AI×鉄鋼業

はじめに

どうも。ウルスです。今回はAI×鉄鋼についてまとめていきます。鋼の錬金術師、素敵な物語ですねぇ。色んな問題や改善ポイントはありつつ、人間がやった方が良い部分は今後も職人の技術が求めらせる業界。

ただ、製造、加工などの事務作業的な部分はDX化の余地が多いのも事実ということもあり、AI適合度は10段階評価で8と高めでした。

鉄鋼業とは

鉄鋼業は、鉄鉱石を原材料とし、鉄や鋼などの金属製品を製造する産業のことを指します。これらの金属製品は、建設、自動車、航空、電子機器、家庭用品など、広範な分野で使用されます。

鉄鋼業は一般に以下のプロセスを含みます：

原材料の採取：鉄鉱石や石炭などの原材料を採掘します。
鉄の製造：高炉で鉄鉱石と石炭を反応させ、液体の銑鉄を作ります。
鋼の製造：銑鉄を酸化還元反応させて鋼を製造します。これは主に酸化鉄を除去するプロセスで、酸素や空気を用いて行われます。
形状づけ：鋼は圧延、鋳造、押出し等のプロセスにより、必要な形状とサイズに加工されます。

鉄鋼業は全世界で重要な役割を果たしており、世界経済の基盤となっています。しかし、この産業は大量のエネルギーを消費し、大量の温室ガスを排出するため、環境に対する影響も大きいです。このため、持続可能な製造方法の開発と環境への影響の軽減が求められています。

鉄鋼業の歴史

鉄鋼業の歴史は非常に長く、人類の文明の発展と深く結びついています。以下に、その概要を簡単に説明します。

古代の鉄製品：鉄は古代より人類に利用されてきました。鉄製品の最古の例の一つは紀元前3000年ごろのエジプトで見つかっています。ただし、この時期の鉄は主に隕石から得られたもので、一般的には珍重されていました。
鉄の精錬：鉄鉱石から鉄を精錬する技術は、紀元前2000年ごろの中近東で開発されました。これは鉄器時代の開始を示すもので、銅や青銅に代わって鉄が広く利用されるようになりました。
高炉の開発：中世のヨーロッパでは、鉄鉱石をより効率的に精錬するための高炉が開発されました。この技術は14世紀の中国でも導入され、大量の鉄の生産を可能にしました。
産業革命と鋼の生産：18世紀の産業革命は、鉄鋼業に大きな影響を与えました。1779年には、アブラハム・ダービーが鉄製の橋（アイアンブリッジ）を建設し、鉄の構造物の可能性を示しました。1856年には、ヘンリー・ベッセマーが鋼の大量生産を可能にするベッセマー法を発明しました。
20世紀の鉄鋼業：20世紀には、世界的に鉄鋼生産が拡大しました。自動車、建築、航空、家電など、多くの産業が鉄鋼製品に依存するようになりました。しかし、同時に鉄鋼業の環境への影響も問題となりました。
21世紀の鉄鋼業：現代の鉄鋼業は、高度な技術と環境への配慮が求められています。より効率的な生産方法、リサイクルの促進、CO2排出量の削減などが重要な課題となっています。

以上が鉄鋼業の大まかな歴史です。この産業は、人類の技術の進歩とともに発展してきました。

鉄鋼業の市場規模と動向

世界トレンド

2022年の鉄鋼需要は約19億トン。想像つかないので相対的な各国規模感みていきましょ。

日本鉄鋼業と日本製鉄の概況について（日本製鉄）

日本の市場規模

日本の鉄鋼業及び非鉄金属業合計で約10兆円。

金属産業の現状と課題（経済産業省）

鉄鋼業の課題

鉄鋼業は、多くの産業の基盤を支える一方で、さまざまな課題に直面しています。

1.環境問題

CO2排出：鉄鋼業は大量の二酸化炭素（CO2）を排出する重要な産業です。特に、伝統的な高炉製鋼法では大量の石炭を使用し、これがCO2の主要な排出源となります。鉄鋼業は炭素排出を削減するための解決策を模索しなければなりません。
廃棄物管理：製鋼プロセスからの副産物（スラグやダストなど）は適切な管理と再利用が必要です。これらの副産物は環境に悪影響を及ぼす可能性があり、その適切な処理と再利用は鉄鋼業の重要な課題となっています。
水質汚染：鉄鋼製造には大量の水が必要で、この水が汚染されると周辺の水質問題を引き起こす可能性があります。そのため、水の管理と処理が鉄鋼業の重要な課題となっています。

2.エネルギー効率

プロセス最適化：エネルギー消費の削減は鉄鋼業の大きな課題であり、製鋼プロセスの最適化はこれに対する重要な解決策となります。生産ラインの効率を高めることで、エネルギー消費を削減することが可能です。
再生可能エネルギーの利用：再生可能エネルギー（太陽エネルギーや風力エネルギーなど）の導入は、エネルギー消費を削減し、CO2排出を低減することが可能です。
装置の効率化：最新の技術と機器を使用することで、エネルギーの効率的な利用が可能です。これには、高効率なヒートリカバリーシステムや省エネルギー型の設備などがあります。

3.リサイクル

スクラップ鉄の収集：スクラップ鉄の効率的な収集と分類は鉄鋼リサイクルを促進します。これは、地球資源の保護に貢献するとともに、製鋼のコストを低減する効果があります。
廃棄物の再利用：鉄鋼生産から生じる副産物（スラグやダストなど）の再利用は環境負荷の低減と資源節約につながります。例えば、スラグはセメント製造の原料として利用されます。
製品の再生：鉄鋼製品はその寿命が尽きた後でも再生可能であり、製品設計段階でのリサイクル性の考慮が求められます。

4.新技術の開発

炭素捕捉技術：CO2排出を抑えるための炭素捕捉、利用、貯蔵（CCUS）技術の開発は重要です。これにより、排出されるCO2を再利用または地下に貯蔵することで、排出量を大幅に削減することが可能です。
水素製鋼法：水素を使って鉄鉱石から鉄を抽出する新しい製鋼法は、CO2排出を大幅に削減できる可能性があります。ただし、現段階では、水素の大量生産とそのコスト、技術的な課題が存在します。
AI・デジタル化：製鋼プロセスの最適化や効率化には、AIやデジタル技術の活用が有効です。これらの技術により、生産効率の向上、品質管理、エネルギー消費の削減などが可能となります。

5.市場の変動

需要の変化：鉄鋼業の需要は、経済の動向、産業の成長、技術の進歩など多くの要素によって変動します。例えば、自動車産業や建設産業など大口顧客の動向は、鉄鋼業の需要に大きな影響を及ぼします。また、電気自動車や再生可能エネルギーなど新技術の普及に伴う鉄鋼需要の変化にも対応が必要です。
原材料価格の変動：鉄鉱石や石炭など鉄鋼製造に必要な原材料の価格変動は、製鋼業の収益性に大きな影響を及ぼします。原材料価格は、供給者国の政治経済状況、天候、規制などにより変動し、これらのリスクを管理することは鉄鋼業にとって大きな課題です。
地域的な市場変動：世界各地の経済状況や政策により、地域毎の鉄鋼需要は大きく変動します。新興国の工業化やインフラ整備、先進国のエネルギーポリシーの変更などが地域市場の変動を引き起こします。これらの動向を見極め、適切な市場戦略を立てることが求められます。

6.国際競争

中国の影響：中国は世界最大の鉄鋼生産国であり、その生産政策や輸出戦略は鉄鋼市場に大きな影響を及ぼします。中国の生産拡大は市場価格を押し下げ、各国の鉄鋼業に厳しい競争条件を強いることがあります。そのため、中国の市場動向や政策変更に対する適切な対応が必要です。
貿易政策：貿易政策、特に関税や輸出入規制は、鉄鋼製品の競争力に直接的な影響を与えます。トレードウォーや保護主義の高まりによる貿易規制は、製品価格や市場アクセスに影響を及ぼすため、各国の貿易政策を注視し、適応する戦略が求められます。
技術競争：鉄鋼製造の効率化や環境対策技術における競争はますます激化しています。新しい製鋼技術の開発やAIを活用した生産効率化など、革新的な技術を開発し、それを効果的に導入する能力が競争力を左右します。

7.規制

環境規制：鉄鋼製造は大量のエネルギーを消費し、CO2を多く排出するため、厳しい環境規制に直面しています。これに適応するためには、排出ガスや廃棄物の管理、エネルギー効率の向上など、環境対策が重要です。更には、温室効果ガス排出量を削減するための新技術開発が求められます。
貿易規制：貿易規制は、鉄鋼製品の市場価格や販売戦略に直接影響を及ぼします。関税や輸出入規制は、市場アクセスを制限し、競争環境を大きく変える可能性があります。これに対応するためには、複雑な国際法規を理解し、適切なビジネス戦略を立てる必要があります。
労働規制：労働条件、安全規定、賃金規定などの労働規制も、鉄鋼業の運営に影響を及ぼします。従業員の健康と安全を確保し、適切な労働環境を提供することは、企業の社会的責任であり、その遵守が求められます。

8.高品質製品への需要

高性能鋼への需要増：自動車や航空業界などからは、より軽量で強度の高い鋼材、耐久性や耐熱性が求められています。これらの産業では、効率性や安全性の向上、環境負荷の軽減を図るため、鋼の特性を最大限に活用することが求められています。
製品の品質管理：高品質製品の生産には、一貫した品質管理が不可欠です。生産過程の各段階で品質を確保し、製品の信頼性を保つことは、鉄鋼企業にとって重要な課題です。
独自技術の開発：高品質製品への需要に対応するためには、新しい製鋼技術や材料科学の進歩を活用した独自の製品開発が求められます。また、新しい製鋼技術の開発には、多大な研究開発投資と時間が必要であり、これも大きな課題です。

AI活用方法

鉄鋼業では、AI（人工知能）の活用が多くの可能性を秘めています。以下にそのいくつかの例を挙げます。

1.生産最適化

AIは大量のデータを分析し、生産プロセスを最適化するのに役立ちます。これにより、エネルギー効率の向上、生産時間の短縮、品質の向上などが可能になります。

2.故障予測と保守

AIは装置の動作データから異常を検出し、故障を予測することが可能です。これにより、未然に故障を防ぐことができ、ダウンタイムを減らすとともに、長期的には保守コストを削減することができます。

3.品質管理

AIは製品の品質をリアルタイムで監視し、品質に影響を及ぼす可能性のある問題を早期に検出することができます。これにより、製品の品質を一貫して高いレベルに保つことが可能になります。

4.供給チェーン管理

AIは需要予測、在庫管理、物流最適化など、供給チェーン全体の効率化に貢献します。これにより、必要な商品を適切な時間と場所に供給することが可能になります。

5.データ分析と意思決定支援

AIはビジネスの意思決定をサポートするために、大量のデータを高速に分析する能力を持っています。これにより、企業は市場トレンドを把握し、戦略的な意思決定を行うことが可能になります。

これらの例からも分かるように、AIは鉄鋼業における効率性、品質、そして競争力の向上に対する重要なツールとなっています。それぞれの企業が自社のニーズに最適なAIの活用方法を見つけることが求められています。

さいごに

一番高いところを目指せ
Aim for the highest.
アンドリュー・カーネギー（鉄鋼王）

いかがでしたでしょうか。加工に必要な熱エネルギーなどがCO2排出と密接につながっていたり、発展途上国では今後の発展時に必要になる業界でもあるので、SDGsと経済発展の天秤をどうバランス取るかがカギになりそうですね。

2023　鉄は熱いうちに　ウルス