5G+ 工业互联网 钢铁冶金行业应用解决方案 一 行业背景 二 5G 新基建与工业互联网 三 5G 应用 四 案例分析 I 3 > 粗钢产量再创历史新高 (9.96 亿吨 ) 钢材进出口双双下降 (>10%) > 钢材价格窄幅波动 (5 .9%)↓ 进口铁矿石价格大幅上涨 (34.3%) 个 > 2 24157.70 12017.10 生产设备智能化 程度低 钢铁冶金企业目前生产设备智能化参差不齐，国有大型企业以及大型民企设备智能化水平相对较高，但是管理 智能化水平普遍低下，专家系统，神经网络技术， Al 等技术应用较少 协同生产弱 钢铁冶金企业生产设备数字化基本已经实现，但是生产过程中各种设备形成数据孤岛，没有打通各设备以及各 系统之间数据融合，数据价值无法有效挖掘 系统之间数据融合，数据价值无法有效挖掘 人员密集型 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，钢铁冶金企业员工数多，同时由于环境恶劣，对 于年轻人吸引力不足，导致招工难 能耗污染大 生产工艺过程复杂，涉及的设备数量多达上百台，能耗大，同时在冶炼过程中会产生高炉副产品 (CO/CO2/ N2/H2/CH4/ 炉渣 / 炉尘 / 工业废物等 ) 给环境造成污染 现场网络管理能 力差 目前企业生产内容大部分仍然是基于

�N����65 ���� �0 ���� 基于 5G 和工业互联网的冶金尘泥循环 利用绿色智能工厂 赵国宾 赵俊杰 祁萌 杨慧 顾银琴 (永卓控股有限公司,张家港 215600) 摘要:永卓控股旗下的永钢集团冶金尘泥循环利用绿色智能工厂使用 5G、工业互联网、大数据等技术改 善了传统的大体量、粗放式、弱研发、轻环保的管理模式,实现了生产集控化、安环可视化、作业无人化、 点检智能化、协同高效化、管理智慧化 关键词:5G;工业互联网;大数据;绿色工厂 中图分类号:F426. 32;TF08 文献标志码:A 引用格式:赵国宾,赵俊杰,祁萌,等 . 基于 5G 和工业互联网的冶金尘泥循环利用绿色智能工厂[J]. 信 息通信技术与政策, 2023,49(11):55-64. DOI:10. 12267/ j. issn. 2096-5931. 2023. 11 实现了生产管理、质量管理、设备运行、 能源管控、物流运输、环境监控等企业运营管控智慧化。 1 基于 5G 和工业互联网的绿色智能工厂的 设计意义 1. 1 建设冶金尘泥循环利用绿色智能工厂,是钢铁行 业企业落实政策、合规经营的必经之路 钢铁冶金工业的发展促进了经济的快速增长,为 经济建设提供了物质保障,但冶炼生产所产生的大量 废渣、废物等也成为了环境污染的主要来源。 钢铁厂 废渣含有多种硫化物、氧化物等有害物质和污染物

(二) 冶金（钢铁）行业客户现阶段对 PLC 自主可控的需求分析....... 32 1.冶金（钢铁）行业定义................................... 32 2.冶金（钢铁）行业整体市场发展情况....................... 33 3.冶金（钢铁）行业大型 PLC 市场规模....................... 40 4.冶金（钢铁）行业使用 冶金（钢铁）行业使用 PLC 的情况......................... 43 5.冶金（钢铁）行业大型 PLC 自主可控进程分析............... 46 大型 PLC 自主可控白皮书 3 3 第一章：中国 PLC 自主可控发展现状与趋势 (一) PLC 归属为工业操作系统领域 本篇白皮书聚焦于大型 PLC 产品的深度研究，该品类属于工业操作系统的 可编程逻辑控制器（PLC） 分布式控制系统（DCS） 数据采集与监视控制系统 SIS 嵌入式软件 大型企业市 场基本被国 外 厂 商 占 据，国内厂 商产品主要 应用于中小 企业 电力、水利、冶金、石化等 2. 软件技术发展趋势 面向未来，软硬件的协同优化将成为突破瓶颈的关键所在。这涉及操作系统、 编译器、虚拟机直至应用程序的多层级技术栈，亟需构建一套完善的系统级工具 链，以支撑高效、可靠的软件开发与运行。

系统基于产品代码的冶金规范系统 基于产品代码进行产销合同转换可能会产生的问题 1. 产品代码是否能完全描述一个产品，有特殊要求怎么办？ 2. 对于长度、宽度、厚度等连续型尺寸无法事先编码怎么办？ 3. 一个代码一套规范，数据量是否会变得无法控制？ 4. 对制程、数量等规范内容要做修改，但又仅限这张定单怎么办？ 1) 传统 ERP 系统基于产品代码的冶金规范系统 仅适用于产品较少及工艺比较固定的钢铁企业 2) 传统的冶金规范码和产品规范码体系 销售合同 厚度 宽度 长度 或 其 它特殊 约束 条件α 用途代码 APN 客户代码 CUSTNO PSR-NO 与 产品规范码 PSR NO 生产途径码 MIC LINE 加工途径码 MIC BACKLOG 静态冶金库范库 冶金规范码 MIC NO 冶金规范静态表 • 化学成分 • 机械性能 • 尺寸公差 • 标签、包装、运输标 准 • 加热作业标准 • 轧钢作业标准 • 热处理作业标准 • 取样、试验作业标准

contents 万亿蓝海，新从旧来——中国设备更新战略与实践 02 02 万亿蓝海，新从旧来——中国设备更新战略与实践 3 行业洞察： 转型新纪元 探索数字化与绿色化的双轨路径 / 17 3.1 冶金：加强技术创新和产业升级 / 18 3.2 石油化工：走向绿色化、高端化、电气化 / 19 3.3 电子产业温和复苏期：新技术催生新机遇 / 21 3.4 交通：迈入存量发展阶段 / 23 工、冶金、医药等具体行业在数字化与绿色化双转型过程中的机遇与挑战，并探讨相关解决方案。 3.1 冶金：加强技术创新和产业升级 当前，冶金行业面临着广阔的市场空间。中国作为世界第一冶金产业大国，其钢产量和常用有色 金属产量接近全球产量的一半。近年来，随着技术的进步和创新，中国金属冶炼设备行业得到了快速发 展，2022年金属冶炼设备产量达到了87.36万吨，同比增长5.7%。 冶金行业的市 密相关。2023年，中国 冶金产品的需求量达到2.7亿吨，其中钢铁产品需求量约为1.6亿吨，有色金属产品需求量约为1.1亿吨。 中国政府高度重视冶金行业的健康发展，并出台了包括《钢铁产业规划（2021-2025年）》在内的 一系列政策措施，旨在引导行业的转型升级、结构优化、绿色发展。同时，随着高端装备制造业、新能 源汽车、新材料等战略性新兴产业的快速发展，对冶金产品的需求量大、需求质量高、需求品种多，为

工业部门在生产工艺与排放结构上的高度复杂性，使其碳减排技术的发展面临巨大挑战，因此全球碳 中和实现路径上的难减排领域往往都在工业部门等。钢铁、水泥、石化、化工等重点高碳工业行业减排路 径差异显著，短流程工艺、氢冶金、电气化、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等技术路线亟需系统性 突破与统筹推进。推动庞大工业体系实现深度脱碳，必须在颠覆传统发展模式的同时，平衡技术演进与经 济可行性，以 “技术 - 路径 - 中国工程院院士、中国石化股份公司 张 强 清华大学地球系统科学系副主任、教授 报告总召集人： 严 刚 生态环境部环境规划院 报告作者： 关于作者 章节召集人： 李 冰 冶金工业规划研究院 何 捷 中国建筑材料科学研究总院有限公司 邵朱强 中国有色金属工业技术开发交流中心 有限公司 李永亮 中国化工节能技术协会 吴立新 煤炭工业规划设计研究院有限公司 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 董金池 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 刘 洋 清华大学地球系统科学系 蔡慈澜 清洁空气政策伙伴关系秘书处 张利娜 冶金工业规划研究院 员 晓 冶金工业规划研究院 崔敬轩 中国建筑材料科学研究总院有限公司 聂 卿 中国建筑材料科学研究总院有限公司 谢 刚 中国有色金属工业技术开发交流中心

工业部门在生产工艺与排放结构上的高度复杂性，使其碳减排技术的发展面临巨大挑战，因此全球碳 中和实现路径上的难减排领域往往都在工业部门等。钢铁、水泥、石化、化工等重点高碳工业行业减排路 径差异显著，短流程工艺、氢冶金、电气化、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等技术路线亟需系统性 突破与统筹推进。推动庞大工业体系实现深度脱碳，必须在颠覆传统发展模式的同时，平衡技术演进与经 “ 济可行性，以 技术 - 补贴、税收减免、绿色信贷、优惠电价等政策工具，构建激活市场和社会力量的多元投入格局。 本项目由能源基金会资助支持。 报告总召集人： 严 刚 生态环境部环境规划院 章节召集人： 李 冰 冶金工业规划研究院 何 捷 中国建筑材料科学研究总院有限公司 邵朱强 中国有色金属工业技术开发交流中心 有限公司 李永亮 吴立新 齐曙光 中国化工节能技术协会 煤炭工业规划设计研究院有限公司 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 董金池 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 刘 洋 清华大学地球系统科学系 蔡慈澜 清洁空气政策伙伴关系秘书处 张利娜 冶金工业规划研究院 员 晓 冶金工业规划研究院 崔敬轩 中国建筑材料科学研究总院有限公司 聂 卿 中国建筑材料科学研究总院有限公司 谢 刚 中国有色金属工业技术开发交流中心

2023 年开始供应低碳钢，并计划在 2026 年通过氢基竖炉 - 电炉技术将车辆用钢的碳排放强度降低 50%–80%，其后还将发布减碳 95% 的“绿钢”。河钢也在开展 120 万 吨氢冶金示范工程，引领低碳冶金技术。中日韩三国的钢铁企业在脱碳方面具备巨大潜力，其粗钢产量占全球的 60% 以上，占全球汽车板市场供应量的 23.8%。汽车产业对低碳钢材的需求，结合政府政策引导和投资支持，是 推动 能达到 E 级碳效；氢基竖炉、电炉可 达到 D 级碳效；部分绿电条件下，氢基竖炉、电炉可达到 C 级碳效；而想要达到 B 级甚至是 A 级，需要更多 的绿电、绿氢等能源，以及更高效的低碳冶金技术，如 CCUS、氢冶金等。LESS 标准由于固定边界扩展到热 轧，因此其阈值相比 RS 标准和 C2F 标准更高，且针对不同类型的钢（如优质钢或结构钢）设置了不同的阈值。 GSCC 标准是考虑 1.5 度 流程高 27%，碳排放强度降低近 80%。COG DRI-EAF 的吨钢成本比长流程高 21%，碳排放强度降低约 50%。 图表 11 钢铁行业不同技术路线的吨钢成本和碳排放强度 模型假设：冶金工艺中的电力来自电网，绿氢电解水的电力来自可再生能源；项目产能为 100 万吨钢 / 年，产品为热轧带钢， 2026 年投产，运营周期为 20 年，利用率 90%；除了 Scrap-based EAF

可以将捆带自动卷取并收集到废料 斗内。 贴标机器人 根据用户的不同要求，机器人能准 确将标签贴在指定位置。 可以有效预防漏贴、错贴，杜绝人 工张贴存在的隐患，避免了因产品 标识而造成的异材可能。 冶金行业工业机器人的应用 加工装备智能补油系统 一、提升四方面的效率： 1. 每班配套人员降至 0 ； 2.补油效率提升 20% 以 上； 3.单套设备补油时间缩减 25% ； 4.有效降低油脂消耗 有效降低油脂消耗 25% 。 二、技术特点 5.RFID 智能识别设备身 份； 6.“ 一键式”智能操作； 7.补油孔智能定位； 8.智能补油管理系统； 9 漏打 漏补智能监测 冶金行业工业机器人的应用 - 设备补油机器 人 富士康深圳的“熄灯工厂”，单条生 产 线从 318 名工作人员降低到 38 名工 作人员，减员接近 90% ，但是生产 效 率却提升了 30% ，库存周期降低 弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、切割 电子电器 搬运、洁净装配、自动传输、打磨、真空封装、拾取 化工纺织 搬运、包装、码垛、称重、检测、切割、研磨、装配 食品饮料 普通包装、搬运、真空包装 塑料轮胎 上下料、去毛边 冶金钢铁 搬运、码垛、铸件去毛刺、浇口切割 家具家电 装配、搬运、打磨、喷漆、切割、雕刻 海洋勘探 维修、建造、拆卸 工业机器人的行业应用 冲压 焊接 涂装 总装 汽车行业工业机器人的应用：四大制造过程

案》明确 2040 年减排 90%目标，并计划在 2025 年审议是否提升至 95%，同步要 求航运业 2030 年使用可持续燃料占比达 6%；日本修订《绿色转型推进战略》， 计划通过碳循环冶金技术实现钢铁业 2050 年碳中和，并发行 20 万亿日元转型债 券支持传统产业升级；加拿大《碳管理战略》计划 2035 年通过 CCUS 技术实现年 封存 1500 万吨 CO2，并设立 50 万吨/年，实际规范回收量达 97.6 万吨，再生利用占比提升至 53.8%（52.5 万吨），梯次利用占比 15.2%（14.8 万吨），资源综合利用率创 69%新高。技术迭代方面，头部企业湿法冶金锂回 收率突破 93%，磷酸铁锂直接再生工业化效率达 95%-97%。欧盟《新电池法》实 施首年数据显示，锂回收率已从 2023 年的 4.7%提升至 12.3%，政策倒逼下全球 锂资源回收率 央通过二十届三中 全会顶层部署，建立循环经济统计评价体系与全链条数据平台，推动京津冀、 长三角等区域建成 15 个国家级"无废城市"集群，同步实施工业固废资源化技术 攻关专项，2024 年突破冶金渣制备低碳水泥等 48 项关键技术。市场机制创新 方面，2024 年 10 月 18 日揭牌的中国资源循环集团，整合 23 家省级回收龙头 企业，构建起覆盖 90%地级市的智能回收网络，其首年运营即带动再生钢铁原