广西の鉄鋼企業のAI改造実録

AIに問う · 柳钢AI大規模モデルはどうやって製鋼プロセスのエネルギー消費とコストを最適化するのか？

2025年、中国の鉄鋼業界で20年以上ぶりに起こった出来事があった。製造業の鋼材使用量が初めて建設業のそれを超えた。

建設業の鋼材占有率は2020年の58%から49%に低下し、製造業の占有率は51%に上昇した。

過去20年間、ビル建設、道路工事、橋梁建設は中国の鉄鋼最大の買い手だったが、今や自動車、造船、新エネルギー、航空宇宙がその座を引き継いでいる。

これは単に買い手の世代交代だけではなく、ビル用の螺紋鋼は品種少なく、規格もシンプルで、量と価格を競うのに対し、高度な製造業用の鋼は品種多く、性能指標も厳格で、納期も短く、精度と管理能力を競う。

鉄鋼業界の競争ロジックが変化しつつあり、市場全体の規模も縮小している。

国家統計局のデータによると、2025年の全国粗鋼生産量は9.61億トンで、前年比4.4%減少。粗鋼の表面消費量は8.29億トンで、前年比7.1%減少。

生産量と消費量が同時に減少するのは、過去20年の中国鉄鋼業界では珍しいことだ。

中国鉄鋼工業協会副会長の李毅仁は、これを「減量調整、在庫最適化、品質向上」の新段階に入ったと判断している。

需要は変化し、総量は減少している。鉄鋼業はもはや高炉を増やして成長を図る時代ではなく、鉄鋼企業は既存の各工程から効率を絞り出す必要がある。

一つ一つの鋼鉄炉をどうやってより多くの合格率を上げるか？生産スケジュールの無駄をどう減らすか？輸送のエネルギー消費をどう節約できるか？

これらの問題はかつては熟練工の経験とリーンマネジメントで解決していたが、今や新たなツールが登場している。

3月31日、南寧で開催された「广西伝統製造業人工知能革新応用と柳钢大模型発表会」において、广西柳州鋼鉄グループ有限公司（以下「柳钢集团」）は、華為（Huawei）、中国移動广西公司と共同で、广西初の鉄鋼業界大模型「玄鉄」を発表し、同時に「广西柳钢人工知能研究革新センター」を設立した。

柳钢集团は年収超千億元の鉄鋼企業で、中国の500強企業の一つ。中国鉄鋼工業協会の副会長企業であり、長年にわたり中国鉄鋼企業の競争力A+評価を受けている。

この老舗鉄鋼企業には2万7000人の従業員がおり、毎日25万台以上の設備が稼働し、1000種類以上の鋼材を生産している。

発表会で明らかにされたデータによると、「玄鉄」大模型は鉄鉱石から圧延までの複数のコア工程をカバーしており、「玄鉄」大模型の支援のもと、全工程のスマート製鋼だけで、柳钢の粗鋼生産コストは年間約1億元削減可能だ。

生産量が伸びなくなる中、コスト削減こそが成長の鍵だ。

次の物語は、この广西の鉄鋼企業がAIを使って各工程の品質向上と効率化の余地をどう見出すかである。

9.61億トン以降

2025年の全国粗鋼生産量は9.61億トンで、これは連続2年の減少となる。

しかし、生産量のピークは表面的なものであり、より深い変化は下流にある。不動産用鋼は引き続き縮小し、自動車、造船、新エネルギーなどの製造分野では鋼材の品種と性能に対する要求が高まっている。

同時に、鉄鋼業の二酸化炭素排出量は全国の排出総量の15%以上を占めており、排出削減の圧力も生産方式の変革を促している。

中国鉄鋼工業協会の統計によると、95%以上の鉄鋼企業がデジタルトランスフォーメーションを全体戦略に組み込んでいる。

この比率は製造業の各細分分野の中でも高い方であり、その理由の一つは鉄鋼生産の工程自体が非常に複雑で、多くの工程とパラメータに敏感であり、人工管理の最適化余地が少なくなっているためだ。

鉄鉱石から最終製品の鋼材までの工程は非常に長い。

まず高炉で鉄鉱石を鉄水に精錬し、その鉄水を転炉に送って鋼水に吹き込み、鋼水は精錬炉で成分と温度を調整され、連続鋳造で鋼坯に変えられ、最終的に圧延機に送られて鋼板や鋼巻き、型材に加工される。

鉱石から完成品までには何十もの工程を経ており、それぞれの工程には大量のパラメータがあり、リアルタイムで制御されている。温度差は数度、合金の添加量は数グラム、これにより鋼材の品質が変わる。

少しでもエネルギー消費を節約し、成材率を向上させることは、何百万トン、あるいは千数百万トンの年間生産量を持つ鉄鋼工場にとって非常に大きな金額になる。

これは、鉄鋼生産がAIの介入に天然で適していることを意味している。工程が多く、パラメータも多く、データ量も膨大で、精度に敏感だからだ。

柳钢集团は1958年に設立され、創業当初は数百人規模の小さな鉄鋼工場だった。

60年以上の歳月を経て、今や广西最大の製造業企業の一つとなり、世界の鉄鋼企業50強に入っている。

柳钢の製品は、港珠澳大橋、「中国天眼」、平陸運河などの重要プロジェクトに供給されているほか、比亞迪（BYD）、北汽（BAIC）、美的（Midea）などの企業にも自動車用鋼や家電用鋼を供給している。

柳钢党委書記兼董事長の李斌は、発表会で「十四五」は中国鉄鋼業の歴史の中で最も厳しい時期の一つだったと述べた。柳钢はこの低迷期に製品構造の調整と生産ラインの設備アップグレードを完了し、2025年には黒字化を達成した。

しかし、業界の低迷の中で黒字化を実現したものの、従来の管理手法で掘り起こせる余地はもう少なくなっている。

柳钢副総経理の沈敏は、現在のところ、柳钢の生産ラインの90%以上が自動化改造を終えており、従来の自動化の範囲はかなり進んでいると紹介した。

過去数年、柳钢もいくつかのAI応用を導入してきたが、その場面は断片的で、1つの工場に1つのモデルを導入し、工場間のデータ連携もなく、アルゴリズムもバラバラだった。

例えば、製鋼工場には鋼鉄のモデルがあり、圧延工場には圧延のモデルがあるが、両者は連携しておらず、生産スケジューリングや品質管理も連動していなかった。

これが、柳钢と華為が「玄鉄」大模型を共同開発した出発点であり、散在するAI能力を一つのプラットフォームに統合することだった。

「玄鉄」大模型は華為の盤古（パングー）大模型を基盤としている。

まず鉄鋼業界のデータを用いて一巡の学習を行い、鋼鉄生産の基本法則をモデルに学習させる。その後、柳钢の長年蓄積した生産データを用いて微調整を行い、柳钢の具体的な工況に適合させる。最後に、各工程のシナリオに応じて軽量化した小モデルを生成し、実行させる。

簡単に言えば、一つの大脳が全体を統括し、多くの小脳が各工程を担当する仕組みだ。

この体系は、鉄前工程、製鋼、圧延、物流、環境保護、安全の六つの段階をカバーし、「20+N」の応用シナリオを計画している。そのうち、20は既に明確な成熟シナリオであり、Nは生産実態に応じて拡大中の新シナリオだ。

計算能力については、華為の鯤鵬（クンポン）プロセッサと昇腾（シェンテン）AIチップを含む国産化のフルスタックソリューションを採用している。

「玄鉄」大模型の最初のスマート応用シナリオの中で、LF精錬炉の最適化とスマート鋼片・鋼坯組立ての2つの重要な応用は、防城港基地に展開され、既に稼働している。

AIはどうやって工場に入るのか？

柳钢防城港基地は南寧から約200キロ離れ、北部湾に隣接している。

これは柳钢の沿海生産基地であり、基地の配置はU字型。原料は一端から港に入り、鉄鉱石、製鋼、圧延を順次進め、完成品はもう一端から出荷される。途中で引き返すことはなく、輸送距離も最短だ。

「玄鉄」大模型の導入によるAI応用シナリオは、この基地の各工場に分散している。

鉄鋼生産の流れに沿って最初の工程は鉄水輸送だ。高炉で鉄鉱石を精錬した後、できるだけ早く転炉に送って鋼水にする必要がある。

防城港基地には機関車10台、鉄水タンク車51台があり、各機関車は1日あたり約3600トンの鉄水を運ぶ。鉄水の温度は1400度を超え、2キロの輸送線を経由し、3つの鉄道踏切を通過し、所要時間は約28分。

かつてはこの輸送線は、基地の中でも最も人手に頼っていた部分の一つだった。

廖柳強・港務センター鉄運車両班班長は、以前の鉄水輸送には4つの問題があったと述べる。運転手や車両調整員、指令員など70人以上が交代勤務し、労働負荷が高い。指示は無線で伝達され、情報伝達に遅れがちだった。鉄水タンクはオープンタイプで、途中で温度が下がり続け、転炉に到達したときには温度不足となり、追加加熱コストがかかる。フックの掛け外しや駐車操作はすべて人手で行われていたため、高温の鉄水のそばで作業し、安全リスクも高かった。

2020年から、柳钢は華為と中国移動广西公司と連携し、この輸送線のスマート化改造を開始した。

防城港基地の鉄道運転手・莫可奕は、改造の全過程を経験した。

彼は、具体的なスマート化改造は三段階に分かれると説明する。

第一段階は鉄水の位置を把握すること。各鉄水タンクに位置検知装置を装着し、指令員はスクリーン上で全タンクのリアルタイム位置を確認できるようになった。これにより無線でのやり取りが不要になった。

第二段階は鉄水の温度を維持すること。鉄水タンクに自動保温カバーを装着し、カバー後は温度低下を35度抑制できた。

第三段階は無人運転の実現だ。10台の機関車に自動運転装置を搭載し、スマート指令システムと連携。輸送計画を毎分更新し、指示を受けた機関車は自動的に掛け荷、輸送、荷降ろしを完了する。

莫可奕は、「以前は運転手が24時間交代で運転していたが、今や機関車は自動で走る。運転手は中枢制御室に移り、監視を担当している」と述べる。

廖柳強は、「華為と共同で開発したこのスマート輸送システムの稼働後、鉄水タンクの回転率は1日あたり3.5缶から4.5缶に向上し、約30%の改善となった。温度低下も35度抑えられ、鉄水の温度が高いまま転炉に到達し、鋼鉄の生産時に1トンあたり20kgの廃鋼を追加でき、原料コストを直接削減できる」と説明する。

もともと70人以上いた輸送チームは、今や約10人の中枢監視員だけで済むようになった。全システムは年間約3500万元のコスト削減効果をもたらしている。

鉄水は転炉に送られた後、次は製鋼工程だ。

転炉での鋼鉄製造の核心は、酸素を吹き込み、鉄水中の過剰な炭素や不純物を除去することだ。

この工程では炉内の温度と炭素含有量をリアルタイムで判断し、いつ投入し、いつ吹き終えるかを決める必要がある。

従来のやり方は「火を見る」ことで、熟練工が炉前に立ち、サングラスをかけて火焔を凝視する。

火焔が白く刺すように見えれば温度が高く、炭素がほぼ燃え尽きているサイン。赤く暗く見えれば温度不足。火花が長く分岐すれば炭素含有量が高い。火花が短く丸くなり消えれば、炭素はほぼ除去されたと判断される。

経験豊富な炉前工は、数秒の火焔の変化を観察して判断できる。

しかしこの技能は個人の経験に大きく依存し、標準化や伝承が難しい。体調や夜勤の疲労も判断精度に影響し、疲労時には正確さが落ちる。

柳钢のスマート製造センターの解説者・羅春紅は、現在のAI火焔観察システムは、炉口に設置した高精細カメラで火焔の色、形、明るさなどをリアルタイムで捉え、画像認識アルゴリズムで分析判断を行い、24時間稼働し疲労に左右されないと述べる。

また、変化の一つとして、従来は調度員が本や帳簿を持ち、焼結炉や高炉、圧延工場からデータを取り出していたが、今や防城港基地のスマート製造センターの大型ディスプレイ一つで全基地の生産状況が見えるようになった。

鋼水が転炉から出た後は、精錬炉（LF炉）に入り、最終的な温度と成分の調整を行う。

精錬の難しさは変数の多さにあり、柳钢には数百種類の鋼種があり、それぞれ成分要求も異なり、工程も異なる。

従来は、人工判断に頼り、鋼水の成分を検査し、経験に基づいて合金やアルゴン吹き時間を決めていた。検査結果が出る頃にはすでに精錬は進行中で、多くは「事後検証」であり、「事前制御」ではなかった。

柳钢と華為は、LF炉の精錬最適化を共同開発し、物理化学の基本法則を機構式で記述し、AI予測モデルで温度と成分の変動を予測し、最適操作パラメータを求解器で算出する仕組みを構築した。

これにより、「事後検証」から「工程制御」への移行を実現した。

この方案の効果は、精錬時間を2分短縮し、合金添加コストを1トンあたり2元削減したことだ。

全体の製鋼工程において、現在柳钢は33のAIモデルを導入し、転炉吹き込み、LF炉精錬、鋼包のアルゴン吹き込みなど複数の工程をカバーしている。

これらのモデルの導入により、転炉の生産効率は8.5%向上した。

鋼水ができあがったら、連続鋳造で鋼坯に変え、その後圧延工程に入る。

鋼坯を圧延機で圧縮し、顧客の求めるさまざまな規格の鋼板や鋼巻きに成形する。大きく分けて、熱間圧延と冷間圧延の二段階だ。高温（千度以上）で鋼坯を圧延し、形状と寸法をほぼ整える。次に常温での冷間圧延で、厚さや表面の仕上げを追求する。

両者の作業環境は全く異なるため、防城港基地の冷延工場に入ると、最初に感じるのは清潔さだ。床は緑色のエポキシ塗料で覆われ、銀色の鋼巻きが倉庫に整然と並び、青色の投影標識には「無人天車区域」と書かれている。天井には黄色の天車がレールに沿って動き、クランプが自動で鋼巻きを掴み、指定位置にゆっくり吊り上げている。

この工程には操作員はいない。

冷延工場の技術専門家・蘇卉は、三、四階建ての装置「クラウドビジョン」重荷架台ロボットアームを紹介する。これは柳钢と華為、中国移動の共同建設だ。

このロボットは、圧延ロールを倉庫から搬出し、ラインに運ぶ役割を担う。以前は3人の現場作業員が必要だったが、高温・粉塵の環境下での作業だった。

2020年、柳钢は5Gネットワークを使った遠隔操作を導入した。

しかし、遠隔操作も人の監視が必要だったため、華為と連携し、ロボットに二眼視覚システムとAIアルゴリズムを搭載した。

蘇卉は、「この改造では、1万行以上のコードを書き、100万枚以上の画像データを処理した結果、ロールの掴み成功率は85%から99.5%に向上し、精度は15ミリメートル以内に収まった。改造後は、作業員のコストが83%削減された」と述べる。

冷延工場の亜鉛メッキライン入口には、二ラインの架台式スマート解束ロボットも設置されている。

鋼巻きの出荷前に束帯を解く必要があったが、これは人手作業だった。

今やこのロボットは、ミリメートル級のレーザー位置決めシステムを搭載し、誤差は0.5ミリ未満、解束成功率は99.5%。1シフトで60巻の鋼巻きを自動解束し、4つの生産ラインをカバーしている。

冷延工場で生産されるのは薄板と亜鉛メッキ板だが、柳钢の防城港基地にはもう一つ重要な生産ラインがある。それは2024年11月に稼働予定の3800mm幅厚板生産ラインで、船舶、海洋工学、風力発電などの分野に供給される。

幅厚板の注文には「中薬リスト」と呼ばれる特徴があり、多品種、多規格、小ロットで、各注文ごとに鋼板の長さ、幅、厚さの要求が異なる。

熱間圧延の総合工場のモデル技術責任者・陳沛志は、過去はエンジニアがシステム内で手動で契約と鋼坯を照合し、どの注文を同一の鋼坯から切り出すか、最も材料を無駄にしない配置・切断計画を作成していたと述べる。何千もの契約を処理するには数時間かかり、最適解を見つけるのは難しかった。

今や、柳钢は華為の天籌（テンチョウ）ソルバーを用いたスマート組板・組坯システムを開発した。

このシステムは、人の経験を計算可能なルールとモデルに変換し、納期、ライン負荷、エネルギー消費など複数の目標を考慮しながら、数分で1000以上の契約の組板案を計算できる。

陳沛志は、「現在、90%以上の契約が自動的にマッチングされ、成材率と歩留まりはそれぞれ1%以上向上した」と述べる。

1%の向上は少なく感じるかもしれないが、年産2.7万トン超のラインにとっては、1ポイントの向上は年間2万トン以上の鋼材節約につながる。

次の3年

李斌は3月31日の発表会で、今後3年間の計画を語った。柳钢は「数智柳钢」構築に30億元以上を投入する。

鉄鋼企業にとって30億元は大きな金額であり、この投資はAIによるコスト削減のリターンに対する経営陣の期待が明確であることを示している。

では、その30億元はどこに使われるのか？

李斌によると、一部は計算能力基盤と大模型プラットフォームの継続的構築に、一部は具体的なシナリオの開発と実現に、そして一部は人材育成に充てられる。

柳钢は「万名AI社員」計画を推進しており、その意味は二重だ。一つは、実社員にAI開発能力を身につけさせること。これまでに、柳钢の社員は2082のAIアシスタントを自主的に構築している。

防城港の営業センターには、IT開発経験のない社員がいたが、大模型の能力と企業の販売知識ベースを活用し、スマート見積もりアシスタントを構築し、営業担当の手作業による見積もりの効率低下と誤りを解決した。

二つ目は、各生産工程にスマートエージェントを配置し、「デジタル社員」として生産計画、調整、品質検査などに参加させることだ。

計画によると、柳钢の全工程のスマート化率は3年以内に80%以上に達し、10以上のラインレベルの工業知能体を構築し、30以上の高品質な工業データセットを作り、2027年にはさらに20の標準AIシナリオを実現する予定だ。

柳钢はこの取り組みを進める唯一の鉄鋼企業ではない。

李毅仁は発表会で、「ちょうど一週間前、中国鉄鋼工業協会は南京で『AI＋鉄鋼業界』の発展に関する非公開の討議会を開催し、宝武、鞍钢、首钢、河钢、南钢などの主要鉄鋼企業も参加した」と述べた。

現在、中国鉄鋼工業協会は工業情報化部の委託を受け、柳钢、宝武、鞍钢、南钢などの企業とともに『AI＋鉄鋼業界実施ガイドライン』の策定を進めている。

華為も鉄鋼業界への投資を強化している。

華為の鉄鋼・非鉄金属部隊は2025年に設立され、すでに300社以上の企業と協力し、その中には120以上の鉄鋼・非鉄金属企業も含まれる。冶金の全工程をカバーする100以上のAIシナリオを開発している。

華為の副社長・蒋旺成は、他業界の導入事例も紹介し、宝武は盤古大模型を用いて高炉の炉温予測を行い、1トンあたり5〜10元のコスト削減を実現していると述べた。海螺水泥は予測モデルを使った全体エネルギー消費の最適化により、標準石炭消費を1%削減し、年間の炭素排出を大幅に減らしている。

華為の鉄鋼・非鉄金属軍団CEO・石矛は、「AI技術の急速な進化の中で、『玄鉄』大模型の構架と業界パートナーの開発体系の確実性をもって、技術の不確実性に対応していく」と述べた。

柳钢にとって、AIによる効率向上はもう一つの意味も持つ。それは、同社が海外展開を加速させていることだ。

广西は中国唯一、ASEAN諸国と陸海でつながる省区であり、柳钢は防城港基地の沿海優位性を活かし、近年輸出が急増している。伝統的な棒鋼から、幅厚板、船用鋼、自動車鋼など多品種に拡大し、輸出市場はASEAN、中東、南米に及ぶ。

防城港基地の2024年11月稼働予定の3800mm幅厚板生産ラインは、广西の幅厚板生産の空白を埋め、すでに世界の主要船級協会やEUのCE認証を取得している。

广西壮族自治区人民政府副秘書長の梁磊は、「广西は『北上広研＋广西統合＋ASEAN応用』の発展路線を推進している。最先端技術は北京、上海、広州などで研究され、广西の生産現場で統合・実装され、ASEAN諸国に輸出される」と述べた。

現在、南寧には100以上のAIヘッド企業が入居し、工業分野のAIコア産業の付加価値は890億元を突破している。

「玄鉄」大模型の発表会場では、柳钢と華為、中国移動广西公司が協力深化の契約を締結した。

計画によると、2027年までに「玄鉄」大模型の適用シナリオは、柳钢の主要な生産・運営工程をカバーする見込みだ。

未来の目標は、華為などのパートナーと協力し、「玄鉄」大模型を基盤としたAI技術の能力を活かし、国際競争力のある国家主導のスマート工場へと段階的に進化させることである。

（作者 冯科翰）