架构采用分层、分级模式,包括根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点和递归节点,构成我国工业互联网关键网络基础设施,为政府、企业等用户提供跨企业、跨地区、跨行业的工业要素信息查询,并为信息资源集成共享以及全生命周期管理提供重要手段和支撑。 工业互联网标识解析是实现异构编码兼容的基础前提。制造业企业基于不同业务需求,已面向产成品使用了大量私有标识,建立仓储管理、物流配送、数字营销等场景的 局部数据闭环。随着标识对象从产品向机器、原材料、控制系统、工艺算法以及人等要素的扩展,应用场景从企业内单一业务向企业外多元服务的延伸,私有标识难以满足全要素、全产业链互联互通的需求。利用工业互联网标识解析基础设施,企业使用统一编码替代已有编码或进行编码的映射转换,可实现公有标识与私有标识、异构公有标识之间的兼容互通,将解决传统标识在企业外不能读或读不懂的问题,破除信息传递壁垒,进而实现各类主体在更大范围、更深层次、更高水平的互联。 工业互联网标识解析是实现多源异构数据互操作的关键支撑。由于制造业链条长、环节多、场景复杂、软件多样等特性,海量工业数据分散在不同系统中、异构网络相互隔离、数据表述不一致,大量的“信息孤岛”和特定的接入方式导致用户获取的服务受限,尤其在协同制造、智能服务等创新应用领域难以获取、发现、理解和利用相关数据。工业互联网标识解析通过建立与底层技术无关的公共解析服务、标准化数据模型和交互组件、异构网络适配中间件,可灵活定位并接入各类主体在不同环节、不同系统中的应用或数据库,从而促进不同行业、上下游企业之间数据关联、互操作与信息集成,同时提升现有制造系统的数据利用能力。 工业互联网标识解析是实现产业链全面互联的重要入 口。企业间传统的信息交互模式为建立两两系统的数据对接,由于不同厂商、不同系统、不同设备的数据接口、互 操作规程等各不相同,企业需投入大量人力、物力构建多套交互接口,导致互联成本高、效率低、共享难,无法满足产业链协同需求。工业互联网标识解析各级节点作为国家新型基础设施,是全面互联下信息查询的入口,承载了工业要素全生命周期的信息获取及数据交互,通过许可监管、分级管理等保障了体系的稳定运行和高质量服务,保证了企业主体对标识资源分配和标识数据管理的高度自治,并通过统一架构、标准化接口等降低了企业接入门槛和使用成本,实现了部署经济成本最优。 工业互联网标识解析是打造共建共享安全格局的有效路径。随着工业互联网接入数据种类、数量的不断丰富,以及工业数据的高敏感性,对网络服务性能要求越来越高。标识解析建立了一套高效的公共服务基础设施和信息共享机制,通过建设各级节点来分散标识解析压力,降低查询延迟和网络负载,提高解析性能。同时,逐步建立综合性安全防护体系,工业数据存储在责任主体企业保障了数据主权,通过身份认证、权限管理、数据加密等机制实现标识对象信息的安全传输和获取,通过多利益相关方在全生命周期中的合作,形成开放、引领、安全、可靠的产业生态系统。 工业互联网标识解析是钢铁行业产业互联互通的重要枢纽。标识解析为钢铁制造资源、生产过程、智能产品等提供全产业链的信息互通和数据共享能力,实现产品全生命周期管理、自动化校准检验和量测数据价值释放。 二、钢铁行业数字化转型需求分析 (一)钢铁行业基本情况 1.行业简介 钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业,包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业,是国家重要的原材料工业之一。此外,由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类,如焦化、耐火材料、炭素制品等,因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。 近年来,中国钢铁企业以推进“两化融合”为切入点,持续组织开展数字化转型活动,钢铁企业的自动化、信息化、数字化、网络化水平不断提升。2021年,中国钢铁工业两化融合指数上升至59.9,关键工序数控化率达到70.1%,生产设备数字化率达到51.3%。与2015年相比,2021年中国钢铁工业两化融合指数提高了19.4,行业数字化水平明显提高,已初步扭转了钢铁工业过去的“傻大黑粗”的行业形象。中国龙头骨干钢铁企业积极拥抱数字化、网络化,数字化转型发展成效明显,数字化转型走在行业前列。由于数字化改造的成效,2022年初,宝武集团、德龙钢铁、南京钢铁、中天钢铁等钢铁龙头企业入围工信部2021年工业互联网试点示范项目名单。目前,国内超过80%的钢铁企业已经在推动数字化转型升级,钢铁龙头骨干企业已基本完成 产线级基础自动化、过程控制系统、生产执行系统、制造管理系统自上而下纵向集成的四级体系。 2.产业链 钢铁行业产业链全景图从上下游角度进行设计,主要包括上游原料制造、中游钢铁冶炼制造、下游应用市场等3个环节,如下图所示: 钢铁产业链主要有长流程、短流程两种,长流程总体分为原料制造、钢铁冶炼制造、应用市场三个部分,短流程总体分为钢铁冶炼制造、应用市场两个部分。钢铁产业链的核心环节是钢铁冶炼企业,主要有中国宝武钢铁集团有限公司、首钢集团有限公司、河钢集团有限公司、江苏沙钢集团有限公司、中信泰等。就工业互联网标识解析的应用而言,钢铁生产企业是主要相关方,作为产业链中体量最大、龙头性最强的一方,可挖掘更多的应用场景。 随着碳交易市场扩大会议的召开,钢铁行业也将在条 件成熟之际被纳入全国碳市场。《三部门关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》指出支持构建钢铁生产全过程碳排放数据管理体系,参与全国碳排放权交易。然而,我国钢铁行业薄弱环节之一就是碳排放数据体系框架构建以及碳排放数据获取的可信存证的保障。随着工业互联网的发展,钢铁行业将以标识解析为抓手环节,通过区块链技术的去中心化,实现钢铁企业碳排放数据的安全可信。 图1钢铁产业链全景图 10 (二)钢铁行业发展的主要特点 钢铁工业是我国国民经济基础产业,是工业的重要粮食、建设的重要保障、经济的重要支撑,是衡量一个国家综合国力和工业化程度的重要标志,在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。当前,我国钢铁工业发展呈现以下四大特征: 一是支撑经济快速发展的关键动力。2011-2020的十年间,国内制造业增加值与粗钢产量的年均增速分别为7.9%和5.1%,稳定支撑着中国制造业高质量发展。国内41个工业行业中,从营业收入看,2021年建筑业,房地产业,交通运输、仓储和邮政业等3个典型用钢产业的增加值,占GDP总量的17.9%。研究表明:钢铁工业通过采购原料、半成品、能源以及对外支出服务费用等,可带动其他经济部门创造2.5倍的增加值,同时每创造1个就业岗位可带动供应链创造6.5个岗位。 二是典型的技术密集型产业。技术创新是第一推动力, 而且贯穿钢铁工业发展的全过程。英国钢铁工业崛起于第一次工业革命时期,完成了从小作坊到机械工厂的转变。氧气炼钢转炉、连铸等工艺技术的革新,完成了钢铁工业的第二次技术革命,使得生产效率快速提升。近终型连铸连轧技术(ESP、Castrip)、连续加料电弧炉等工艺装备标志着钢铁工业的第三次技术革命。智能制造、智慧管控一体化的逐渐普及,将成为钢铁工业的第四次技术革命。 三是物理世界构建的核心要素。钢铁业为人民生活质 量改善提供基础的结构材料和重要的功能材料。如为支撑铁路、公路、桥梁、水利等传统基础设施建设,提供高强钢筋、钢结构用钢等基础结构材料,又为新基建提供高质量的不锈钢、电工钢、轴承钢、车轮钢、弹簧钢等功能材料。此外,中国钢铁行业执行着世界上最严格的环保排放标准要求,打造全球钢铁工业低碳发展示范,积极实践氢冶金等低碳冶炼技术,积极引领世界钢铁工

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