娄底市精品钢材行业中小企业数字化转型实践样本

目录 一、精品钢材行业中小企业发展情况.....................1 （一）精品钢材行业定义与范围....................1（二）精品钢材行业中小企业发展现状与趋势........2（三）精品钢材行业中小企业业务痛点..............3 三、精品钢材行业中小企业数字化转型场景...............6 （一）产品生命周期数字化........................7 1.工艺设计...................................8 （二）生产执行数字化...........................12 2.计划排程..................................123.生产管控..................................164.质量管理..................................205.设备管理..................................24 （三）供应链数字化.............................29 6.采购管理..................................29 一、精品钢材行业中小企业发展情况 （一）精品钢材行业定义与范围 “精品钢材”通常指高品质特殊钢及其制品，是因成分、结构或工艺特殊而具备特殊物理化学性能或用途的钢铁产品。该行业涵盖高强度结构钢、合金工具钢、不锈钢、硅钢等高附加值钢材及深加工产品，广泛应用于汽车、轨道交通、工程机械、能源装备、航空航天等对材料性能要求严苛的领域。精品钢材产业链上游包括铁矿石、合金等原料供给及废钢回收利用，中游为特殊钢冶炼和加工（如优质钢坯、板材、型材、钢管等生产），下游则是汽车制造、机械加工、军工、建筑等行业对高端钢材及零部件的应用。相较普通钢材产业，以精品钢材为代表的特殊钢产业更注重材料品质和技术含量，是支撑国家高端制造业的重要基础。 （二）精品钢材行业中小企业发展现状与趋势 宏观来看，我国精品钢材行业属于黑色金属冶炼和压延加工业中的高附加值细分行业，随着产业升级和绿色低碳政策推动，特殊钢在粗钢中的比重持续上升，年产值已突破千亿元规模。行业正加速向高端化、绿色化、智能化发展，主要趋势包括：一、产品结构优化，由普钢向高强度、耐腐蚀、高韧性特殊钢转型；二、产业链整合加速，大型企业主导基础生产与技术突破，中小企业专注深加工配套；三、绿色发展成主流，注重节能减排与资源循环利用；四、下游新能源汽车、电力设备等领域需求增长，推动定制化新材料研发；五、行业企业生产经营过程逐步数字化、智能化。 在湖南娄底，已形成超千亿元产值规模的精品钢材及薄板深加工产业集群。华菱涟源钢铁引领，以华菱涟源钢铁等龙头企业为链主，数百家中小企业活跃于硅钢基板、高强度紧固件、汽车板零部件等细分领域，成为“大企业专精特新配套商”。这些企业通过专业化协作以及产业链上下游协同创新，推动产品从传统螺纹钢向取向硅钢、汽车用高强钢升级。未来，集群中中小企业将进一步通过技术创新、产业联盟和持续的数字化智能化改造、接入政府与链主搭建的数字平台等多种途径继续提升竞争力，形成研发驱动、市场导向的专精特新生态体系。 （三）精品钢材行业中小企业业务痛点 产品创新方面，中小企业研发基础薄弱，传统设计依赖经验，缺乏数字化工具支撑，导致高强钢、新合金开发周期长、试错成本高。与下游大客户协同不足，难以及时响应下游新需求，产品创新常处于被动。长此以往也将难以适应产品结构优化加速的行业趋势。 生产效率方面，加工流程复杂且调度依赖人工经验，工序数据未打通，存在信息孤岛，计划与执行脱节，瓶颈工序等待时间长，交付周期难以压缩。劳动强度大且对技工依赖高，人员流失易导致效率下降。调研显示，传统模式下中小钢企生产成本高，亟须通过数字化实现精益生产。 质量与合规方面，高品质特殊钢对一致性要求严苛，但多 数企业仍以人工抽检为主，质量数据分散于纸质记录或孤立系统，无法实时监测关键指标，产品一次合格率偏低。质量问题事后发现且难以追溯根因，满足汽车、航空等下游行业的严苛认证标准压力较大。 市场销售方面，中小企业受制于传统营销模式，贸易链条长、中间环节多、信息不透明，难以及时掌握市场行情与客户需求。缺乏自有品牌和终端渠道，议价能力弱，钢材价格波动加剧库存与订单管理难度，存在“有单不敢接、无单难维系”的困境。 运营管理方面，信息化基础薄弱，采购、库存、生产、财务等环节数据割裂，管理决策依赖经验直觉。虽有部分系统上线，但缺乏统筹规划形成数据孤岛，现场与管理层信息不对称。数字化人才匮乏、IT投入不足进一步制约管理提升。 安全与成本方面，高温熔炼、重型设备等高危作业场景多，中小企业因资金和技术限制，安全监测手段不足，一线工人面临较高风险。高耗能工序缺乏能效优化，单位能耗和排放偏高，环保合规压力大。节能减排方能适应绿色发展趋势。 综上，破解研发滞后、效率低下、质量管控不足、市场拓展困难及管理粗放等问题，需通过数字技术提升产品创新能力、生产效率、质量稳定性，优化市场渠道与决策，并保障安全合规，成为精品钢材行业中小企业高质量发展的关键路径。 二、精品钢材行业中小企业转型价值 精品钢材行业中小企业数字化转型具有全方位战略价值，可为行业企业突破发展瓶颈、解决行业发展痛点注入新动能。 在产品创新层面，通过引入CAD/CAE等数字化设计工具，企业可实现钢材性能的虚拟验证与仿真优化，显著缩短新产品的研发周期；PDM/PLM系统的应用则有效沉淀研发知识，构建企业级技术资产库；同时，依托云端协同设计平台，企业能与下游客户实时对接需求，快速响应个性化定制要求，提升市场响应敏捷性。通过上述手段能解决研发基础薄弱、协同不足痛点，响应产品结构优化与下游需求多元化趋势 生产与质量管控方面，通过上线MES系统或APS智能排产模块，可实现生产资源动态优化配置，设备联网与工业传感器实时采集关键工艺参数，可构建全流程透明化生产体系。通过上述措施，可有效减少物料浪费与工序等待时间，提升产线柔性、有效提升生产效率、更好适应下游需求；在线检测技术与QMS质量管理系统的结合，将质量管控从事后抽检转向全流程监控，配合AI视觉检测、光谱分析等智能检测手段，也将有效降低次品率，满足特殊钢品质要求。 供应链与营销层面，通过对接钢铁电商平台与CRM客户管理系统，企业可精准捕捉市场行情与客户需求、拓展销售渠道、提升议价能力，适应新能源汽车、电力设备需求增长趋势。数字化采购平台有助于实现原料价格动态比价与供应商智能评 估，优化采购成本；WMS仓储管理系统与智能物流调度协同，有助实现库存精准管理，缓解钢材价格波动导致的“有单不敢接”困境。 管理与安全环保层面，ERP与商业智能（BI）系统整合采购、生产、财务等全业务数据，能构建可视化决策驾驶舱；物联网与AI监控技术可有助于实现高温熔炼区、重型设备区等高危场景的无人化巡检，通过EAM设备管理系统可进行预防性维护降低故障率；能源管理系统能实时监控吨钢能耗，结合工艺优化可有效降低综合能耗，兼顾安全生产与绿色制造目标。解决数据割裂、高耗能生产、管理痛点。 综上，数字化转型不仅为企业带来提质降本、效率提升的直接收益，更通过技术赋能重塑核心竞争力，推动精品钢材中小企业向智能化、绿色化、服务化方向升级，为行业高质量发展注入持续动能。 三、精品钢材行业中小企业数字化转型场景 按照《中小企业数字化水平评测指标（2024年版）》中的场景划分标准，结合精品钢材行业的业务特点和应用现状，我们梳理了产品生命周期、生产执行、供应链三个维度下共6个中小企业数字化转型的具备行业特色的典型场景。每个场景均按照数字化应用水平从一级（初始级）到四级（引领级）进行分级描述，并结合精品钢材行业特色给出对应的应用场景举例和判定标准，最后配以实际案例说明其应用成效。 （一）产品生命周期数字化 1.工艺设计 痛点需求：工艺设计是精品钢材制造中的关键环节，中小企业在这一场景下主要痛点包括：首先，复杂工艺方案难以优化。特殊钢产品往往需要经过冶炼、锻造、热处理、机加等多道工序，传统工艺设计依赖工艺工程师手工编制流程，缺乏仿真验证手段，往往要等实际生产后才能发现工艺问题，造成返工或性能不达标。比如模具钢的热处理工艺，如果不到位会导致硬度分布不均，但很多中小企业直到出炉检测才发现问题。其次，工艺知识散失和不统一。老技师的经验常口口相传，新人很难全面继承，加之工艺文件分散在纸质或个人电脑中，没有标准模板，新工艺制定常要从头摸索，费时费力。再次，各工序工艺缺少数字化关联，设计与工艺部门各自为政，产品设计更改没能及时反馈更新工艺流程，生产现场出现工艺卡错误的现象时有发生。这些痛点使中小企业难以稳定输出高品质产品，限制了产能和质量的提升。 应用场景：数字化转型使工艺设计从经验驱动走向数据驱动，分级应用场景如下： 一级：钢材工艺参数电子化记录与卡片生成 企业开始用办公软件或简单工艺设计软件编制工艺文件，实现工艺规程的数字化记录和基本管理。例如某合金铸件厂以Excel建立了铸造工艺卡模板，电子表格列明各工序温度、时间 等参数，替代了手写工艺卡；又如某热处理作坊用简单数据库记录不同钢号的淬火回火参数，查询比翻纸质手册方便。这一级别说明企业已认识到工艺文件数字化的重要性，但仍主要依靠人工经验制定参数，缺少高级工具辅助。 二级：关键工序工艺数据系统化建模与管理 企业引入工艺管理模块或MES中工艺管理功能，对工艺流程实现集中管理和标准化。典型场景如：某特钢轧制企业部署了工艺规划管理系统，将连铸→加热→轧钢等全流程的工艺参数录入系统并与生产设备联动，保证每炉钢、每道次都按规范参数执行。企业还建立了工艺标准库，针对主要产品制定标准作业指导书，例如规定高强钢板淬火温度区间、冷却介质类型等，车间操作工可在系统中查阅标准并填写执行记录。二级应用确保了工艺的一致性和可控性，减少了因人工疏忽导致的参数偏差。 三级：多钢种工艺知识库集成与跨系统共享 企业开始借助仿真软件对关键工艺过程进行模拟优化，并实现工艺与设计、生产的数字协同。一方面，利用专用CAE工具模拟工艺过程。例如某轴承钢厂应用热处理仿真软件，对轴承环淬火冷却过程进行模拟，预测硬度分布和变形情况，提前优化冷却速度和介质浓度，减少淬火开裂风险。另一方面，工艺工程师与设计、生产人员通过协同平台共享工艺方案：设计更改时工艺工程师即时收到通知并调整工艺卡；生产过程中反 馈的问题（如加热炉某温区温度不足）直接记录在工艺管理系统，工艺人员分析后优化参数。三级场景下，企业实现了设计－工艺－生产信息闭环，工艺方案制定更加科学高效，产品性能稳定性显著提高。 四级：AI+多物理场仿真与数字孪生，实现钢种工艺智能优化 行业领先中小企业构建起产品工艺的数字孪生模型，通过人工智能和大数据实现工艺的自优化。例如某高端锻造企业为航空钢合金锻件建立了数字孪生工艺模型：模拟锻压过程中的金属流动和显微组织演变，并将大量历史工艺数据输入AI模型训练，形成智能工艺优化算法。当接到新订单时，系统基于目标性能自动推荐最佳工艺路径和参数组合（温度、变形速度等），供工程师参考调整。生产中，传感器数据实时反馈到孪生模型，与模拟预测对比分析，若出现偏差AI模型即时修正下一批次参数。通过这种自学习机制，企业工艺水平不断提升。此外，四级还意味着企业与上下游共享工艺创新：例如与材料供应商联合开发新型热处理工艺，或与客户共同制定成形工艺标准，实现多方协同创新。该级别体现了最高阶段的应用——工艺数字孪生+AI优化+产业协同，使中小企业在工艺设计能力上达到行业引领水平。 典型案例：承运机电基于数智工厂系统实现工艺设计全流程数字化管理 湖南承运机电有限公司在精密电子连接器结构件工艺设计中面临加工精度要求高、工序流程复杂、变更频繁等难题，导致工艺设计效率低下、响应速度慢，