1冶金机械及自动化发展现状
随着我国经济的迅速发展，国民经济各个行业的发展都离不开冶金工业的支撑，冶金工业对于我国国民经济的稳定发展具有十分重要的战略意义。我国的现代化的冶金工业起步相对较晚，从上个世纪的七十年代开始，通过引进国外的技术和设备，在此基础之上进行消化和吸收，我国的冶金工业取得极大的成就，逐步建立起了独立自主的、相对比较完备的冶金工业体系，对于我国国民经济建设的开展具有十分重要的意义。与此同时，国内对于冶金机械和设备的研究也不断的取得进步，随着我国冶金工业的发展和壮大，我国的冶金机械设备的水平以及自动化的程度有了很大程度的提高，已经逐渐朝着大型化、综合化以及集成化的方向发展。进步新世纪以来，随着以电子计算机技术为核心信息技术的发展和不断的成熟，我国的冶金工业的自动化程度又获得了一次巨大的跨越式的发展。
近年来，我国的冶金机械的研究和开发取得了丰硕的成果，2008年鞍钢建成2.15米热连轧机以及2.13米准予连轧机，并投入使用，我国的冶金机械设备制造技术取得了不小的成就，摆脱了对于国外设备的以来，尤其是大型宽厚板轧机已经基本上实现了国产化。当前我国的冶金设备的研究逐渐朝着自主研究的方向发展，冷连轧机组的研发取得了突破性的进展，常规冶金设备已经基本上可以实现国产化。随着我国冶金机械设备的快速发展，给冶金自动化技术的发展带来了广阔的发展空间，打下了坚实的基础，基本上实现了原料生产、焦化生产的自动化，这极大的促进了我国冶金工业的发展。随着我国计算机技术的发展以及在各个领域的广泛使用，我国的冶金自动化生产过程中也大量的引进了计算机技术，提高了管理效率、降低了成本、提高了冶金工业的整体发展水平，为我国国民经济的稳定快速的发展打下了坚实的基础。
早在2006年,冶金行业的自动化系统集成项目就以控制（大型PLC为主）和传动为主。在原料、烧结、焦化、高炉、转炉、电炉（炼钢）、精炼炉、连铸、轧机、加热炉、均热炉、铁合金电炉、铝电解等环节均涉及自动化系统集成业务。其中PLC已经尤为冶金行业的主流控制系统。在冶金行业中,轧钢的自动化程度很高,它包含了自动燃烧控制模型、轧制节奏控制模型、粗轧自动宽度控制模型、精轧设定模型、板形设定和控制模型、精轧出口温度控制模型、卷取温度控制模型、卷取设定模型等,做好轧钢自动化,PLC硬件、软件控制都很重要,为冶金自动化的发展带来了新的机遇。计算机技术的发展使现代机械自动化发生了质的飞跃,当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能,智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术,网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态以赢利为目刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,形成严密的制造过程闭环控制体系。这种新技术应用于冶金机械制造将会给冶金工业带来新的发展契机。
2冶金机械及自动化的发展趋势
以计算机技术以及人工智能技术和核心的信息化技术的发展，给冶金机械的发展带来了一种新的发展空间。在冶金机械设备中越来越多的集成了可编程的控制系统，大量传感器的使用极大的提高了信息收集的效率与准确性，这些都推动了冶金工业机械自动化的发展速度，提高了冶金机械的工作效率，降低了设备的损耗，扩展了设备的功能，提高了企业的经济效益。
“十一五”期间,我国冶金工业中的炼铁设备。炼钢设备、连铸设备、轧制设备（板带钢轧制设备、型线棒管轧制设备、热轧钢材控冷设备）等都有新的突破,为冶金工业的发展补充了硬件设施。未来国际冶金自动化发展趋势如下。
(1)基于数字模拟和仿真技术的研发,实现冶金全流程动态分析、评估和精准设计。
(2)综合考虑生产效率、能耗物耗和环境指标的多目标实时优化。
(3)产品指标、运行指标和控制指标协同的全面闭环控制。
(4)数据驱动和知识驱动相结合的复杂过程建模和先进过程控制。
(5)先进传感技术和软测量结合的关键工艺参数的在线连贯测量。
(6)结合考虑物质流、能量流优化的先进能源管理和控制。
针对国际冶金行业的发展趋势,我国冶金自动化发展趋势主要表现在以下几方面。
(1)过程控制系统的发展。采用先进的电子数控技术和新型传感器技术、光机电一体化技术、软测量技术、冶金环境下可靠性技术等,实现冶金流程在线检测和监控系统。(2)冶金技术信息化发展。在工业生产控制中,网络就是中枢神经,以工业生产起到控制作用。在冶金工业中,以计算机技术为先锋的网络技术、电子数控技术、计算机仿真技术、多媒体技术、计算力学技术等在冶金流程中实现集成模拟系统,通过人机交流,模拟钢铁生产全过程,进而推进冶金工业生产制造的智能化。
(3)生产管理系统的发展。冶金工业的自动化不仅仅的包括机械的自动化，也包括管理的自动化，主要包括地生产进行相应的协调、对产品的质量进行严格的把关、对企业的资源以及能源的使用进行优化配置，提高能源的使用效率。通过管理的自动化，将企业的生产人员以及冶金机械设备进行有机的联合，使其有效地进行运作，从而保证整个企业的生产活动有条不紊的进行，提高人力资源、能源的使用效率，降低成本，提高产品的质量，从而使企业在激烈的竞争中占据优势地位。
冶金企业能源管理系统(EMS)主要用于冶金行业生产线的能耗监管,本文以钢铁企业为例,深入探索钢铁企业能源管理系统在生产过程中的主要功能和作用,并分析能源管理系统的结构组成。研究发现该系统由信息处理、故障处理、能源处理三个子系统,各子系统相互辅助运行,实现钢铁企业能耗控制和成本控制,并在一定程度上保障钢铁生产质量。该系统主要通过降低吨钢生产能耗、提高生产效率、控制生产质量、减少污染物排放量等方式提高钢铁企业的竞争力。
关键词:
钢铁；能源管理系统；系统结构；系统功能；发展趋势
能源消耗是钢铁企业炼钢成本的主要组成部分,一般占到炼钢流水线总成本的30%左右,能源消耗总量主要受到炼钢设备、流水线工艺水平、产品类型、企业能源管理质量等方面的影响。当前钢铁价格迅速下滑,“钢铁卖出了白菜价”、“国内钢铁库存五年都用不完”,这些耳熟的新闻宣传表明国内钢铁企业正在行业寒冬中煎熬,而钢铁企业的成本控制和质量提升就成为关系到企业生死存亡的关键所在。钢铁企业的成本控制随着生存压力的增大而愈发得到管理者的重视,而能源消耗作为炼钢成本的重要组成部分必然需要强化控制,因此对钢铁企业能源管理现状进行分析,并研究能源管理系统的运行情况有重要意义。
1钢铁企业能源管理系统功能分析
钢铁企业能源管理系统是冶金企业自动化控制的组成部分,其主要功能包括降低吨钢生产能耗、提高生产效率、控制生产质量、减少污染物排放量等,同时EMS在生产事故预案的编制、事故查明和处理、能源分配调度等方面也有重要的作用,因此该系统主要是用于企业能源消耗管理和各类安全事故的预防。该系统结构如图1所示。能源管理系统还可以对企业炼钢过程中的能源消耗种类、数量进行汇总和分析,协助能源管理人员实时监控生产线能源消耗状态,并通过调整能耗来确保生产线在最佳状态运行。能源管理系统的存在能够降低企业的能源管理成本,极大的削减能源管理的人员成本,实现高效率、高精度的能源消耗监控和管理,并将分散的能源管理与集中的能源控制需求有机的结合在一起,分散的能源使用需要同步监控,能源管理系统通过各个监控分站实现分散数据的手机;集中的能源控制主要是通过中央控制系统进行数据分析后给出控制建议,能源管理人员可以在中控端实现整个炼钢生产线的能源控制,从而实现集中式的能源管理与生产控制。
2冶金企业能源管理系统结构分析
能源管理系统在钢铁且有中占有重要的地位,尤其是对于大型钢铁企业而言,多条生产线路和繁杂的能源消耗导致炼钢成本居高不下,经济寒冬使得钢铁企业必须高度重视成本的控制,能源消耗部分的成本控制关键就在于能源管理系统的技术水平,当前能源管理系统主要包含三个部分,信息处理、故障处理和能源管理三个部分,三个分系统相互独立,又相互传递信息辅助各自的运行,从而对钢铁企业实现高效率的能源消耗管理和生产线故障识别与安全生产管理。信息处理子系统的基本功能是数据采集和过程监控,它是能源管理系统的基础子系统,包括了最基本的SCADA系统功能:不同需求的数据采集、分类数据归档、实时闭环调节、逻辑分析处理、人机界面、管理报表、基本数据处理等。故障处理子系统主要包括:监测、分级报警、信息记录和归档、故障基本分析、故障分析专家系统等。能源管理子系统的基本功能包括:能源计划管理、能源实绩管理、能源质量管理、运行技术支持、预测分析。
3冶金企业能源管理系统发展趋势
随着能源管理重要性的提高和企业生产成本的控制重要性提升,冶金企业能源管理系统得到了更多的关注和研究,未来该系统的功能和相关技术也必然会得到进一步发展,根据钢铁等冶金企业现状和技术研究情况未来该系统的发展将有如下趋势:地理信息技术:该技术的最主要功能是定位,由于冶金企业能源消耗具有分散性的特点,能源管理系统的监测设备也分布在整个厂区,因此各地点的能耗都采集到终端进行处理。地理信息技术可以确保终端显示出厂区各个地点的能耗情况,如果出现异常能够更迅速的找到故障地点,同时也为企业能源供应线路的优化提供指导意见。
4结语
综上可知,能源管理系统(EMS)是钢铁企业能源消耗控制的最关键系统,也是钢铁企业压缩生产成本、度过行业寒冬的重要环节,能源管理系统的结构主要包括信息管理、故障管理和能源管理三部分,信息管理主要用于能耗信息的汇总和分析,给能源管理人员提供控制依据;故障管理主要用于整个管理系统的运行状态监管,保持系统稳定;能源管理主要用于监测生产线能耗,用于收集控制信息。该系统的高效运行能够确保钢铁企业在生产过程中降低能源消耗、提高生产质量和减少污染物排放,因此是钢铁企业综合控制企业生产相关成本的得力助手,作为钢铁企业的基层信息管理人员,我们需要立足岗位实际,不断探索能源管理系统的优化途径,提高能耗控制效率,进一步降低企业生产成本,提高企业市场竞争力。
参考文献
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摘要：我国东部地区向西部地区转移的产业和区位抉择，不仅受到转出区产业结构和区位特点的影响，还受到转入区产业结构和区位特点的影响。本文对上海及西部地区的产业结构进行了分析，并通过上海和西部地区的区位商判断上海最适宜转移的行业及转向的地区。结果表明，资本和技术密集型制造业在上海集聚，而其他制造业正从上海转移出去；上海未来向西部地区转移的产业，更有可能是转向重庆、四川和内蒙古三省。
关键词：上海；西部地区；产业转移
一、导论
我国区域经济发展的不平衡一直是制约经济有序发展的重大问题，而产业转移作为一种资源重新配置、产业全盘整合的市场自发调整方式，被认为是实现我国区域协调发展的重要途径。特别是2008年金融危机之后，我国东部地区由于受到冲击经济增速放缓，原本的区域经济空间结构面临改变，为工业向中西部及东北地区转移带来了机遇。
上海是我国最大的经济中心城市，是泛长三角地区经济发展的龙头。在当前我国沿海产业向内地转移中，上海产业转移形势更为迫切，产业转移趋势也更为明显。然而，上海应该转移何种产业，转向哪些地区，需要根据产业和区位的特点进行分析。
二、基于地区三次产业结构的分析
在1978年改革开放之后，我国经济体制从计划经济向市场经济过渡，经济结构由封闭型经济转向开放型经济，国民经济开始向前发展。这个过程也反映在了我国三次产业结构变化之上。图一可以看到，我国三次产业结构的调整明显分为三个阶段：第一阶段从1978年至1992年，我国第一产业比重先升后降，第二产业比重整体下降，第三产业比重持续上升，国民经济处于恢复徘徊时期；第二阶段从1993年至1998年，三次产业的比重较为稳定，国民经济处于蓄势待发时期；从1999年至今，第一产业比重持续下降，第二产业比重平稳增长，第三产业比重持续上升，国民经济进入高速增长时期。
图一中国三次产业结构的变化资料来源：根据国家统计局《中国统计年鉴》历年有关数据整理。
目前，我国第一产业比重在10%左右，第二、第三产业比重均在40%以上，产业结构向着良性方向发展。但是，就省市一级的三次产业结构数据看，各省之间差异较大。根据近十年各省市第二、第三产业比重的变化情况，可将内地31省市分为四类：第一类是第二产业发展期已经或即将过去，开始步入第三产业发展期的省市，具体包括北京、上海、天津、江苏、浙江、山东和广东；第二类是第二产业正在发展，工业化顺利进行的省市，包括河北、山西、内蒙古等16个省市；第三类是第二产业尚处于起步阶段，但发展态势良好的省市，包括湖南、广西、西藏和新疆；第四类是在第二产业发展上受阻或未表现出发展第二产业倾向的省市，包括海南、贵州、云南和甘肃。
由上述可知，上海属于第一类产业结构，目前工业化已完成，第三产业逐渐代替第二产业成为经济发展动力。西部地区中，内蒙古、重庆、四川、陕西、青海和宁夏第二产业已占据举足轻重的地位，正在逐步走向工业化；广西、西藏和新疆虽还未迎来工业化时代，第二产业的势头却发展良好，正在为步入工业化做准备；贵州、云南和甘肃却因为各种原因，要么没有工业化倾向，要么工业化发展势头受阻。由于产业转移要顺应各地分工的发展倾向，以目前来看，上海的第三产业已形成较强的集聚力，且第一产业比重已很小，未来将挤占第二产业份额，促使第二产业向外省转移。西部地区中，属于第二类产业结构的内蒙古等省份由于第二产业是未来产业结构演进的主力，集聚力较大，因分工而产生的引力较足，成为上海转出的第二产业的承接地的可能性较大；属于第三类产业结构的广西等三省因未完全步入工业化，虽然第二产业发展势头较强劲，比之拥有第二类产业结构的省份而言，分工程度较低，集聚力较弱；属于第四类产业结构的贵州、云南、甘肃三省则由于产业结构不偏重第二产业发展而难以成为上海产业的承接地。
三、基于第二产业内部分工的分析
第二产业包括工业和建筑业，其中工业是第二产业的主要部分。就上海而言，第二产业内部结构属于高工业、低建筑业的典型结构，主要年份建筑业占比均在10%以下；西部地区相对而言建筑业占比较高，其中以西藏最为突出，2011年其建筑业地区生产值占到其第二产业地区生产总值的84%。可见上海若要向西部地区转移第二产业，还需要考虑各地区第二产业内部专业化分工的问题。为了便于说明，我们引入GDP区位商（Q）指标来进行分析。
GDP区位商（Q）=即将A地区i产业的GDP（）占全国i产业GDP（）的比例与A地区的GDP（）占全国的GDP（Y）的比例进行比较。如果区位商Q＞1，则说明A地区i产业的生产优势大于全国该产业的平均水平，接近专业化；若区位商Q＞2，则说明A地区i产业主要为区外服务，完全专业化。通过计算2002年～2011年上海和西部地区工业和建筑业的区位商，我们发现，上海的工业区位商大于1，建筑业区位商小于1，工业相对于建筑业更为专业化；但是，上海工业区位商呈下降趋势，建筑业区位商呈上升趋势，工业正处于向外转移的倾向中。西部地区中，除内蒙古外其他省份的工业区位商均未大于1，建筑业区位商除内蒙古外均未小于1，建筑业相对于工业在西部地区集聚程度更高，其中青海和新疆建筑业区位商一度大于2，而西藏建筑业区位商至2011年已超过6.35，专业化程度越来越高；其他省份建筑业区位商处于上升态势的还有云南和宁夏。这三省的建筑业专业化倾向不利于承接上海的工业转移。
四、基于制造业内部分工的分析
根据上述对地方产业专业化的分析，工业将是上海向西部地区产业转移的主要门类。按照国家统计局的最新《国民经济行业分类》，工业被分为三个主要部分，即采矿业、制造业和电力热力燃气及水生产供应业。鉴于制造业是工业的主体，且上海采矿业和电力热力燃气及水生产和供应业均占比很小，这里以制造业为主要对象进行区域分工考察。
根据已有数据，选取制造业中20个门类的产业历年总产值来进行制造业内部区域分工测度。为方便起见，现将20个产业进行编号：M1农副食品加工业；M2食品制造业；M3饮料制造业；M4烟草制品业；M5纺织业；M6造纸及纸制品业；M7石油加工、炼焦及核燃料加工业；M8化学原料及化学制品制造业；M9医药制造业；M10化学纤维制造业；M11非金属矿物制品业；M12黑色金属冶炼及压延加工业；M13有色金属冶炼及压延加工业；M14金属制品业；M15通用设备制造业；M16专用设备制造业；M17交通运输设备制造业；M18电气机械及器材制造业；M19通信设备、计算机及其他电子设备制造业；M20仪器仪表及文化办公机械制造业。然后将以上20个产业分为四个大类：M1～M6称消费品制造业，特点是资源依赖度低、化学污染小、产业产值低；M7～M11称化学品制造业，特点是资源依赖度中，化学污染高、产业产值中；M11～M14称矿物加工制造业，特点是资源依赖度高，物理污染高、产业产值中；M15～M20称机械制造业，特点是资源依赖度低，技术密集度高，污染中或小，产值高。
通过计算上海和西部地区各省市2001年和2010年的制造业区位商，得出以下结论：
上海的制造业生产结构正在转向以资本和技术密集型的机械制造业为主导。其中M15通用设备制造业、M16专用设备制造业、M17交通运输设备制造业和M19通信设备、计算机及其他电子设备制造业区位商均处于上升状态且大于1，M19通信设备、计算机及其他电子设备制造业区位商更是已突破2，成为地区主导产业；M12黑色金属冶炼及压延加工业和M14金属制品业的区位商从原本2001年大于1的状态下降至1以下，专业化趋势越来越弱，可见以矿物加工和制造业为主的其他制造业正逐渐从上海转移出去。
西部地区的制造业生产结构以非机械制造业为主，但各省之间又有分化。
消费品制造业在诸省分工程度都较高，其中2010年内蒙古、广西、四川、新疆M1农副食品加工业区位商大于1，广西的区位商更大于2，是其主导产业之一；M2食品制造业在四川、贵州、西藏、陕西、青海、宁夏和新疆区位商大于1，在内蒙古的区位商大于2；M3饮料制造业区位商除在重庆和宁夏小于1外，其余皆大于1，四川、贵州和西藏更大于2；M4烟草制品业在广西、重庆、陕西、甘肃区位商大于1，在贵州和云南大于2；M5纺织业区位商在内蒙古和宁夏大于1；M6造纸及纸制品业在广西、四川和宁夏区位商大于1。化学品制造业和矿物加工制造业方面，除重庆、四川、西藏外各省皆有集聚趋势，如2001年和2010年内蒙古M12黑色金属冶炼及压延加工业和M13有色金属冶炼及压延加工业区位商皆大于1，而M8化学原料及化学制品制造业、M9医药制造业和M11非金属矿物制品业区位商从2001年的小于1上升至2010年的大于1；广西M9医药制造业、M11非金属矿物制品业和M13有色金属冶炼及压延加工业在2001年和2010年区位商皆大于1，而M12黑色金属冶炼及压延加工业区位商也从原本的小于1变为大于1；贵州M8化学原料及化学制品制造业、M9医药制造业、M11非金属矿物制品业、M12黑色金属冶炼及压延加工业、M13有色金属冶炼及压延加工业2001年和2010年区位商皆大于1，且M8、M9、M11、M12区位商皆处于上升趋势；云南M8化学原料及化学制品制造业、M9医药制造业和M13有色金属冶炼及压延加工业区位商在2001年和2010年皆大于1，且M12黑色金属冶炼及压延加工业的区位商上升至大于1，M13的区位商也在上升；陕西M7石油加工、炼焦及核燃料加工业和M9医药制造业区位商2001年和2010年皆大于1，而M13有色金属冶炼及压延加工业区位商已大于1且正在上升；甘肃M7石油加工、炼焦及核燃料加工业、M12黑色金属冶炼及压延加工业和M13有色金属冶炼及压延加工业2001年和2010年区位商大于1，且M12区位商处上升状态；青海M8化学原料及化学制品制造业、M9医药制造业、M11非金属矿物制品业、M12黑色金属冶炼及压延加工业、M13有色金属冶炼及压延加工业区位商2001年和2010年大于1，且M8区位商2010年已大于2；宁夏M7石油加工、炼焦及核燃料加工业、M8化学原料及化学制品制造业、M11非金属矿物制品业和M13有色金属冶炼及压延加工业区位商在2001年和2010年皆大于1，且M8和M13区位商已大于2；新疆M7石油加工、炼焦及核燃料加工业、M11非金属矿物制品业、M12黑色金属冶炼及压延加工业区位商始终大于1，M8化学原料及化学制品制造业、M10化学纤维制造业区位商至2010年也升至显著状态，其中M7、M10区位商更大于2。在重庆和四川，这些产业的分工程度正在减弱，比如，M7石油加工、炼焦及核燃料加工业、M8化学原料及化学制品制造业、M10化学纤维制造业、M12黑色金属冶炼及压延加工业和M13有色金属冶炼及压延加工业等的区位商正下降或保持稳定；西藏由于制造业门类还很不齐全，除M9医药制造业和M11非金属矿物制品业外其他相关产业区位商皆不显著。由于污染较高、资源依赖性较强的化学品制造业和矿物加工制造业在该地区集聚，导致资本和技术密集型产业从此处逃离，比如，陕西、宁夏等地M15通用设备制造业、M16专用设备制造业、M19通信设备、计算机及其他电子设备制造业和M20仪器仪表及文化办公机械制造业区位商正在显著下降。
五、结论
通过以上对上海和西部地区产业结构、第二产业内部结构和制造业内部结构的逐层分析，可以得到以下结论：
从产业结构上看，上海目前的产业结构演进倾向于发展第三产业，所以第二产业成为上海对外产业转移的主要载体。从第二产业内部结构上看，工业是上海第二产业的主体，并且其分工地位日渐下降，是对外转移的主力。从制造业内部结构上看，上海的机械制造业正在集聚，技术密集型制造业尤为突出，无有外力影响很难对外转移，所以转移的主体是其他非资本和技术密集型制造业。
从产业结构上看，西部地区主要有三种产业结构。其中属于第二类产业结构的内蒙古、重庆、四川、陕西、青海和宁夏第二产业正逐渐发展成熟，有较好的承接基础；属于第三类产业结构的广西、西藏和新疆第二产业发展已经起步，表现出良好的上升倾向，承接条件次优；属于第四类产业结构的贵州、云南和甘肃则因为产业结构调整倾向不利于发展第二产业，从而不适合承接产业转移。从第二产业内部结构上看，内蒙古工业比之建筑业分工优势更明显，适合承接工业转移；广西、重庆、四川、贵州、陕西、甘肃、青海、新疆建筑业比工业分工优势更明显，但已处于下降趋势，承接条件次优；西藏、云南、宁夏三省建筑业分工倾向呈上升趋势，不利于承接工业转移，其中以西藏最不适合。从制造业内部结构来看，消费品制造业在西部地区总体发展良好，呈集聚趋势；机械制造业在西部地区分布较少，发展势头走弱；化学品制造业和矿物加工制造业等高污染、高资源依赖型制造业在西部地区呈集聚趋势。其中，重庆和四川污染和资源依赖型制造业转移倾向正在增强，对资本和技术密集型制造业的吸引力正在增大；西藏由于缺乏制造业基础而难以提供承接制造业转移的基本条件，其分工倾向发展的非金属矿物制品业与建筑业更相关；其余省市的区域分工正走向发展污染和资源依赖型工业之路，并对资本和技术密集型工业产生排斥。
综上所述，上海由于区域分工倾向，转移传统非机械制造业的动力较足；西部地区承接上海产业转移，从区域分工上来说，引力最强的是重庆、四川两地，其次是内蒙古，广西、陕西、青海、新疆，宁夏、甘肃、贵州、云南稍差，其中以西藏最为微弱。所以，上海未来向西部地区转移的产业，更有可能是转向重庆、四川和内蒙古三省。
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关键词:生命周期评价；铜；情景分析；能耗；碳排放
中图分类号X757：X820文献标识码A文章编号1002-2104(2012)04-0046-05doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.009
火法炼铜是铜冶炼的主要工艺，目前我国铜产量的98%以上由火法冶炼获得［1］。2008年我国精铜产量为377.9万t，消费量达到480.6万t，已成为全球最大的精铜生产国和消费国［2］。火法炼铜过程以及由此带来的能源消耗及温室效应问题已不容忽视。
生命周期评价（LifeCycleAssessment）作为一种重要的环境管理工具，可用于火法铜生产过程环境影响的评估，对于改善生产工艺，减少环境污染具有重要的意义。由于目前我国采选矿、吹炼和精炼工艺设备差别不大，火法铜生产的能耗及碳排放主要与在熔炼工艺的技术水平相关。因此，根据目前行业的工艺技术现状，重点关注鼓风炉熔炼、闪速炉熔炼和熔池熔炼3种主要工艺，运用生命周期评价方法对铜生产过程，即从采矿到电解精炼过程的能耗及碳排放强度进行评价。
情景分析法(ScenarioAnalysis)是在对经济、产业或技术的重大演变提出各种关键假设的基础上，通过对未来详细、严密的推理和描述来构想未来各种可能的方案［3］。S.Alvarado针对世界最大的铜生产国智利，对时间尺度为25年的能耗与温室气体排放量展开研究，并设定两种不同情景进行对比［4］；WilhelmKuckshinrichs等基于过程的局部均衡模型，对全球铜流动产生的CO2和SO2进行分析［5］。国内已有姜金龙等运用生命周期评价方法，对火法、湿法生产金属铜过程及共生矿石生产电解镍/铜的环境协调性进行了研究［67］。韩明霞等运用情景分析对铜冶炼的污染物排放进行分析［1］。本文通过情景分析，对2022年我国火法铜冶炼的主要工艺技术结构进行模拟，对不同情景下的生命周期评价结果进行比较，筛选出能耗与碳排放最低的方案，为我国火法铜冶炼行业的环境管理提供决策支持。
1研究方法
1.1生命周期评价
生命周期评价方法针对从产品最初的原材料采掘到产品用后最终废弃物处理(产品系统)，进行全过程的跟踪、定量分析与评价［8］。本文基于德国PE公司开发的生命周期评价软件GaBi4，对不同熔炼工艺下的铜冶炼能耗及碳排放进行评价。
1.1.1系统边界
本研究以火法炼铜为对象，从我国铜生产的实际情况出发，以生产1000kg精铜为功能单位，定量计算其生产过程中的能耗及碳排放。研究范围包括矿石的采选、运输、干燥、熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼、电解精炼等工序。由于目前的采选矿、吹炼和精炼工艺设备差别不大，本研究将熔炼技术细化，分别对具有代表性的密闭鼓风熔炼、闪速熔炼和熔池熔炼工艺下的铜冶炼过程进行比较。系统边界如图1所示。
图1火法炼铜生产流程和系统评价边界
Fig.1Processandsystemboundaryofpyrometallurgicalcopperproduction
注：图1中熔炼工序可分为密闭鼓风炉熔炼、闪速熔炼、熔池熔炼3种。其中密闭鼓风炉熔炼还包括燃料焦炭的生产；闪速熔炼前包括精矿干燥环节，以及辅料柴油和重油的生产；熔池熔炼过程还包括电耗、原煤、重油的生产。
研究系统内，品位约为1%的铜矿石在经过熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼等工序后，电解出精度约为99.9%的精铜。图1体现了铜生产的各个工序中其他辅助能源及原料的生产情况，标注出重要的中间产物，细化了该研究的具体边界。
1.1.2数据来源
本文评价中所使用的数据主要来源：①我国两家铜生产企业实际数据；②公开出版的文献资料数据；③PEGaBi数据库。详见表1。
1.1.3基本假设
在开展火法铜生产的生命周期评价时，假设生产所需的铜矿石全部来自国内开采，铜矿石的平均运输距离为50km；采矿炸药、选矿药剂、电解添加剂等由于用量较小，在影响评价阶段忽略其所造成的环境影响；不考虑熔炼及吹炼阶段的烟气制酸过程、炉渣贫化及阳极泥回收工序；转炉烟尘、阳极炉烟尘和炉渣等固废通过内部再循环方式返回生产过程。
1.1.4量化方法
本研究选用的能耗和碳排放的量化方法如表2所示。
1.1.5能源清单
经整理得到我国火法铜生产的能源清单如表3所示。
表1生命周期清单数据来源
Tab.1Lifecycleinventorydatasources
注：1.《选矿设计手册》，北京：冶金工业出版社，2007；2.《重有色金属冶炼设计手册・铜镍卷》，北京：冶金工业出版社，1996
表2能耗和碳排放量化方法
Tab.2Thequantifiedmethodforenergyconsumptionandcarbonemissions
表3火法炼铜生产的能源清单
Tab.3Theenergyinventoryofpyrometallurgicalcopperproduction
1.2情景设定
据行业有关资料，2007年我国铜冶炼的熔池熔炼工
艺约占42%，闪速熔炼工艺约占35%［9］。本研究以2007
年为情景基准年，根据近几年火法铜冶炼技术的发展趋势，将2022年定为情景年，逐渐增加先进工艺技术比重，淘汰落后技术，进行情景设定（见表4），分析不同情景下能耗及碳排放情况。
表42022年我国火法炼铜冶炼情景设定（%）
Tab.4ThescenarioofChina’spyrometallurgicalcopperin2022
冻结情景：为2007年的基准情景，符合我国火法铜冶炼的真实熔炼技术结构，作为对比情景。
情景一为低目标方案，即2022年在熔炼技术结构调整政策落实不到位，或者客观条件不利的情况下，没有彻底贯彻新政策，未完全淘汰落后工艺。此外，仍残留不少隐蔽的小型冶炼厂，其生产工艺落后、污染严重。导致以鼓风熔炼为主的传统熔炼方法仍占有5%的比例。
情景二与情景三均定义为在顺利实施相关政策后，即彻底淘汰如鼓风熔炼的传统熔炼技术，逐步提高闪速熔炼及熔池熔炼的比重后的目标方案。尽管这两种熔炼工艺的能耗及碳排放不尽相同，但考虑到其工艺特点和我国铜冶炼实际情况，为了追求较低的环境影响而全力或大规模发展某一种技术并不实际。就两者比较而言，闪速熔炼尤其是采用了富氧工艺后，精矿反应放出的热量可以占到总热量收入的60%以上，大大降低了燃料的消耗；另外闪速熔炼的精矿经过深度干燥处理，具有显著的节能效果［9］。发展闪速熔炼工艺对降低火法铜生产过程的能耗具有现实的意义，然而就我国不断下降的铜品位的和冶炼技术现状而言，熔池熔炼凭借其不高的炉料要求、较低的烟尘排放和可以接受的节能效果的特点［10］，具有重要的发展必要性，不能完全被闪速工艺取代。
因此根据我国铜冶炼业的实际发展情况设定了情景二和情景三，两个情景的主要差异在于2022年两种先进熔炼技术的结构比例：情景二体现的是熔池熔炼得到了大力发展，普及率明显高于闪速熔炼；情景三体现在鼓励闪速熔炼发展的形式下，闪速熔炼快速普及，应用比例超过了熔池熔炼。
2结果与讨论
2.1不同冶炼工艺生产铜的能耗及碳排放
本文主要从能源消耗和碳排放（全球变暖潜值，100年）对我国火法铜生产过程进行评价。基于3种不同熔炼工艺铜生产的能耗及碳排放强度结果分别如图2、图3所示。
图2不同熔炼工艺下的铜生产能源消耗
Fig.2Energyconsumptionofcopperproductionunderdifferentsmeltingtechnology
图3不同熔炼工艺下铜生产的碳排放
Fig.3GHGemissionsunderdifferentsmeltingprocessofcopperproduction
由图2可知，鼓风熔炼、闪速炉熔炼、熔池熔炼的能源消耗分别是147803.93MJ、96675.47MJ和104203.30MJ。鼓风炉熔炼的能源消耗高出其他两种工艺近40%。这主要是由鼓风炉的技术特点决定的，其造锍熔炼极大程度上依靠外加热，即利用矿物燃料燃烧热或电热，因此消耗了较多能源。而通过对闪速熔炼及熔池熔炼比较可知，前者的能耗略低于后者。从清单上看，闪速炉熔炼过程消耗的能源较鼓风炉和熔池熔炼炉低很多。然而由于闪速熔炼对原料的要求比较严格，需要对原料进行预先干燥，使得闪速熔炼工艺下火法铜生产的总能耗增加，但所占比例不大。从总过程的评价结果可以看出，闪速工艺下的能耗仍然是3种工艺中最低的。
图3列出了3种不同熔炼工艺下的铜生产的碳排放情况，其趋势与能耗趋势相同，即鼓风熔炼对全球变暖的贡献最大。通过对3者生命周期评价结果的比较，传统熔炼技术鼓风炉熔炼下的铜生产过程在能耗和温室气体排放上要远远高出闪速熔炼和熔池熔炼；而在对闪速熔炼及熔池熔炼的比较可知，前者的能耗及碳排放值更低。
2.2不同情景下的能耗及碳排放
根据不同熔炼工艺的生命周期评价结果，对3种情景下能耗及碳排放进行分析，并与冻结情景对比，计算结果见图4、图5。
图4不同发展情景火法铜冶炼的能源消耗
Fig.4Energyconsumptionofcopperproductionunderdifferentscenarios
图5不同发展情景火法铜冶炼情况下的碳排放
Fig.5GHGemissionsofcopperproductionunderdifferentscenarios
对3种不同工艺下的生命周期评价结果分析可知，降低鼓风熔炼等传统熔炼工艺能极大程度上的降低能源消耗和温室气体排放。从图4、图5中可以看出，情景一与冻结情景相比，鼓风炉的比例从23%降到了5%，体现在总的铜生产过程中，其能源消耗下降了8824.5MJ，碳排放值减少了1006.8kgCO2当量，差距尤其明显。从这点可以看出，鼓风熔炼下的火法铜生产过程对能耗和碳排放的影响较其他两种工艺更为显著。因此，淘汰鼓风熔炼等传统熔炼工艺，发展先进熔炼工艺是降低铜生产能耗及碳排放的重要手段。
此外，情景二和情景三以较低的能耗及温室气体排放量符合未来铜生产的发展趋势，均成为可行方案，两者评价结果差别不明显，但由于闪速熔炼下的环境影响更小，因此普及闪速熔炼更高的情景三是最优方案。然而鉴于闪速熔炼及熔池熔炼的各自技术特点和在我国发展的必要性，熔池熔炼并不能由闪速熔炼完全取代，应根据冶炼实际情况进行技术结构调整。
2.3结果讨论
国际铜组织(ICI)评估认为，欧洲生产吨铜的能耗约为6×107kJ，约是本研究核算的火法铜生产的60%。根据评价结果，分析与国外相比我国能耗相差较大的原因是：①评价边界及基本假设不同；②我国铜生产工艺的能效与国外先进水平相比仍存在一定差距；③铜矿石的品位的差异。
此外，本研究仅限于闪速熔炼及熔池熔炼，并不能完全代表我国火法铜冶炼熔炼工艺的真实情况。在关注和发展闪速熔炼及熔池熔炼的同时，还应大力开展其他先进环境友好的冶炼方法（如湿法炼铜）的开发研究，及对其他已有工艺的能耗及碳排放开展评价，以期找到最适合的产业技术结构，建立低能耗低污染的铜生产模式。
3结论及建议
本文核算了不同熔炼工艺下我国火法铜生产生命周期的能耗和碳排放，并利用情景分析法对2022年可能的熔炼工艺结构进行评价分析。结果表明，传统工艺鼓风炉熔炼较先进的闪速熔炼及熔池熔炼产生了更多的能耗和碳排放。此外，闪速熔炼工艺较熔池熔炼工艺会产生更小的环境影响，但基于两种工艺的不同特点和适用范围，闪速熔炼并不能完全取代熔池熔炼。因此，彻底淘汰传统熔炼工艺，推广先进熔炼技术是减少火法铜生产环境影响的迫切任务，也是我国火法铜生产技术发展的必然趋势。
基于研究结论，提出以下两点建议：①优化工艺结构。一方面严格执行清洁生产标准，要求铜生产企业具备烟气制酸、除尘、资源综合利用、节能等设施；另一方面，淘汰鼓风熔炼等落后生产工艺，采用闪速熔炼、熔池熔炼等生产效率高、工艺先进、能耗低、环保达标、资源综合利用效果好的新型强化熔炼工艺。此外，应综合考虑闪速熔炼与熔池熔炼的技术特点，合理选择，权衡发展。同时，鼓励有序推进湿法炼铜工艺，与世界先进炼铜技术接轨。②开展二次铜资源的利用。我国铜供需矛盾日益突出，铜已成为我国的急缺矿产，极度依赖国外进口。因此，应从综合利用低品位铜矿、含铜尾矿及铜冶炼渣等出发，有效节约资源，提高生产效率；另外废杂铜的回收和再生利用对降低我国铜冶炼业能耗及碳排放同样具有重要意义。
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EnergyConsumptionandCarbonEmissionsScenarioAnalysisof
PyrometallurgicalCopperBasedonLCA
ZENGGuangyuanYANGJianxinSONGXiaolongLVBin
（KeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterfor
EcoEnvironmentalSciences，ChineseAcademyofSciences,Beijing100085，China）
Abstract
1河北省工业整体竞争力分析
竞争力是指竞争主体（国家、地区、行业、企业等）在市场竞争中表现出来的综合实力及其发展潜力的强弱程度，它集中体现为该竞争主体的产品（或劳务）所占市场份额的大小及其持续扩张的能力，可通过市场占有率和竞争优势系数来反映，具体测定方法参见文献1。
1.1市场优势：全国排名第七，呈减弱趋势（见表1）
表1全国前7位省市工业品市场占有率
单位：％
附图
资源来源：根据国家统计局编《中国统计年鉴》（2000、2001）有关数据计算，中国统计出版社（2000年版、2001年版。）
1.2竞争优势：全国排名第十，低于全国平均水平，亦呈减弱趋势（见表2）
表2全国前10位省市工业竞争优势系数表
附图
资源来源：同表1
1.3竞争力综合分析
1.3.1河北省工业竞争力呈下降趋势。河北省2000年工业品市场占有率为4.07％，高于全国平均水平，全国排名第7位；竞争优势系数为0.93，低于全国平均水平，全国排名第10位，竞争优势低于市场优势。从整体看，与1999年相比，2000年河北省工业品市场占有率在全国排位未变，但绝对数下降了0.13个百分点；竞争优势系数降低了1个位次，下降3个百分点，说明我省市场优势和竞争优势都有所降低，潜在竞争优势更低于显在市场优势，竞争后劲不足。
1.3.2河北省工业竞争力与先进省市的差距正在拉大。通过对全国31个省市区近三年的竞争力指标计算的标志变动度显示，市场占有率和竞争优势系数的极差、标准差和变异系数均呈上升趋势，表明我国各地区工业竞争力的离散程度正在加大。河北省工业竞争力与先进省份的差距也正在加大，（见表1，表2）
1.3.3占全省工业产值4/5强的制造业竞争力明显偏低。从河北省工业的竞争力结构看，公用业的竞争力水平最高，市场占有率为7.29％，竞争优势系数为1.61，均远远高于河北省工业整体竞争力水平，但公用业的竞争力在相当程度上是靠垄断优势获得的；采掘业次之，市场占有率为4.60％，高于河北省工业整体市场占有率，竞争优势系数为0.92，与全省工业整体水平相当，但采掘业的竞争力在一定程度上是靠资源优势获得的；制造业竞争力水平最低，市场占有率为3.69％，竞争优势系数为0.88，均低于河北省工业整体竞争力水平，而制造业的竞争力基本上是靠市场竞争获得的；从河北省工业的构成看，2000年采掘业、制造业和公用业的产值比重分别为7.38％、84.45％和8.17％；因此，产值比重占80％以上的制造业缺乏市场竞争力，缺乏在全国市场上具有强大竞争优势的产品和企业，是导致河北省工业竞争力较低的主要原因（见表3）。
表3河北省工业竞争力结构
附图
资料来源：根据国家统计局编《中国统计年鉴》（2001年）和河北省人民政府编《河北经济年鉴》（2001年）有关资料计算；统计出版社，2001年。
注：公用业指电力、煤气、水的生产和供应业。
2河北省制造业整体竞争力分析
2.1市场优势：全国排名第八，落后于本省工业（见表4和表1）
表4
全国前8位省市制造业市场占有率（2000年）
单位：％
附图
资料来源：根据《中国统计年鉴》（2001年）和全国各省市区统计年鉴（2001年）有关资料计算，中国统计出版社，2001年。
从全国范围看，我国各地区制造业产品市场占有率的离散程度高于工业，市场竞争更加激烈（见表5）
表5
中国地区工业、制造业竞争力标志变动度（2000年）
附图
资料来源：同表4。
2.2竞争优势：全国排名第十，低于是全国平均水平，亦低于本省工业（见表6和表2）
表6
全国前10位省市制造业竞争优势系数（2000年）
附图
资料来源：同表4。
2.3制造业竞争力综合分析
2.3.1河北省制造业竞争力相对较低，竞争后劲不足。河北省2000年制造业市场占有率为3.69％，略高于全国平均水平，全国排名第8位，比工业低一个位次，指标值比工业低0.38个百分点；竞争优势系数为0.88，低于全国平均水平，全国排名第10位，与工业排名相同，但指标值低5个百分点。制造业的竞争力低于工业，而在制造业内部，潜在竞争优势低于显在市场优势。
2.3.2河北省制造业产品结构相对落后，适销性较差。影响河北省制造业竞争力的主要因素，一是产销率因子较低，为0.96，全国排名第23位，说明河北省制造业产品适应市场变化的能力较低；二是增加值率因子较低，为0.91，全国排名第19位，说明河北省制造业产品结构落后、专业化分工程度较低。
3河北省制造业行业竞争力分析
3.1河北省制造业行业竞争力水平分析
3.1.1市场优势分析
在河北省制造业28个行业中，市场占有率高于全国同行业省市区平均水平（3.23％）的有16个，占行业总数的57％；按市场占有率降序排列，依次为：黑色金属冶炼及压延加制造业（10.29％）、医药制造业（6.92％）、食品制造业（6.83％）、非金属矿物制品业（5.65％）、皮革、毛皮、羽绒及其制品业（5.23％）、造纸及纸制品业（4.93％）、饮料制造业（4.81％）、金属制品业（4.47％）、化学原料及化学制品制造业（4.40％）、纺织业（4.38％）、木材加工及竹、藤、棕、草制品业（4.32％）、橡胶制品业（3.77％）、专用设备制造业（3.74％）、石油加工及炼焦业（3.55％）、印刷业、记录媒介的复制（3.53％）、食品加工业（3.44％），上述16个行业在全国具有一定的市场优势，尤其是前5个行业，市场占有率均在5％以上，市场优势明显。但上述16个行业中，医药制造业、非金属矿物制品业、饮料制造业、金属制品业、化学原料及化学制品制造业、纺织业、专用设备制造业、石油加工及炼焦业、印刷业记录媒介的复制等9个行业的竞争优势系数低于全国平均水平（1.00），处于竞争劣势。
科技含量较高的电子及通信设备制造业（0.46％）和仪器仪表及文化办公用品机械制造业（0.58％）两大行业，市场占有率排名在全省28个行业中倒数第一、第二，在全国同行业中处于明显劣势，因此，应选择重点产品突破口，加大拓展市场的力度，提高其市场份额，提升其市场优势。
3.1.2竞争优势分析
对河北省制造业28个行业的竞争优势系数进行降序排列，高于全国平均水平（1.00）的行业有8个，占29％，依次是：皮革、毛皮、羽绒及其制品业（1.54）、食品制造业（1.28）、木材及竹、藤、棕、草制品业（1.23）、黑色金属冶炼及压延加工业（1.18）、有色金属冶炼及压延加工业（1.16）、食品加工业（1.01）、造纸及纸制品业（1.09）、橡胶制品业（1.00），上述行业在全国同行业中具有一定的竞争优势；尤其前5个行业，竞争优势系数高于全国平均水平10％以上，竞争优势明显。但上述8个行业中，有色金属冶炼及压延加工业，市场占有率低于全国平均水平，呈现市场劣势。
科技含量较高、对河北省制造业结构的优化升级有重要影响的仪器仪表及文化办公用机械制造业（0.42）和电子及通信制造业（0.61）两大行业，竞争优势系数排名在全省28个行业中倒数第一、第三，在全国同行业中明显处于竞争劣势，有关部门应引起高度重视，及时采取有力措施，重点培育这些行业的竞争优势。
3.1.3规模优势分析
在国内具有市场竞争力的行业也应该是在本区域内有一定产出规模的行业，只有一定的产出规模，才可能在全国的市场竞争中占有一席之地，这样的行业发展才可能形成合理的规模经济，并在自身的经济实力发展壮大过程中，不断完善自己，最终增强本省制造业的市场竞争力，并带动整个省区的经济竞争力提升。
我们用省内行业增加值构成来反映行业产出的相对规模，河北省制造业29个行业中，增加值构成高于全省行业平均水平（3.45％）的行业有11个，依次为：黑色金属冶炼及压延加工业（19.51％）、化学原料及化学制品制造业（9.06％）、非金属矿物制品业（8.96％）、纺织业（7.32％）、医药制造业（4.41％）、金属制品业（4.10％）、交通运输设备制造业（3.99％）、电气机械及器材制造业（3.86％）、食品制造业（3.65％）、饮料制造业（3.54％）、普通机械制造业（3.54％）；其中，黑色金属冶炼及压延加制造业、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、纺织业4个行业的产出构成超过5％，可称得上河北省制造业的支柱行业，规模优势明显。但在上述11个行业中，有3个行业在全国同行业中的市场占有率低于全国平均水平，呈现市场劣势，它们是：交通运输设备制造业（1.93％）、电气机械及器材制造业（2.29％）、普通机械制造业（2.71％）；上述11个行业中，除了黑色金属冶炼及压延加工业和食品制造业两个行业外，其余9个行业的竞争优势系数均低于全国平均水平，反映了我省制造业的生产及结构存在着较大的问题，即生产规模较大的行业，竞争优势普遍较低。若长此以往，则原有的规模优势也会丧失。
3.1.4竞争力综合分析
我们对河北省制造业28个行业，从市场占有率、竞争优势系数和产出的构成进行分类，编制成三维象限表（见表7），以对河北省制造行业的竞争力进行综合分析。
表7
河北省制造业竞争力分类表（2000年）
附图
注：带*者为构成超过全省行业平均水平（3.45％）的行业。
第Ⅰ象限：同时具有市场优势和竞争优势的行业，有7个，占行业总数的25％，依次是：黑色金属冶炼及压延加制造业、食品制造业、皮革、毛皮、羽绒及其制品业、造纸及纸制品业、木材加工及竹、藤、棕、草制品业、橡胶制品业、食品加工业，这7个行业是河北省综合竞争力较强的行业，属于河北省制造业发展中首选的优势行业；其中，黑色金属冶炼及压延加制造业和食品制造业两个行业同时具有市场优势、竞争优势和规模优势，是河北省竞争力最强的行业。但需注意，黑色金属冶炼及压延加工业总量上处于供过于求的状态，行业增长空间较小，但高技术产品供不应求，因此，产品结构调整、技术升级和高质量产品的开发是提高其竞争力的关键；食品制造业在我省具有资源比较优势，且随着人民收入水平提高和生活方式的变化，市场容量空间较大，应扩大其规模优势，进一步提高竞争力；皮革、毛皮、羽绒及其制品业在全国同行业中具有较高的竞争优势，从发展趋势上看，随着经济的发展，人民生活水平日益提高，对该类产品的需求量日益增多，且具有明显的出口优势和一定的国际竞争力，属于高速增长的行业，对该行业应注重产品质量的提高和名牌效应，进一步扩大生产规模，实现规模效益，扩大市场份额；木材加工及竹、藤、棕、草制品业的竞争力近年来上升较快，应进一步加大市场开拓力度。
第Ⅱ象限：竞争优势系数低于全国平均水平但市场占有率高于全国平均水平的行业，有9个，占行业总数的32％，依次为：医药制造业、非金属矿物制品业、饮料制造业、金属制品业、化学原料及化学制品制造业、纺织业、专用设备制造业、石油加工及炼焦业、印刷业记录媒介的复制，上述行业在全国具有一定的市场优势，但竞争优势较低，应重点培育竞争优势。尤其是，医药制造业、非金属矿物制品业、饮料制造业、纺织业，在我省具有资源比较优势和规模优势，竞争力的提高具有良好的基础；其中，医药制造和饮料制造业，随着人民收入水平的提高、人民生活更加注重生活质量的提高和医疗保健需求的提高，未来需求呈现高速增长的趋势，因此，应抓住市场机遇，及时调整产品结构，加大技术开发和新产品的研发力度，加强竞争优势；纺织行业和非金属矿物制品业，产品总量过剩，但高质量产品供不应求，因此，应把竞争优势的培育重点放在调整产品结构、促进技术升级和高质量、高档次产品的开发上。
第Ⅲ象限：竞争优势系数高于全国平均水平但市场占有率低于全省平均水平的行业，只有1个：有色金属冶炼及压延加工业。
第Ⅳ象限：市场占有率和竞争优势系数均低于全国平均水平的行业，有11个（见表7），占全省行业总数的39％。值得注意的是：作为制造业发展的工业母机且作为河北省支柱产业的机械制造业，包括普通机械制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业、电子及通讯设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业6个行业，除了专用设备制造业的市场占有率略高于全国平均水平以外，其余5个行业的市场占有率和竞争优势系数都低于全国平均水平，明显处于市场劣势和竞争劣势；尤其是科技含量较高的电子及通讯设备制造业和仪器仪表及文化办公用机械制造业，无论是市场优势，还是竞争优势，在全省都排倒数第一至第三。这种状况，不仅对我省当前的制造业竞争力产生一定负面影响，而且将对我省制造业结构的优化升级及现代化进程产生不良影响，应引起高度重视。
综上所述，从市场占有率、竞争优势系数和产出规模三方面综合考虑（市场占有率或竞争优势系数高于全国平均水平且增加值构成高于全省行业平均水平），河北省在全国同行业中具有一定竞争力的优势行业是：黑色金属冶炼及压延加制造业、食品制造业、皮革、毛皮、羽绒及其制品业、造纸及纸制品业、木材加工及竹、藤、棕、草制品业、橡胶制品业、食品加工业、医药制造业、非金属矿物制品业、饮料制造业、化学原料及化学制品制造业、纺织业等12个行业；上述行业多数属于传统产业，总量处于供过于求的状态，因此，对这12个优势行业应针对不同行业的特点，重点通过技术创新，优化产品结构，进一步巩固提高其竞争力，以带动全省制造业竞争力的提高。而对于电子及通讯设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、专用设备制造业等行业，虽然目前竞争力较弱，但由于这些行业科技含量较高，未来成长空间较大，因此，也应给予较多关注，选好突破口，培育竞争优势。
3.2河北省制造业行业竞争力动态分析
为了进一步分析河北省制造业行业竞争力，根据资料的可比性和可获得性，现将2000年作为报告期，1993年作为基期，对河北省制造业行业竞争力的有关指标加以比较，以观察实行市场经济体制以来，河北省制造业行业竞争力的变动趋势。
3.2.1市场优势动态分析
河北省工业市场占有率，2000年为4.07％，同1993年的4.08％相比，变化不大；而制造业市场占有率，2000年为3.69％，同1993年的3.86％相比，降低了0.17个百分点，表明我省制造业在全国的市场优势呈下降趋势。在制造业28个行业中，2000年比1993年市场占有率上升的行业共有12个，占行业总数的43％，不足二分之一。按上升的百分点降序排列，依次为：食品制造业（3.43）、黑色金属冶炼及压延加工业（2.78）、皮革、毛皮、羽绒及其制品业（2.69）、木材加工及竹、藤、棕、草制品业（2.49）、医药制造业（2.20）、饮料制造业（1.28）、有色金属冶炼及压延加工业（0.85）、食品加工业（0.68）、石油加工及炼焦业（0.47）、纺织业（0.20），造纸及纸制品业（0.18）、非金属矿物制造业（0.03）。在河北省制造业水平分析中提出的12个优势行业中，除了橡胶制品业和化学原料及化学制品制造以外，其余10个行业的市场占有率均有不同程度的上升，其中，食品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、皮革、毛皮、羽绒及其制品业、木材加工及竹、藤、棕、草制品业、医药制造业、饮料制造业6个行业上升了1个百分点以上，市场优势上升明显。用EXCEL绘图，可以更直观地看到河北省优势行业的市场优势变动趋势。（见图1）。
附图
3.2.2竞争优势动态分析
河北省工业竞争优势系数，2000年为0.9257，比1993年的0.8754上升了5.03个百分点；制造业竞争优势系数，2000年为0.8783，比1993的0.8654上升了1.29％；制造业28个行业中，2000年比1993年竞争优势系数上升的有20个，占行业总数的71％，超过三分之二，表明全省制造业整体竞争优势有所上升；按上升率（百分比）降序排列，超过10％的行业有13个，依次为：皮革、毛皮、羽绒及其制品业（121.92％）、食品制造业（73.49％）、食品加工业（39.33％）、石油加工及炼焦业（33.35％）、造纸及纸制品业（29.2％）、饮料制造业（25.72％）、有色金属冶炼及压延加工业（24.22％）、电子及通讯设备制造业（23.95％）、纺织业（17.68％）、木材及竹、藤、棕、草制品业（16.71％）、金属制品业（15.77％）、家具制造业（14.30％）、交通运输设备制造业（13.20％），上述行业竞争优势上升明显。在我省11个优势行业中，除了黑色金属冶炼及压延加工业下降以外，其余10个行业的竞争优势系数都上升了，其中，食品制造业、皮革、毛皮、羽绒及其制品业、木材及竹、藤、棕、草制品业、饮料制造业、造纸及纸制品业、纺织业6个行业的上升率超过10％。用EXCEL绘图，可以更直观地看出河北省优势行业的竞争优势变动趋势。（见图2）
附图
3.2.3竞争力综合动态分析
将市场优势和竞争优势的变动综合起来分析，河北省制造业市场份额2000年比1993年降低了4.4％，竞争优势系数上升了1.48％，因此，从总体看，河北省制造业的竞争力长期以来几乎没有得到提升。从制造业内部各行业来看，按性质不同可分为4种类型（见表8）：
表8
河北省制造业竞争力动态分类表（1993-2002年）
附图
注：带者为河北省制造业中的“优势行业”。
4结论及建议
通过对河北省工业竞争力的现状、动态变化以及横向对比等实证研究，可得出以下几点重要结论：
4.1从总体看，河北省2000年工业品市场占有率为4.07％（高于全国平均水平），全国排名第7位；竞争优势系数为0.93（低于全国平均水平），全国排名第10位；从纵向看，2000年比1993年，市场占有率降低了1个百分点，竞争优势系数提高了5个百分点，综合竞争力有所提高，但近三年市场占有率和竞争优势系数均处于下降态势；从横向看，与邻省山东、与东部沿海先进省市差距较大且有扩大趋势；河北省工业整体竞争力在全国处于中等偏下水平，绝对竞争优势处于下降态势。因此，优化工业结构，提升工业竞争力，是加速河北省工业化进程的当务之急。
4.2从河北省工业的竞争力结构看，公用业的竞争力水平最高，市场占有率为7.29％，竞争优势系数为1.61；采掘业次之，市场占有率为4.60％，竞争优势系数为0.92；制造业竞争力水平最低，市场占有率为3.69％，竞争优势系数为0.88；产值比重占80％以上的制造业缺乏市场竞争力，缺乏在全国市场上具有强大竞争优势的产品和企业，是导致河北省工业竞争力较低的主要原因。因此，加强制造业的市场优势和竞争优势，是提高河北省工业竞争力的关键。
4.3从制造业内部来看，主要存在三个问题：
其一，河北省制造业中的优势行业，主要分布在冶金、食品、医药、建材、化工、纺织、轻工等技术含量和生产率较低的传统产业中，而分布在技术含量和生产率较高或未来具有高速增长趋势的行业很少，这是导致河北省制造业竞争力长期以来难以提高的重要原因。因此，优化制造业结构，培育企业核心能力，是提高河北省制造业竞争力的关键。
其二，作为河北省制造业发展的工作母机的机械电子工业，市场占有率和竞争优势系数均低于全国平均水平且呈动态下降趋势；尤其是技术含量较高的电子及通讯设备制造业，其市场占有率和竞争优势系数在全省28个行业中分别为倒数第一、第三，其竞争优势系数尚不足全国平均水平的二分之一，明显处于竞争劣势，这不仅对当前河北省制造业竞争力有一定影响，更重要的是，可能会对河北省制造业结构的优化升级以及推进河北省工业化进程产生严重的不良影响。因此，应选好产品和技术突破口，加强与信息产业部13所和54所的合作，发挥省所合作优势和环京津优势，使其融入京津同行业的产业链中，着力培育行业竞争优势。
其三，河北省支柱产业中的医药、建材、化工、纺织、机械等多个行业的竞争优势系数均低于全国平均水平，从而对全省制造业的竞争力产生较大的不良影响；因此，应通过技术创新促进产业结构调整和产品结构调整，重点加强这些行业的竞争优势。
4.4从外部环境来看，经济全球化的深入发展使得21世纪的世界制造业面临深刻的战略性重组，凭借广阔市场和廉价劳动力，中国已经成为世界制造业大规模转移和抢滩登陆的一个重要阵地。能否顺应便全球化的浪潮，抓住WTO的历史机遇，制定相应策略，推进河北省制造业的发展，是影响我省社会经济现代化进程的重要环节。我省制造业要充分利用当前国际产业结构调整和转移的机遇，通过承接发达国家和地区的产业转移，提高制造业的技术和管理水平，使其切实成为经济增长的主要源泉和现代化的主要物质基础。
【参考文献】
[1]武义青、顾培亮.竞争优势测定的一种新方法[J].数量经济技术经济研究，2001，（5）.
[2]河北经贸大学课题组.河北工业竞争力报告[J].河北经贸大学学报，2002，（1）.
【关键词】计算机；冶金；自动化控制；应用
自从新中国成立以来，国家越来越重视第二产业的发展，社会主义现代化建设事业取得飞跃式个发展，冶金行业作为中国社会主义建设中比较重要的一门产业，其发展已经日趋成熟。随着科技的不断进步和发展，随着计算机进入人们日常工作和生活中的各个领域，冶金行业也逐渐开始走向自动化控制的道路。在自动化控制开始实施以后，冶金业的生产效率不断提高，生产故障大幅度降低。但是随着时代的不断前进，冶金行业的自动化控制也需要与时俱进，对自己提出更加严格的要求。要实现冶金行业更完善的自动化程度，就需要电子计算机来发挥作用。本文就计算机在冶金自动化控制的几个主要环节中的应用进行探讨。
1.冶金自动化控制中计算机的应用现状
1.1冶金行业的发展过程
冶金生产过程的自动控制包括对采矿、选矿（见选矿自动化）、冶炼（见高炉自动化、转炉自动化）、浇铸（见连铸自动化）、轧材（见连轧机控制系统）等主体生产过程和供水、电、热、氧、气等辅助生产过程的控制。现代冶金企业采用计算机把生产过程控制和生产管理结合成统一的整体，大大提高了自动化程度。20世纪50年代在冶金生产过程控制中开始采用顺序控制器和模拟调节器。60年代英国首先建立全线采用计算机控制的热连轧机。70年代随着微型计算机的推广，冶金企业也开始采用计算机建立完整的计算机控制和管理系统。实现冶金自动化，可以大大提高劳动生产率和产品质量，减少流动资金的占用，改善劳动条件，获取很高的经济效益。
1.2冶金行业的自动化现状
冶金流程非常复杂，生产环境不好，危害工作人员的身体健康，因此实现冶金自动化势在必行。当前，我国的冶金企业自动化正在不断发展中，自动化设备不断普及，操作系统及时更新。但是冶金企业的自动化两极分化严重，大企业水平较高，小企业差之千里。总体上说，我国冶金自动化水平并不高。
1.2.1依赖国外的系统引进，没有适应自己的自我开发。
1.2.2大部分企业对自动化控制的认识还不够系统和全面，缺乏专门的技术人才，致使自动化过程中遇到问题时难以及时解决。
2.计算机在冶金自动化控制中的应用
2.1冶金过程控制中的应用
在当下的冶金行业中，运用计算机实现自动化控制的范围已经相当广泛，并且有不断增加的趋势。过去的冶金自动化控制基本以可编程逻辑控制器和集散控制系统为主，现在逐渐被以个人计算机为基础的分布式控制系统所代替，尤其是现场总线技术和工业以太网技术。现场总线技术的优势相当明显，它的系统开放性强、简单、可靠、经济实用，可以更好的实现冶金行业各个生产工艺环节的的无缝集成、协调设备和企业系统管理层之间的联系。计算机控制系统把相关的工艺知识、数学模型和技术有机结合起来，形成动态的数据库，采用分布式控制系统结构，借助以太网和传感器等的连接，实现对生产过程的动态监控，以保证生产的正常进行。
2.2在局域网络方面
计算机局域网络把自动化系统分割成单个的可以由局域网技术进行连接的部分，起桥梁作用，使各部分信息之间的交流更加方便。
2.3在人工智能方面
人工智能系统是一种把神经元网络、专家系统、模糊控制有机结合的控制系统，通过采用模糊逻辑方式对传感器所采集到的测量数据进行判断和评价，进而发出控制指令的系统。在冶金自动化控制中，利用网络信息化的优势，对冶金企业各个方面的专业知识和核心处理方案进行总结，利用计算机对于所有的设备进行智能的控制。简单来说，就是把实际生产所需要的工艺计算和实际控制输入到计算机系统中去，而计算机利用模糊的逻辑方式对于发生的情况进行高度的分析，做出有较高精准性的操作。
2.4企业信息管理方面的应用
冶金行业的生产活动中会产生大量的数据和信息，如果采用人力来记录不仅工作量繁杂，查找起来也十分困难，这就影响了一个企业的基础管理工作，此时需要计算机来建立一个综合性能强大的管理平台来对其进行处理操作。计算机技术能够建立一个包含所有数据信息和生产工艺流程在内的虚拟平台，该平台通过计算机进行优化管理，保证信息的完整性和可调度性。接着信息管理系统以其系统化的管理思路结合现有的企业资源，在生产过程中针对各个步骤进行计划和调度，完成最佳的策略配置，为企业决策提供依据。
2.5在冶金自动化控制软件开发方面
第三方软件的应用在冶金自动化控制中至关重要。冶金行业的自动化控制不是有了系统原有的必备软件就足够的，仍然需要第三方软件，而第三方软件的开发应用是离不开计算机的。在技术人员的不断研究和努力下，逐渐开发出了控制算法、控制器编程手段、数据管理等第三方软件，这些软件性能优越，可以在个人计算机上运用。随着人们对于第三方软件的不断重视，冶金行业中第三方软件的开发一定会越来越有经验，不仅在数量上增多，在质量上也更进一步。为冶金行业的自动化控制提供帮助。
3.结语
科技的进步与发展带来了冶金行业自动化控制方面对计算机技术提出的新要求。虽然现在我国的冶金行业的自动化控制有了长足的进步与发展，从各个方面引进计算机自动化系统，但是从客观上说，仍然存在不足之处。因此，作为冶金行业的从业人员，需要参考国内外先进技术，进行深入的探讨和研究，掌握好冶金自动化的核心内容，开发出优良的行业发展自动化环境，使冶金行业的自动化越来越完善。
参考文献
[1]敖银华.关于计算机在冶金自动化控制中的应用分析[J].科技资讯，2013（19）：7.