水泥工廠智能化建設

劉仁越

（中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京 211100）

0 引言

水泥工業是重要的基礎產業，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程，為改善人民生活、促進國家經濟建設和提升國防安全起重要作用。隨著我國經濟發展速度放緩，水泥需求也呈現出下降趨勢。因此如何提質增效、高質量發展，是水泥企業面臨的新課題。

水泥工廠智能化建設近幾年來在水泥行業陸續進行了一些試點和應用，取得了一些成果，但是也存在一些不足，智能化水泥工廠的建設是循序漸進、不斷提升、不斷完善的過程，是伴隨著工藝技術、裝備技術、控制技術、管理要求、大數據及人工智能的發展而不斷提升的。

1 水泥產業特點

建設水泥產業智能化必須結合水泥產業特點。其特點主要體現在以下幾個方面：

（1）原料、產品及配料特征。

（2）水泥銷售及生產計劃管理。

（3）設備管理及備品配件管理。

（4）批號跟蹤與管理。

（5）質量管理與生產過程緊密集成。

（6）能源消耗(煤、電、氣、水等)在企業產品成本中占比較大。

（7）管控一體化的迫切需求。

（8）水泥企業的物流組織特點等。

2 智能化水泥工廠

水泥產業智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。智能化水泥工廠是水泥產業智能制造的主要載體，以端到端數據流為基礎，以網絡互聯為支撐，以關鍵制造環節智能化為核心，打通企業生產經營全流程，實現從產品設計到銷售，從設備控制到企業資源管理所有環節的信息快速交換、傳遞、存儲、處理和無縫智能化集成。

3 數字化水泥工廠

水泥工廠的數字化建設涵蓋了從水泥工廠的設計、建造到生產運營的全面數字化應用，其基本建設內容包括基礎數據、數字模型、數據管理、數字化運維等多個方面，以數字化、可視化的BIM模型為載體，建立水泥工廠全生命周期的數字化工廠數字主線。

在設計階段，通過數字化的協同設計平臺，完成水泥工廠的工藝、電氣自動化、水、暖通、設備、土建、結構等協同設計，形成標準化、結構化的基礎數據及可視化3D數字模型；要求保證基礎數據的實用性、有效性、代表性、價值性、時效性、完整性、數據質量及數據的關聯性，具體的數據表現為直接數據、視覺數據及文本數據等。

在建造階段，基于數字化管理平臺開展項目建設過程全覆蓋的項目管理，工程各參建方協同參與工廠的建造，確保工廠建設的安全、高效，高質量交付。

在運維階段，通過BIM模型可視化和數據集成化特性，建設數字化工廠運維平臺，對整個工廠進行數字化模擬，在此基礎上建設基于數字化模型的人員管理、安全管理、檢修及巡檢管理、設備管理、生產管理等功能應用，建立水泥工廠全方位三維一體化管理體系，實現工廠構件數字化、設備數字化、工藝過程數字化、生產管理數字化，建立數字化、可視化、高效率的工廠運維新模式，提升工廠精細化管理能力，提高生產管理效率和經濟效益，支撐水泥工廠未來發展。

4 智能化水泥工廠建設概要

根據水泥的行業特點及智能化的建設要求，智能水泥工廠建設主要包括智能規劃、智能控制、智能物流、智能生產、智能服務等方面，實現生產過程質量管控、生產過程能耗管控、生產過程成本管控，達到生產裝備智能、生產過程控制智能及管理智能的建設目標。

未來智能化水泥工廠的建設可大幅改善勞動條件、減少生產線人工干預、提高產品質量、降低產品能耗、提升管理效能、提高生產過程可控性，最重要的是借助于信息化技術打通企業的各個流程，實現從設計、生產到銷售各個環節的互聯互通，并在此基礎上實現資源的整合優化和提高，從而進一步提高企業的生產效率和產品質量。

為了實現水泥行業數字化、智能化，水泥行業工業互聯網平臺的研發應用尤為重要，水泥行業工業互聯網平臺是承載水泥行業數字化、智能化建設的重要基礎。基于平臺的大數據能力，以“模型+深度數據分析”模式在設備運維、能耗管理、質量管控、工藝尋優等場景應用，圍繞“強化數據、創新模式”重點聚焦高價值應用。借助平臺提升數字化分析決策能力，布局兩大類高價值應用：一是對特定場景進行深度的數據分析挖掘，實現設備、生產、管理等場景的深層次優化和服務增值，優化設備或設計、生產、經營等具體環節，在現有基礎上借助平臺增強能力。二是打通供應鏈并疊加一定程度的數據分析，提升企業管理效能與決策水平。

5 水泥行業智能化建設發展預測

5.1 基礎改造與提升

（1）圍繞“環保、增產、減員、提質、節能、降耗”為主要目標的技術裝備改造，涉及礦山、預熱器、篦冷機、磨系統等系統改造及節能降耗產品的應用。

（2）圍繞智能化實施條件的改造：包括原燃料的處理、儀器儀表、自動化控制等。

5.2 基礎智能化建設

（1）基礎網絡及信息安全建設。

（2）數字化礦山的初步應用。

（3）智能生產、智能管理等信息化層面的規劃實施。

（4）在線質量控制設備的建設使用。

（5）局部智能化場景的應用，如優化控制、智能識別、在線診斷等初步應用。

（6）遠程運維及遠程維護的初步應用。

（7）部分自動化裝備如自動插袋、裝車系統、自動抓斗、自動化實驗室等。

5.3 局部智能化應用

隨著大數據、云計算、人工智能、工業互聯網平臺等技術的進一步發展及與水泥工廠的場景深度結合，局部智能化場景得到初步應用。

6 結語

鑒于當前的標準制訂、技術裝備、人才需求、大數據技術及人工智能等諸多條件制約，智能化水泥工廠的建設目前尚處于初級階段，距離實現系統的自感知、自學習、自控制、自決策、自執行的智慧工廠尚有很大距離，因此，為了能夠早日實現數字化、智能化、綠色化、高端化的水泥工廠，還需大家共同努力。