第4次工業革命將把生產製造帶入嶄新時代,第1~4次工業革命的革命性發展分別為機械化、大量生產、自動化、超連接(Hyper Connectivity)。人工智慧正在成為一種新的技術典範,應用越來越廣。新技術的合流,正在引領下一次的產業革命。這一革命性轉變的特點,主要在數據蒐集及其分析,整合了無人化機器和系統、人工智慧、雲端運算、人機整合、系統整合、物聯網、大數據、模擬、積層製造(3D列印)等。

目前普遍將產業分類為農業、製造業、服務業,但此一產業分類並無法反映現階段產業的發散性與行業界線越來越模糊的問題,例如:製造服務化(servitization)的議題,傳統產業正在擴大產品與服務的整合發展。

鋼鐵業的數位化機會包括:(1)鋼廠的垂直數位化-從訂貨系統、存貨系統、生產與製程控制、職業安全維護、溫室氣體排放、材料品質控制等等,到全面的系統最佳化。(2)鋼鐵業的水平數位化-從鋼廠運營到供應鏈的數位化整合,例如在能源方面有微型/迷你電網;資源環境面則有減量/再利用/循環使用的循環經濟;經營銷售面的供應鏈管理與價值創造等。

鋼廠的垂直數位化的好處與驅動因素包括:數位化可讓庫存最小化、產銷信賴度提高後可減少停機時間、提高工安保障、成材率與品質提升,並可減少廢品、客戶即時回應系統增加客戶滿意度、實時系統讓運營效率提高等。

目前人工智慧也已運用在鋼鐵業的生產上,例如對設備進行預測性震動等特性監控,對可能的故障進行偵測與預防;對產品進行全檢;智慧化生產排程;以人工智慧進行製程即時分析與控制等。目前全球主要鋼廠開始意識到第四次工業革命的重要性,並準備應對之。包括我國中鋼公司、韓國POSCO、德國Thyssenkrupp、日本新日鐵住金、JFE、奧地利Voestalpine等均提出了相關因應。

第4次工業革命將不僅影響鋼廠的生產過程,也將影響鋼鐵業的整個價值鏈。用於操作、品質管制和安全維護的智慧化生產系統,將可節省生產成本,並提高產能利用率,提升生產效率。

以韓國POSCO為例,目前有多個智慧化系統正在建置當中,例如:(1)高爐自動控制-從手動操作轉為可深入學習的自動操作系統,該系統將使高爐溫度偏差降低18%。(2)軋延成型的精度控制:藉由大數據分析和預測,精確控制淬火過程中的變形,工程師進行數據分析的時間減半。(3)加熱爐最佳空氣燃油比例控制:利用測量再加熱爐內部氣體濃度的傳感器,優化空燃比,可將每單位產量的燃料消耗削減5%。(4)自動控制塗層重量:針對POSCO鍍鋅產線的生產,利用人工智慧自動控制塗層重量,塗層重量最大偏差由7g/㎡→0.5 g/㎡。

在銷售業務方面,POSCO亦推廣新的業務平台,系統可允許使用者即時反應,以滿足客戶的需求。藉由此一「供應商和客戶的業務整合平台」,可與上游供應商、下游客戶、第三方交易平台等進行即時訊息溝通。

在第4次工業革命可能對用鋼產業的影響以及其對鋼鐵需求的影響方面,未來下游用鋼產業可能朝向智能工廠、機器學習銷售,以及新的經銷平台發展。汽車業將朝電動化、自駕車、共享經濟等方向發展;造船業則朝生態船舶、智能船舶發展;營建業則朝巨型城市、綠色城市、智能城市發展。

上述發展將使下游用鋼客戶的需求變得複雜,對鋼材高強度、高韌性、耐腐蝕性能的需求正在提高。但隨著市場逐漸採用自動駕駛技術和汽車共享,對新車的需求成長可能不如預期。也由於電動化及燃油效率、安全標準的提升,汽車材料會變得越來越輕,每單位的鋼鐵使用量(鋼鐵密集度)會下降。同樣的,由於鋼材強度的提高,營建業用鋼也有鋼鐵密集度下降的問題。

數位化對社會的個體與總體層面將產生深遠的影響,回應速度加快,在過去以年為單位的回應週期,可能變成以天為單位;以天為單位變成以分、以秒為單位。經濟朝向先進化高度化轉型,未來勞工的貢獻與成本差異化,將越來越明顯。

因此,鋼鐵業的數位化挑戰主要包括:(1)培養正確技能的人才、(2)對既有員工再教育,並終生學習、(3)政策制定者則面臨產業結構轉型與數位化社會衝擊的挑戰。產業數位化會讓工作機會減少,但廠商利潤也會增加,並創造新的投資機會,對智能製造、無人機器、機器人、數位醫學、精密機械、軟體開發等相關人才需求將增加。

數位化是產業與社會發展的大機會,但工作變得複雜,將驅使從業員工需要培養更多的技能。未來產業技術會有很大的進步,但社會與人類生活層面卻不可能變化太大,否則社會會出問題。未來需重新檢視社會福利制度,以解決可能的不平等現象。

儘管人類可能因數位化革命,有了進一步取得更多財富與獲得更高生活水準的機會,但這需要大力教育和培養人才,並確保產業發展從競爭轉向聯繫與和協作。若忽視數位化所可能帶來的改變,或甘心成為追隨者,將讓企業無法永續經營,企業必須參與數位化浪潮,否則將永遠趕不上競爭對手。

第4次工業革命將對鋼鐵業和鋼鐵需求產生重大影響。藉由生產製程中實現智慧化,可提高鋼鐵業的生產效率。人工智慧、大數據、物聯網等技術的應用,將可以降低生產成本,整個鋼鐵業價值鏈產生影響。而鋼鐵強度的提高與用鋼密集度下降,將使得全球鋼鐵需求的成長受到影響。儘管新興市場對汽車的需求不斷增加,但由於汽車共享經濟和自駕車的發展,汽車的鋼鐵需求將不會有顯著變化。為了因應工業4.0的挑戰,鋼鐵業必須掌握智能技術所能提供的優勢,並抓住市場機會。(本文作者為金屬中心MII產業顧問陳建任)

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