浅谈工业4.0给中国铝工业带来的机遇和挑战

近年来，工业4.0成为工业领域最热门的词语之一。社会各界一致认为工业4.0时代将给全社会带来巨大的变化，在工业领域也势必引发颠覆性的变革。中国铝工业至今已发展70多年，历经了从小到大、从弱到强的过程，产业链中的氧化铝、电解铝、铝合金等领域的技术，在引进消化的基础上实现了自主跨越式发展，作为基础原材料产业，有效支撑了国民经济的快速发展。但从2008年世界金融危机之后，中国铝工业全行业处于下行调整区域，进入以深度结构调整为主线的微利时代。第四次工业革命来临，对中国的铝工业具有非常深远的影响，既是挑战也是机遇。

工业化的理论论述

1.工业化的定义

在经济学中，对工业化一般有以下几种定义。

一是从狭义方面看，工业化即单纯指制造业的发展。

二是我国某些科学家认为，工业化是指“国民经济中一系列基要生产函数（或生产要素组合方式）连续发生由低级到高级的突破性变化（或变革）的过程”。

第四次工业革命是一场颠覆性的工业革命，欧美发达国家以及部分发展中国家正全速推进。从前三次工业革命带来社会需求总量激增的情况看，第四次工业革命因其颠覆性的万户互联等特征，势必将给全球带来新一轮经济的大幅增长，并产生出许多新兴行业。同时以智能工业机器人、3D打印机等为代表的新制造基础设备，和以电子端口为代表的万户互联电器件设备将迎来爆发式增长。铝作为基础原材料，也会随着工业革命实现新的增长。即因工业革命创造新的产业部门，为中国铝工业在全球进入新一轮经济衰退期时寻找新的增长点提供方向和机会。

19世纪中后期至20世纪初，电气化革命使得社会生产转型为电气驱动产品的大规模生产，经济社会转而以产品批量生产的新模式，即称为第二次工业革命；

2.工业化的演变历程

在工业趋势方面：未来铝工业的发展有四大主要趋势。一是全产业链融合趋势。铝企业开始向上游煤电领域拓展，而能源企业开始进军铝行业。二是全面与国际接轨的趋势。铝作为矿产资源，以全球矿产资源供应全球消费者需求是资源类企业实现可持续发展的必然走势。三是降碳环保节能趋势。铝作为耗能大户产业，在全球降碳的背景下，将更加重视技术革新实现节能环保，成为真正的生态铝业。四是集中化趋势。铝行业将更加集中在行业前几家巨头企业中，散小企业难以得到持续稳定发展。

三是指制造业和第二产业在国民经济活动中所占比例的提高，以及对应的就业人口比例也呈上升趋势。

20世纪中后期至今，因电子与信息技术的不断创新与广泛应用，自动化生产新模式逐步出现，将代替人类开展一定比例的“体力脑力劳动”，即称为第三次工业革命。

工业4.0 的特点

工业4.0是基于前三次工业革命后，社会普遍认可的新一轮工业革命，也称为网络化工业革命，以信息物理融合系统(CPS)为基础，以网络化、数字化、自控化为核心，具有灵活高效、满足个性化产品与服务特点的新经营生产模式，是基于物联网和信息技术的革新推动的。

1.核心要素

信息物理融合系统：是一个多维综合型系统，包括网络、计算、环境等各类要素，一般利用人机交互接口实现与物理进程的交互，实现通过网络来监控物理实体的行为。一般包含智能电网、智能产品、智能(生产)建筑、智能调配和智能物流等内容。

智能工厂：能够实现人、机器和资源如同在一个社交网络里自然的相互沟通协作。它拥有基于高科技、适应性强、符合人体工程学的生产线。智能工厂以端对端的工程制造为特征，这种端对端的工程制造不仅涵盖制造流程，同时也包含制造的产品，从而实现数字和物质两个系统的无缝融合。

智能产品：具有独特的可识别性，可以在任何时候被分辨出来。理想情况下，能半自主地控制它们生产的各个阶段，并确认自身的损耗程度。

2.主要特点

互通互联。工业4.0的核心是连接，连接人、机、物、产、供、销各个生产环节和因素，并通过互联网协议将数字和现实世界互通互联。

高度集成。在信息物理融合系统的作用下，实现人、机器与服务3个维度6个方面的互联，从而实现从横纵向和端到端的高度集成。

在产品结构方面：无论是在冶金级氧化铝还是精细氧化铝，无论是普通铝锭还是高纯铝，我国都有全面布局。在铝加工方面，更是产品品种和规格齐全，特别是实现大多数高端铝材产品替代了进口产品。

虚拟化。工业4.0通过每一个流程模拟并虚拟验证，待确定最优解决方案后完成生产映射，将软件、参数、数字举证都将上传到控制生产的物理机器上。

大数据。工业4.0中各类生产主体和生产过程都将产生大量的数据，这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期中，是工业4.0的最主要特点和变革的基础。

中国铝工业概述

随着我国工业进程的飞速发展，铝作为基础性材料的特性，使得我国铝工业实现了跨越式发展。我国铝工业产业链成为全球铝产业链最为完备的国家之一，从上游铝土矿的勘探与采选，中间铝产品的冶炼，到下游铝的高端应用都布局合理、规模宏大。

在产业规模方面：我国氧化铝、电解铝、铝加工材的产量均居全球首位，消费量也分别占全球消费量30%以上。我国是名副其实的铝生产和消费大国。

语文教学是我们现代教育得重点，更是弘扬传统文化的重要途径。历史学与语文教学得结合，使得语文课堂更有情景性，让学生可以由景入情，更加深入的感受汉语言文化的魅力和中外名人的情怀。历史学和融入，也完美的补充了语文教学在课堂上单一的脱离时代，脱离背景的漏洞，有了相应历史背景得补充，学生可以真实得还原当时的场景，更深入的了解当时的文化及作者的感情，同时也是丰富学生课外知识重要手段。

目前，中国铝行业的终端产品以标准化产品为主，无论是氧化铝、铝锭、铝箔、铝材等均为标准化产品，终端用户均在标准化产品的基础上需再度加工。但在工业4.0时代，需求端、销售端与生产端实现完全互联互通，允许铝行业企业在设计、配置、订购、规划、制造和运作等环节，考虑个体客户的特殊需求，而且即使在最后阶段仍能变动。企业在一次性生产且产量很低的情况下仍能获利。这也就拓展了铝工业的产业链条。

菌落总数检测,参照GB4789.2-2010《食品微生物学检验-菌落总数确定》。大肠杆菌总数检测,参照GB4789.3-2010《食品微生物学检验-大肠菌群计数》。

在行业瓶颈方面：因长期供应全球铝产品，我国国内铝土矿资源储备已不足，铝土矿自给率持续走低，大型铝企业越来越依赖海外铝矿资源；在高纯铝、精细氧化铝等技术密集型领域与海外先进技术仍有一定的差距，近几年实现超越难度较大；在高端铝材应用方面，因人才缺乏及基础学术研究时间短等原因，高端铝材实现重大突破的难度较大。

上海市发改委副主任周强在会上作了讲话，指出目前中国已成功实现碳排放强度下降，并进入总量控制阶段，将来还可能进入碳中和乃至零碳发展阶段。中国将碳市场作为碳排放总量控制的重要手段，政府管理部门将履行职责、尽可能提高政策的可预期性，同时发挥市场公开透明的作用。作为低碳城市及是碳市场的试点城市，上海在能源领域完成了很多先导性的工作。申能成立专业公司进行碳资产管理正当其时，有助于申能集团本身资产优化以及市场活跃，希望申能碳科技与专业投资者发挥各自作用，积极推动上海市低碳发展工作。

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1860年到19世纪中期，蒸汽机的出现和大规模使用，使得机械生产大规模代替了手工劳动，经济社会以工业以及机械制造带动经济发展为核心模式，即称为第一次工业革命；

基于经济的全面建设，高速公路桥梁在高速公路建设中的重要性也逐渐突显出来。所以，高速公路桥梁施工质量也将直接影响高速公路稳定性，要强调桥梁基础的关键性。钻孔灌注桩施工技术的成本不高且操作方便，具有一定的适应性，所以被广泛应用在桥梁基础建设中。由此可见，深入研究并分析高速公路桥梁钻孔灌注桩的应用与施工工艺具有一定的现实意义。

中国铝工业的机遇

1.市场需求总量高速增长，带来铝行业快速发展的机会

随着普惠金融工作统筹推动，2016年邯郸银监局制定了《2016年推进普惠金融发展工作方案》和《关于金融去杠杆支持供给侧结构性改革的意见》等，将发展普惠金融作为改革的重点领域，并以小微企业金融服务、农村金融服务及精准扶贫为抓手，明确发展普惠金融目标责任与任务，在实施过程中虽然取得了显著成效，但在提高金融服务覆盖率和渗透率方面还存在着许多问题和制约因素。

2.技术变革，拓宽铝工业供给端转型升级路径

随着近年来铝工业经济的快速发展，我国铝工业企业的整体装备水平已经有质的提升，但是与工业4.0的要求相比，铝工业装备水平仍然较低，尤其是严重缺乏高精度、智能化装备。新工业革命将极大推动我国铝工业企业加快工业装备更新换代，提升整体工业装备水平。

伴随着智能化装备大范围的推广，或将永久改变铝行业的部分现状。在工业4.0时代，铝行业中的氧化铝冶炼厂将通过网络与数据中心、生产过程控制系统、生产全流程管理、先进制造装备、虚拟工厂等技术，全面升级为智能冶炼工厂。在智能冶炼工厂中，人、机、物将实现自动互联互通，对人协调管理的职能将大大降低，这就将永久改变铝行业劳动密集型产业的现状。

铝行业是重资产行业，产业链中的冶炼与矿山采掘等行业都需要前期进行大规模投资。但在工业4.0时代下，将不再需要设备调试、生产链条调试、人员与生产设备磨合等流程，前期所有调试与磨合将在虚拟工厂进行测算。这将大幅提升新投资企业的达标达产，并快速提升产品质量，大幅降低投资回报时间。反之，也将吸引更多资本关注铝行业，促进铝行业转型升级发展。

3.终端客户个性化需求得以满足

在工业特性方面：铝工业是资源密集型行业，铝土矿是不可再生资源，我国铝土矿储量虽较为丰富，但由于近几十年以来，铝工业的超常规发展，国内适合露采的高品位铝土矿越来越少。国内有关铝企纷纷从几内亚、澳大利亚和越南等海外国家进口铝土矿，来缓解因资源开发难度增加带来的成本上升。铝工业是劳动力密集型行业，行业自动化、智能化程度较低。劳动力成本占产品整体成本比重较大，铝工业是高耗能高污染行业，氧化铝、电解铝在冶炼过程中耗能较大，特别是电解铝在电解过程中需大量使用电能，而我国目前的电力结构仍然还是以火电为主，故间接引起高污染。同时，氧化铝生产中产生的赤泥会对土表和地下水造成污染，电解铝生产中产生的一氧化碳、氟化氢、四氟化碳及固体颗粒物则会造成不同程度的空气污染。铝工业是资金密集型行业。铝土矿的采掘、氧化铝、电解铝的冶炼都需要高投资，因生产建设期较长导致投资周期较长，正常情况下难以在短期收回投资成本。

4.工业工艺与决策管理等得以全面提升

铝工业工艺流程更加灵活。基于CPS的自组织网络可以根据业务过程的不同方面进行动态配置，实现原料和供应链的连续“微调”。也意味着工程流程可以更加灵活，制造工艺可以被改变，暂时短缺可以得到补偿。

铝工业生产决策更加快速。第四次工业革命提供了端到端的实时透明，各级管理人员和决策者能在第一时间得到全产业链的全部数据，在最短时间内可以对数据进行分析，加快各项生产决策，为竞争赢得时间。

一个企业如果想要很好的发展，仅仅只是做出一份市场营销策略是远远不够的。企业需要引导自己相关的企业部门不断对自己企业的具体情况展开深入的分析与研究。不同时期的企业所面临的企业风险和挑战是不同的，不同阶段的企业实力也是不同的。所以，只有随时对企业实力和其所面临的市场状况进行研究，才可以及时发现企业的问题并加以整改，从而促进企业不断地完善自己的市场营销策略，提高自己企业的竞争实力，借此来全面的推广自己企业的产品，为企业自身带来更为客观的收益［4］。

铝工业资源利用率大幅提升。基于工业4.0“使用尽可能低的资源量，达到指定的输出”的特点，在CPS的基础上，资源利用率能够有大幅度的优化和提升。使铝生产过程中的资源和能源消耗或降低排放进行持续优化。

5.安全环保生产效率得以大幅度提升

铝工业是高危行业，无论在井下矿石开挖、矿石冶炼或铝合金产品加工的过程中，都有高危岗位。在工业4.0时代，智能工厂中将大幅度比例提升智能产品或智能机器人的使用频率。特别是在一些高危岗位、重复性作业岗位中，完全可以使用智能机器人，从而避免因操作失误或生产疲劳引发安全生产事故。同时，在赤泥库、地下水、空气排放口等地安置传感器，与生产工艺流程相连，通过既定程序，一旦发生环境污染时，自动中止生产，确保不对环境产生污染。

染色过程：黑色，将嫩枫叶捣烂，稍微风干后加水浸泡，24 h后取出叶渣、滤净，将滤液放入锅中煮至50～60℃。再将糯米浸入其中，边搅拌边观察糯米颜色，待糯米染上黑色后将其捞出滤水。在染色过程中，若水温过高，糯米难以染成黑色，若染液浓度不足，易染成灰色或紫色；黄色，将姜黄拍碎，煮水过滤取汁，浸泡生糯米数小时即可；红色染色方法同黑色染色类似。

中国铝工业的挑战

1.劳动力成本优势面临弱化

我国铝工业得以快速发展原因之一，是基于国内劳动力成本低形成的竞争优势。但随着工业4.0的不断深入与推进，普通劳动力这一成本核心要素的比例正在不断下调，劳动力成本逐步失去了其竞争优势。我国基于劳动力形成的竞争优势也将加速弱化。同时，我国劳动力成本还随着国民经济的持续高速发展其本身也正不断上升。两者叠加影响，我国铝工业的劳动力成本优势将逐步弱化，在一定时间以后甚至将不具备劳动力成本优势。

烧碱：10月份，国内烧碱价格上行，月初均价为986.67元/吨，月末均价为1016.67元/吨左右，价格上涨3.04%，同比下跌28.18%。氯碱装置开工正常，氧化铝行业用碱量增加，需求较好。造纸、陶瓷等多种化工企业受环保制约，对烧碱需求一般。 后市预测，企业按需走货为主，库存水平合理情况下，价格调整空间不大，后期烧碱价格仍旧盘整走势为主。

2.面临可替代铝的新兴材料的冲击

近些年来，铝代钢、铝代木等新兴观点正不断冲击着钢铁等其他产业。但同时随着碳纤维等新兴材料的不断研发，在越来越多的领域将逐步出现替代铝的新兴材料。并且工业4.0的创新将催生出新的产品、新的工艺、新的能源和新的产业，特别是随着智能制造技术的大量运用，我国铝行业面临创新的冲击将持续加大。

李洪这才起身，还在感慨说：“如今的人都不太负责任了，邻居老死不相往来，他的子女也不管，都只顾自己，这个社会太冷漠了。”他走到这包行李边，扇扇鼻子说：“真是他妈的臭，这是什么鬼东西。”

3.复合型人才的匮乏，严重制约行业发展

中国铝工业是传统行业，行业从业人员知识水平整体偏低，而工业4.0的演变过程，其实是一个对信息数据分析汇总后再智能化的演变过程，信息应用的层次需要历经从数据、信息、知识到智能的渐进性过程。知识的缺失，对工业4.0的最终智能化过程会有较大的影响。整体上看，铝行业中因缺乏懂铝工业技术还懂智能化的人才，会严重制约行业的快速发展。

4.生产性综合类大企业面临考验

铝工业产业链是从铝土矿到氧化铝，再到电解铝和铝应用产品的过程。为了追求规模化效应，一般情况下铝行业企业为了大幅降低物流成本获取生产成本优势，都是将铝土矿的开采、氧化铝与电解铝的冶炼整合在一起。而工业4.0使小规模智能化生产服务成为必然，我国铝工业注重规模效益的大企业可能面临考验。特别是忽视技术创新只追求当下的综合类大企业将受到更严重的冲击。