建材行業工業軟件發展研究

胡雅涵，寇貞貞，江源,，譚東杰，李安朋，袁英敏，萬佳藝，辛宇

（1.建筑材料工業信息中心，北京 100037；2.中國建筑材料工業規劃研究院，北京 100035）

一、前言

建材行業正處于調整行業結構、轉型升級的關鍵時期，工業軟件作為連接工業設計制造流程與信息化數字化的紐帶，在行業內有明確的規模市場優勢和內需潛力，對于建材行業轉方式、調結構、增動力、加快邁向高質量發展具有重要意義。當前，現有文獻研究主要關注工業軟件自身發展情況，包括工業軟件整體發展水平、發展瓶頸和路徑研究[1～7]，較少關注工業軟件在行業中的應用。在建材行業智能制造數字轉型加快發展的背景下，明確行業工業軟件的應用情況，梳理存在的問題，補足行業發展短板，成為亟需研究的課題。針對于此，本文將聚焦建材行業工業軟件領域研究的空白，開展相關研究。

本文立足行業特點和工藝流程，按照工業軟件核心功能，將建材行業工業軟件分為研發設計類、管理運營類、生產控制類和服務保障類四大類。具體來看，建材行業研發設計類工業軟件主要用于提高企業仿真模擬和研發設計的效率，實現企業數字化研發；建材行業管理運營類工業軟件主要用于提高企業經營管理水平和資源利用率，實現企業各部門間的協同工作；建材行業生產控制類工業軟件主要用于提高生產制造過程的生產效率、管控水平和設備效能；建材行業服務保障類工業軟件多指工業互聯網下建材企業新業務、新模式下的新型工業軟件。建材行業各類工業軟件主要代表產品如圖1所示。在工業軟件分類的基礎上，本文通過對建材行業工業軟件發展現狀、差距、趨勢作全面剖析，明確四類工業軟件的重點發展方向，提出發展建議，為建材行業工業軟件發展提供指引。

圖1 建材行業工業軟件分類

二、建材行業工業軟件現狀分析

（一）國內外發展現狀

1.研發設計類

建材行業常用的研發設計軟件有分子動力模擬軟件（Lammps）、材料模擬軟件（Materials Studio）、玻璃窯爐模擬軟件（GFM）、流體仿真軟件（Ansys CFD）、通用結構力學仿真分析系統（Ansys Mechanical）、計算機輔助設計系統（CAD）、計算機輔助工程系統（CAE）、計算機輔助制造系統（CAM）、計算機輔助工藝過程設計系統（CAPP）、產品數據管理系統（PDM）和產品生命周期管理系統（PLM）等。在建材行業應用的工業軟件中，研發設計類軟件的“卡脖子”情況最為嚴重。雖然部分建材企業使用國產CAD、CAE 軟件用于工藝設計，使用PDM、PLM 搭建建材產品數據關系信息平臺，使用結構力學模擬軟件進行新材料研發仿真模擬以及部分水泥、混凝土企業建立了實驗室在線管理系統，但國外廠商在技術和市場方面的優勢明顯，主要的廠商有達索系統公司、美國參數技術公司（PTC）、西門子股份公司、歐特克公司（Autodesk）、美國Bentley 公司、美國ANSYS 公司等[8,9]。國內的CAD、CAE 產品目前在集成化、規模化、覆蓋度、成熟度等方面落后于國際先進水平；國產化PLM多是基于國外系統的二次開發，很少有自研底層平臺；材料仿真模擬類軟件一直是國內研發設計的痛點[10,11]。長期以來，建材行業如水泥、玻璃、陶瓷、新材料研究領域的設計院和高校多是依賴于國外廠商的仿真產品，不僅存在匹配性低的問題，更存在一定的安全隱患。

2.管理運營類

管理運營類工業軟件主要包括企業資源管理系統（ERP）、客戶關系管理系統（CRM）、供應鏈管理系統（SCM）、人力資源管理系統（HRM）、企業資產管理系統（EAM）、倉庫管理系統（WMS）和辦公自動化系統（OA）等。相較于其他類別的工業軟件，建材行業管理運營類軟件應用最為廣泛，國產化程度最高。建材企業基本實現了ERP的覆蓋，并將HRM、SCM、CRM、EAM等接入ERP系統，實現對企業資源的全面管控，以提高運營效率。國外建材企業管理運營類軟件適配性與定制化程度水平較高，而國內技術水平先進，市場份額領先，憑借云計算領域的優勢，ERP、CRM等運營管理軟件已實現軟件即服務（SaaS）化。

3.生產控制類

生產控制類工業軟件主要包括生產制造執行系統（MES）、數據采集與監視控制系統（SCADA）、分散控制系統（DCS）、統計過程控制系統（SPC）、可編程邏輯控制器（PLC）、先進過程控制系統（APC）、在線缺陷檢測系統等。國外生產控制類軟件一體化集成趨勢明顯，實力雄厚的自動化系統供應商如西門子股份公司等通過并購MES 公司或開發MES 軟件包來搶占市場，各大型公司的DCS 基本進入第四代；我國國內在該領域的研發力量豐富，但軟件的自主可控程度較低。

4.服務保障類

服務保障類工業軟件是工業互聯網新的發力點，也是建材企業轉型升級的場景化途徑之一，包括產品質量追溯系統、“互聯網+”服務平臺等。國外數字化技術應用豐富，新場景新模式不斷涌現；作為新興趨勢，我國的服務保障類工業軟件獲得了廣泛關注且發展前景廣闊，涌現出寧夏建材集團股份有限公司的“我找車”智能物流平臺、易單網“跨境電商+海外倉”外貿電商平臺、華新水泥股份有限公司的電子商務平臺“華新商城”等一批新模式、新場景的新平臺，行業創新能力持續強化。

（二）差距分析

1.研發設計類：高端工業軟件嚴重依賴進口，與世界先進水平差距大

研發設計類軟件雖然整體規模不大，但是其技術含量卻是最高的。隨著我國建材行業轉型升級、快速發展，研發設計類軟件增速較快，國產化程度也在逐步提升，基本實現了二維（2D）層面的國產替代，但是在三維（3D）層面上仍以國外產品為主，高端CAD、CAE、PLM 等研發類工業軟件市場被思愛普（SAP）公司、西門子股份公司、達索系統公司、PTC、Autodesk 等國外廠商占據[12]，仿真模擬類軟件、數字孿生、人工智能研發設計平臺也以國外廠商為主[13,14]。

2. 管理運營類：行業針對性與定制化程度較低，能源安全管理待提高

由于建材各細分行業的主要產品、生產工藝、服務對象等方面差異較大，對工業軟件的需求也并不一致，各企業都期望擁有一套契合于本行業、乃至企業自身的管理運營系統或平臺。目前我國自主研發的ERP系統大多是通用型軟件，缺乏行業針對性，定制化程度較低。隨著碳達峰、碳中和目標的提出，能源管理系統（EMS）也隨之成為建材企業管理運營的重要板塊，因此要進一步提高對能源管理信息系統的重視與應用，促進建材行業節能降碳目標的實現。

3.生產控制類：完全自主可控尚有進步空間，技術創新水平需持續提升

在建材生產控制軟件領域，西門子股份公司、達索系統公司等保持行業龍頭地位，研發廠商較多，但是其產品難以完全實現自主可控；國內軟件的集成水平和綜合性能還需進一步提升。生產控制類軟件在建材企業全業務流程中占據著非常重要的地位，但是不少企業在應用國外的MES 系統后，卻因數據端口問題無法和國內管理運營類軟件集成，造成了工業數據不對稱，為智能工廠的整體建設帶來了一定的困難。

4.服務保障類：供應市場較為分散，尚未形成行業細分型平臺

目前建材行業的工業軟件主要集中在研發設計、運營管理、生產控制類軟件，服務保障類軟件的供應和應用市場還有很大空間。整體來講，對于質量追溯等服務的重視程度不足，投入力度不夠，個人用戶幾乎沒辦法溯源產品生產信息。此外，建材行業對新模式、新業態應用不足，新一代信息技術賦能不夠，服務保障能力整體不足，大多數企業依然依靠傳統的商業模式實現產品的“進銷存”，整體創新能力有待提高。

三、建材行業工業軟件發展趨勢

（一）應用領域逐漸增大并細化，行業針對性進一步增強

隨著智能制造政策的逐步落實和我國工業化進程的加快，工業軟件的應用范圍和深度進一步擴大，若未來五年我國工業軟件市場持續以兩位數幅度增長，市場規模有望于2026 年突破4300 億元。在推進建材行業“兩化融合”、產業轉型升級、新型工業化等國家戰略的道路上，工業軟件一直扮演著極為重要的角色。從建材產業鏈條上看，隨著技術進步，工業軟件的應用領域將持續增大，工業軟件將廣泛應用于各環節和各要素中，與生產流程、建材產品、工業裝備等密切結合，全面支撐建材企業研發設計、生產制造、管理運營、服務保障等各項活動，成為工業化與信息化的融合劑。同時，工業軟件將針對建材行業水泥、玻璃、陶瓷等細分領域提供更為適用的解決方案，增強行業針對性。

（二）碳中和目標推動能源管理，工業軟件助力綠色制造

一直以來，建材行業存在能耗高、排放大、產能過剩等問題，在實現碳達峰、碳中和目標的國家戰略背景下，建材行業急需選擇有效的減排路徑，加強能源管理。目前，許多建材企業通過應用EMS實現對能源消耗的實時監管，應用MES 實現對生產過程的實時監督，但是EMS 與MES 多以獨立運行的形式存在，兩個系統間缺乏聯系；而工業4.0、工業互聯網、智能制造等平臺和系統的出現，為二者融合提供了條件。能源管理已經不僅僅是設備能效、能耗監測和能源可視化，更為重要的是能耗建模，即能源數據的價值利用。隨著工業軟件的快速發展和綠色制造要求的不斷升級，MES 與EMS 的深度融合將成為必然，即通過能源計劃、能源監控、能源統計、能源消費分析、重點能耗設備管理、能源計量設備管理等多種手段助力能源管理，實現綠色制造。

（三）工業軟件呈微小型化發展，工業應用程序（APP）將成為普遍形態

工業軟件呈現大平臺、小應用、云化、知識化等發展趨勢[15]，在體系架構、功能集成、開發成本、應用維護方面的一些不足逐漸難以適應發展需求。工業APP成為“知識”與“軟件”兩個要素相結合的產物。世界主要發達國家正在加快布局工業互聯網平臺，大力部署工業APP，通過激活工業數據和知識資源，賦能工業提質增效和轉型升級。隨著建材行業與互聯網融合發展的縱深推進，行業數字化、網絡化、智能化轉型步伐加快，工業APP在建材行業的滲透速度也明顯提升。工業APP將面向建材行業應用場景，橫向應用到建材產品研發設計、生產制造、經營管理以及運維服務等多個環節，縱向應用于產品-設備-車間-企業-產業等多層級、多工業場景，在建材產品生產的設計仿真、設備監控管理、車間遠程運維監控、企業資源調配管理、產業協同發展等方面實現便捷化操作。總之，工業APP將成為工業企業智能工廠的普遍形態。隨著工業大數據的積累，未來的工業APP還將跟大數據緊密結合，基于數據分析結果對工業過程進行優化，提高工業生產效率。

（四）人工智能技術日益成熟，推動工業軟件智能化發展

隨著人工智能的發展，工業生產行為將更好地被機器理解和學習，工業軟件將具備一定的思考、判斷、學習能力，實現真正的智能化生產。人工智能與5G、云計算、大數據、工業互聯網、物聯網、混合現實、量子計算、區塊鏈、邊緣計算等新一代信息技術互為支撐，賦能建材工業的全生產流程，打造創新鏈，構建“泛在感知-實時分析-自助決策-精準執行-學習提升”的業務閉環。人工智能賦能智能CAD、專家優化系統、無人巡檢、精細化配礦調度和采礦作業協同、汽車智能裝運管理系統、安全行為監測、生產智能調度、智慧數據平臺、能源管理分析等工業軟件，能夠有效提升建材研發、生產、流通、加工、服務、保障等各個環節的智能制造水平，推動工業軟件智能化發展。

（五）高端工業軟件研發不斷突破，賦能建材數字化轉型

工業軟件是國內智能建材產業鏈中的薄弱環節，尤其是以研發設計類工業軟件為主的高端工業軟件是我國智能制造的短板。短期實現國外強勢產品的趕超和替代是不現實的，但長期來看工業軟件自主可控仍是必要的。自主技術獲得突破能夠改變技術封鎖的籌碼結構，在高端工業軟件的使用和開發方面爭取到更有利的位置。當前正處于建材行業轉型升級加速階段，國產化進程持續提速，工業軟件作為“卡脖子”環節，投入力度勢必會加強。圍繞建材行業智能制造急需突破的關鍵點，增強高端軟件的供給能力，集中力量突破一批需求迫切、安全可控的智能裝備、工業軟件，鼓勵主要建材領域骨干企業先試先用，可以有效提升智能制造技術支撐能力。

四、建材行業研發設計類工業軟件的建設重點

建材行業研發設計類工業軟件的建設重點為面向建材企業新材料研發、產品設計、材料性能研究、力學結構研究、窯爐仿真模擬、強度檢測、工程設計等有共性需求的研發設計場景，開展數字化研發建設。

（一）彌補建材新材料在線研發設計不足

建材行業研發設計類軟件中的新材料研發設計軟件研發較為薄弱，為此，今后發展重點為：在建材產品研發、設計中引入人工智能，借助數據共享，對材料的物理化學性質進行快速篩選與預測，加快新型建材的合成，縮短研發周期。

（二）促進研發設計仿真模擬軟件國產替代

CAD 軟件：CAD 軟件在建材行業應用逐漸增多，如水泥工廠的設計仿真、工藝流程繪圖設計、陶瓷產品設計等。未來應重點加強我國自主研發的CAD軟件在整體上的覆蓋度和成熟度。

Lammps軟件：Lammps在建材行業新材料的研發設計階段應用廣泛，主要應用于玻璃微觀結構和力學結構的分子動力模擬研究，但目前主要以國外產品為主，國內相關模擬軟件的研究將是未來重點發展方向。

熔窯模擬模型軟件：GFM、流體動力學軟件（FLUENT）分別是玻璃、陶瓷窯爐模擬中應用較多的軟件，為玻璃、陶瓷窯爐的設計優化提供了依據。但GFM和FLUENT軟件均是由國外廠商提供，國內廠商仍需全力探索實現窯爐模擬軟件的自主可控。

CFD 軟件：CFD 軟件通過模擬浮法玻璃液流動、錫槽玻璃帶成形過程和半球壓制成型過程，可以有效對玻璃成型過程進行模擬仿真。國內應用最為廣泛的CFD計算流體力學軟件來自國外廠商，在建材計算流體力學模擬的領域，仍要強化國內廠商的開發應用。

材料力學結構研究軟件：材料力學結構研究軟件為建材實驗室新材料的結構力學研究提供了科學依據，目前較為常見的是ANSYS Mechanical。我國在建筑材料力學研究方面，需加強對相關軟件的研發力度。

混凝土試件檢測系統：該系統可完成混凝土試件養護及抗壓強度檢測全過程24 h無人化試驗并上傳數據，實現混凝土試件檢測機養護的全過程智能化控制。目前，該系統內部普遍使用的是國外的控制系統、識別系統和零部件，我國需加強相關研發。

PLM 系統：雖然PLM 系統在建材行業逐漸得到應用，但國產化PLM 系統多是基于國外系統的二次開發，很少有自研底層平臺，且與CAD、CAE等系統集成困難，PLM國產化替代仍任務艱巨。

（三）鞏固工程項目管理（EPC）全業務鏈數字化管理優勢

工程數字化管理平臺基于成熟的技術平臺和軟件產品實現對項目全生命周期的數字化管理，目前已在國內多家企業得以應用。平臺以數字孿生工廠模型為基礎數據，構建EPC全業務鏈的管理數字模型，打造涵蓋數字設計、數字采購、數字物流、數字建造、數字調試、數字交付的全業務鏈數字化、精細化、平臺化解決方案，匯聚資源，打造EPC全產業鏈數字化轉型新模式。

五、建材行業管理運營類工業軟件的建設重點

聚焦建材企業視頻巡檢、設備運維、水泥裝運、能源管理、礦山調度、倉儲管理、供應鏈管理、營銷管理、商業分析、碳排放管理等管理運營場景，積極查找不足，發揮已有優勢，推動建材管理運營類軟件數字化建設的發展。

（一）強化安全巡檢與智能裝備管理弱項

安全智能視頻巡檢管控系統：未來應結合基于深度學習技術開發的智能視覺算法，整合區域DCS監控數據、主輔機設備振動溫度集采數據、視頻監控系統，采用高頻遠程視頻巡檢方式，對視頻圖像中的人員、車輛、設備/物品、環境四大類目標進行智能實時分析，實現違章隱患自動識別，環境風險及時感知、設備運行安全監測、視頻自動巡檢。

礦山采區移動設備智能化監管系統：重點優化對移動設備實時監控、優化調度，監測運輸車輛速度，存儲作業設備軌跡信息，對防碰撞、怠工預警，自動記載過磅信息，自動統計生產數據等方式，加強移動設備管理，提高礦山數字化、精細化、智能化管理水平。

關鍵裝備智能診斷及預警系統：未來重點通過增加設備故障知識圖譜構建與學習、知識描述與生成、知識發現與決策等，建立關鍵設備智能診斷及預警系統，與一體化高效智能巡檢系統、自動潤滑系統、主輔機設備在線診斷系統、油品在線監測系統整合，實現生產線設備智能運維。機修車間建設檢維修任務大屏，配合手機端APP實現任務派發和推送。

（二）鍛造國內管理運營類工業軟件長板

水泥智能裝運管理系統：通過智能集成二維碼、自助發卡、進廠排隊、空車檢斤、遠程裝車、重車檢斤、自助收卡出廠、自動扳道管理、點包計數、噴碼系統對接、基于激光雷達的自動裝車、人工智能水泥裝車安全監控等技術，實現水泥發運全自動無人化。未來將通過不斷地系統優化，推廣該系統在水泥企業有更多應用。

EMS 系統：全面集成能源管理數據，實現工序耗電成本、工序電量、工序月實際電耗、能耗日報、峰谷平用電分析等指標查詢和分析功能，在幫助企業在組織生產的同時，合理計劃和利用能源，降低單位產品能耗和CO2排放量。今后將強化能源預警管理與系統集成，蓄力實現“雙碳”目標。

5G 智慧礦山調度系統：在數據采集、車輛控制改造的基礎上，通過車輛與車輛、車輛與調度中心之間的5G實時通信，基于礦區3D建模數據、實時路測數據、邊緣計算能力和無人駕駛調度系統算法，實現路徑規劃、正確停車、自動裝卸、停車避難、遠程操作等作業任務。未來將著重推進該系統在中小規模礦山的普及。

WMS 系統：通過條碼及手持終端（PDA）等技術手段，對倉儲中作業動作及過程進行指導和規范，自動采集及記錄相關數據，降低倉儲管理成本，增加倉庫空間的利用率，從而提高企業的生產力和物流效率。今后將針對建材產品特點，提高建材大宗產品的倉儲場景適配度。

ERP系統：我國自主研發的ERP系統在行業版本、軟件功能完善、實施能力方面逐步強化，在功能完善性、應用廣泛性和軟件成熟性等方面不斷升級，已在建材行業得到了普遍應用。今后建設重點需圍繞加快國內ERP系統迭代升級速度，加強系統與企業需求之間的聯系，促進國產ERP系統應用范圍的擴大。

SCM系統：該系統將建材行業上、中、下游企業連在一起，以客戶為中心，以訂單為主線，涵蓋訂單執行過程的各個方面，實現物流、資金流、信息流、任務流同步，提高物流運作的效率、降低成本、控制風險。未來應優化系統的互聯互通，實現客戶價值的深度挖掘。

碳排放數字化評估系統：通過自主研發的建筑信息模型系統（BIM）賦碼軟件，將BIM模型信息云化，從而對工廠建設全生命周期碳排放量進行評估；未來重點結合國家規范和建材行業數據，對各階段碳排放量水平進行評估，為企業進行碳盤查提供精準、高效、可溯源的數字化工具，為打造零碳園區、零碳工廠等各類碳中和項目，提供有力的支撐。

中華人民共和國憲法是國家的根本大法，是治國理政的總章程，具有最高的法律效力，憲法第五條規定實行依法治國，建設社會主義法治國家，公民的一切活動是有法可依的。憲法規定公民的六項基本權利中的公民的人身自由權利、批評建議權利、文化教育權利等，并沒有規定讀者權利，但這一權利具體分解到公民基本權利中加以確認，讀者權利是公民的一項基本權利，讀者獲取文獻信息的權利是不可或缺的，圖書館應該給予最大限度的尊重和保護，第四十六條規定中華人民共和國公民有受教育的權利和義務。

數字化營銷系統：該系統通過建立客戶資料庫，打通客流數據與銷售數據，對接多渠道客戶，覆蓋營銷前后鏈路全場景。今后應結合建材行業特點，尤其是水泥等產品存在銷售半徑的情況，通過構建數據驅動的營銷閉環與算法驅動的用戶畫像，實現個性化精準營銷。

商業智能軟件：該軟件通過對數據進行分類、整理、分析和顯示，挖掘數據價值，滿足企業生產經營中各類復雜的分析需求，協助企業管理者做出決策，實現更智能的數據洞察，并成為建材企業生產運營指揮管理不可或缺的重要工具。未來將結合人工智能算法，實現企業數據價值的深度挖掘。

六、建材行業生產控制類工業軟件的建設重點

基于水泥、玻璃、陶瓷、玻璃纖維等建材產品生產控制場景，重點推進符合行業屬性、解決發展難點與痛點、可為企業降本增效的生產控制類工業軟件的發展。

（一）補充重點細分行業生產管理軟件缺陷

水泥質量控制智能實驗室系統：以自動化、信息化手段為基礎，重點建設新一代水泥生產過程產品從自動取樣、制備、檢測到智能化分析的質量成分智能化、無人化檢驗，并集成MLD 先進X 熒光檢測及出廠水泥智能化存樣系統等關鍵技術的應用，實現自動取樣，減輕勞動強度；取樣的頻次可控可調，取樣送樣頻次高，解決原有取樣的不連續、不可控難題；取樣均勻、取送樣及制樣分析無人干預，系統處理速度快、效率高，可實現數據自動傳送，及時指導生產。

高效板材智能鋸解系統：未來應集成基于5G網絡的實時控制、網絡控制、雙向饋能控制技術，構建基于多目標優化的鋸解工藝技術庫與數據融合的智能控制系統，開發支持具有現場總線通信功能，與工藝技術庫互通的分布式智能控制系統。

玻璃纖維電子布疵點檢測與分類系統軟件：已有的人工驗布方式存在檢測速度慢、檢出率低等問題，而且長時間驗布影響員工的視力健康。因此迫切需要一種能夠長時間穩定運行、準確率高、速度快的電子布檢測方法。未來將重點研究對檢出的疵點圖像進行灰度共生矩陣特征提取，實現疵點智能化分類。

耐火磚全自動檢測系統：后續將通過與全自動機械設備的連接，實現對耐火磚的質量檢測，耐火磚經電子眼自動檢測有無裂紋、缺角、缺棱、層裂，再經光學儀器檢測有無漏電缺陷；用超聲掃描、激光電子儀器和重量傳感器裝置測定每塊磚的密度、尺寸、扭曲、楔形度和耐壓強度，必要時檢測變形模數等。

（二）確保生產控制類軟件盡快安全可控

水泥高效非催化脫硝控制系統：為實現碳達峰、碳中和目標，水泥行業脫硝控制系統的研發迫在眉睫。為此，在該領域今后需盡快建立完全自主產權的脫硝工藝核心技術參數和軟件包，自主設計脫硝反應器和還原劑添加控制系統，實現水泥脫硝工程的廣泛應用。

DCS系統：我國的DCS系統發展迅速，但是與國際先進水平仍有明顯差距，國內許多建材企業采用的還是國外企業的DCS系統。為此，今后要進一步加快DCS的研發力度，提升軟件整體實力，擴大國內DCS的市場占有率。

MES系統：通過智能監控自動、實時采集生產現場的各種數據，生成質量報表和質量數據分析報告，對關鍵工序關鍵項點的數據加以分析，以便于發現車間生產中的隱性質量問題，實現及早發現處理問題、提升生產效率的功能。國內廠商應著力研發完全自主可控的MES產品，強化市場占有率。

SCADA系統：通過建立靈活高效的數據基座，為數據接入、功能應用提供穩定基礎，充分挖掘數據價值，可以實現對建材生產設備數字化、可視化、智能化的監控與管理，對生產環節進行智能預測、智能分析、智能診斷、智能決策。目前SCADA 還未實現完全國產化，國內相關技術開發企業應加大投入，以保證工業數據的安全可控。

（三）重點細分行業關鍵控制軟件建長板

水泥配料動態優化系統未來的發展重點為：結合人工智能技術，建立數學模型，超前預測指導、動態優化配料組分，實現按照設定配比和流量控制各輸入物料的瞬時流量、控制水泥質量和產量；針對慢速下料階段的軟件處理，特別是空中落差處理、料斗震動和過沖量，建立自校正預測控制算法模型，保證動態精度與速度兩全。

窯智能實時優化控制系統的發展重點為：根據當前窯爐實際情況，具備全局優化和自學習功能，綜合考慮實際工況，自動計算并設定優化的控制目標，準確監測窯內火焰溫度、形狀、物料溫度，降低分解爐出口溫度、穩定并提高二次風溫、增加篦冷機的能量回收、減少過量空氣、減少熟料過燒，實現真正意義上的閉環自動控制。

水泥磨機智能實時優化控制系統的發展重點為：根據生產過程數據及內外部變量，通過機理模型，實現對粉磨系統的實時優化，自主設定系統喂料量、磨內填充率、系統風機轉速、選粉機轉數、循環風機轉速、物料配比、顆粒級配等被控變量的控制目標，在低電耗、低料耗（熟料）的情況下，實現較高的臺時產量、穩定的水泥質量。

玻璃熱端控制系統的發展重點為：在系統分析與優化熱端技術的基礎上，建立大規模爐窯和錫槽關鍵結構數學模型，通過多個軟件的開發，形成浮法玻璃生產熱端大型化配套的設計與工程應用技術，基本實現熔窯換向、窯溫、燃燒系統、窯壓、成形重要區域、退火窯溫度等環節自動控制。

玻璃冷端全線控制系統的發展重點為：研發網絡化全數字控制系統，協調縱切控制系統、橫切控制系統、堆垛控制系統、缺陷檢測控制系統等，對各子系統的數據進行集中收集再分配、對玻璃數據信息進行全線實時跟蹤，實現板面優化切割、跑偏跟蹤、加速分離、自動掰邊及縱掰縱分、自動落板、自動轉向以及對退火窯速度的自動跟蹤功能，提高冷端的自動化控制系統精度。

玻璃在線缺陷檢測的發展重點為：基于機器視覺檢測模型，增加玻璃全缺陷檢測系統判斷準確度，通過系統控制實現圖像采集、圖像處理、智能控制、機械執行等，達到單幅圖像輸出高、毫秒處理速度快、檢測精度高、檢測結果輸出快、處理效率高等目標。

玻璃優化切割系統的發展重點為：全自動縱切控制系統、橫切控制系統和優化系統。切割系統負責完成優化系統下達的各項切割任務，同時切割系統與優化系統之間還需配置一臺切割管理銜接系統協調各切割設備去完成優化系統下達的切割任務。

玻璃鍍膜智能控制系統主要實現玻璃真空鍍膜的自動化生產，實現玻璃傳動控制、生產工藝配氣系統控制、真空抽氣系統控制、冷卻循環水系統控制等，玻璃鍍膜智能控制系統在保證鍍膜厚度、質量的同時提高了鍍膜生產線的工作效率。

可發性聚苯乙烯板（EPS）板材全自動生產系統具備計劃排產智能、生產過程系統智能、設備互聯互通智能、生產資源管控智能、質量過程控制智能、決策支持智能等特點。我國已自主研發并投入使用了首條EPS板材全自動智能生產線，填補了行業的空白，是典型的符合工業4.0 標準的自動化生產線和MES 系統，將繼續優化并推廣應用該系統。

在粗骨料級配粒形在線監測系統方面，我國已經研制出基于人工智能的粗骨料級配粒形在線監測系統。該系統包含在線粒徑監測設備、粗骨料粒形級配分析儀以及在線自動取料和粒形級配監測一體化設備，能夠準確及時發現因為破碎機腔型帶來的骨料粒徑變化，對粗骨料級配和針、片狀顆粒含量進行分析，生成粗骨料生產粒徑曲線等，建議砂石礦山企業應用該系統以提升生產質量，改進生產工藝。

5G+智能礦山管理系統基于各種傳感器、網絡技術、自動化技術和管理信息化技術，實現采掘生產和管理過程中數據處理的自動化；利用3D、虛擬現實等技術，把真實礦山的整體以及相關的現象整合起來，以數字的形式表現出來，實現地上和地下信息的3D 地質可視化。未來通過利用遙感和遙控等技術，遠程遙控和自動化采礦，進一步實現智能采礦、無人采礦和選礦廠無人值守。

5G+細紗視覺質檢系統在5G網絡的支撐下，快速獲取工業相機采集的數據，對紡織品進行24 h實時全幅檢測，并將檢測后的瑕疵點圖片、坐標等信息形成檢測報告用于決策，通過5G 網絡下發指令控制機器停機/運行，同時同步需要處理的信息通知到工作人員手持平板及車間工業看板。該系統的檢測信息和檢測報告可與企業ERP、MES等系統進行對接，滿足批次檢驗管理要求。未來將重點推廣該系統在中小型企業的應用。

窯爐余熱利用系統利用窯爐未脫硫除塵前溫度可達150 ℃的尾氣余熱發電制冷，引進國內先進余熱制冷非電中央空調設備，為車間辦公室、特殊設備等供冷降溫，在減少脫硫除塵塔處理壓力同時，減少了常規空調用電；還可利用窯爐產生的熱風中的熱能用于窯爐生產的坯體、模具的烘干，使余熱得到有效利用，節約能源，提高窯爐生產產量。在綠色制造的大背景下，應宣傳推廣該系統在建材企業的應用。

七、建材行業服務保障類工業軟件的建設重點

以“服務保障”為目的，通過數字化服務保障類平臺的建立，進行建材產業的服務化延伸，通過建設建材行業工業互聯網數字化服務平臺，推廣應用陶瓷實時防偽溯源系統，提高建材行業數字服務能力。

（一）工業互聯網數字化平臺建設提速

建材行業工業互聯網數字化服務平臺的建設重點為建立“制造+服務”新模式，為建材行業企業及其產業鏈輻射用戶提供柔性化定制和共享制造核心服務，以及研發設計、檢驗檢測、工程安全監測預警、技術咨詢等延伸服務，完善從研發設計、生產制造到售后服務的全鏈條供應鏈協同服務體系，推動建材行業和現代服務業相融相長、耦合共生。

（二）陶瓷實時防偽溯源系統推廣應用

陶瓷實時防偽溯源系統的發展重點為建立陶瓷產品從生產原料到產品流通的全過程質量可追溯體系，采用一磚一碼的方式，在進出倉進行激光編碼，辨識產品信息與銷售區域信息，通過分選數據現場顯示、遠程讀取、記憶儲存，客戶可掃碼查看陶瓷產品生產過程信息，提升溯源的客觀性、準確性和可靠性。

八、建材行業工業軟件發展建議

（一）技術性建議

1.突破重點領域技術瓶頸

目前，我國大多數工業軟件尚未能實現自主可控，是產業升級繞不過去的弱點。就建材行業來說，細分行業眾多，各子行業在研發設計、運營管理、生產制造、服務保障方面各有特點，不能一概而論，需要逐一突破重點領域的技術瓶頸。為此，要重點突破新材料研發設計軟件、安全智能視頻巡檢管控系統、礦山采區移動設備智能化監管系統、關鍵裝備智能診斷及預警系統、水泥質量控制智能實驗室系統、高效板材智能鋸解系統、電子布疵點檢測與分類系統軟件、耐火磚全自動檢測系統、建材行業工業互聯網數字化服務平臺等領域關鍵軟件，由點到面提升建材行業智能化水平。

2.確保關鍵環節安全可控

面向企業的核心業務流程，尤其是建材企業的生產制造和自動控制環節，緊扣關鍵工序自動化、關鍵崗位工業機器人替代、生產過程智能優化控制、供應鏈管理智能化等方面，研發具有自主知識產權的專業化軟件和高效實用的現場自動化設備及控制系統，為企業核心業務運行提供支撐。增加原創性技術的應用，尤其是針對二代干法水泥、高世代玻璃等，研發適合我國建材行業實際發展情況的軟件系統。高度重視云計算環境下的數據安排和隱私保護問題，明確不同層級軟件的安全邊界及安全標準，規避系統安全風險。把握軟件云化應用的浪潮，實現我國工業軟件縮短差距乃至彎道超車。

3.推動信息技術創新賦能

堅持建材行業智能制造主攻方向，把握人工智能、大數據、區塊鏈的國際發展大趨勢，開展數據驅動、產業協同、工業互聯網建設規范專題研究，推動信息技術賦能工業軟件的大踏步前進。將5G技術優勢引入到工業軟件的設計開發和產業應用中，讓5G 時代的工業軟件功能更強、性能更優、速度更快、容量更大、支持設備更多、操控更方便。推進人工智能與工業軟件的結合，開發人工智能專家優化系統、智能決策、智慧礦山、機器視覺檢測等，提升工業軟件的邏輯推理和決策判斷能力。運用大數據技術獲取建材行業上下游企業全方位數據，建立建材行業的工業大數據庫，開展行業數據“采、治、存、算、用、管、權、安”的數據分類與應用工程。依托云計算等手段，提高工業軟件內置決策系統的可靠性，加強決策作業尋優研究。

4.搭建行業公共服務平臺

通過建立行業公共服務平臺，吸引優秀的解決方案供應商，聚集建材行業工業軟件產品，設立建材行業主流工業軟件資源池，展示行業特色工業軟件，為工業軟件企業增加產品曝光度，提供業務拓展與供需對接渠道，節省拓展市場的成本。整合服務商資源，面向有需求的企業提供咨詢服務，為建材企業提供解決方案的定制服務，保證建材企業根據需求查找并匹配到合適的服務商和解決方案，以更低的成本和更高的效率完成數字轉型。通過平臺提供行業交流渠道，為企業間提供交流機會，解決企業在開發、應用工業軟件過程中遇到的問題。

（二）管理性建議

1.優化軟件產業扶持政策

針對研發資金不足、研發設備落后等問題，國家、地方乃至建材行業要統籌科技資金，加大對工業軟件研發的投入力度，同時可以推動先進企業、協會等設立工業軟件研究專項資金，借用社會力量為工業軟件研發工作提供財政保障。持續出臺指導性政策文件，強調工業軟件對行業發展的重大戰略意義，設立重大專項計劃，完善水泥、玻璃、陶瓷等細分行業的工業軟件應用規劃，以政策制定為導向，引領社會的科研力量、資金力量、創業力量向工業軟件聚集。針對軟件應用費用高、投入大帶來的產用脫節問題，出臺相應的財政政策，如設立相關補貼、減免企業稅收等，推動國產軟件在建材行業的普及。

2.完善工業軟件標準體系

建立接口標準體系，基于建材各細分行業對軟件兼容性和定制化的要求，發展和定義統一的、通用的接口標準，對設計、仿真、制造、運維、服務等環節實現全方位對接，以解決市場對國際主流工業軟件的長時間依賴問題，提高對國外產品的替換能力。加快建材行業工業軟件應用標準體系的制定，通過研究建材行業工業軟件應用需求，建立各關鍵環節工業軟件應用等級評定規范，加強標準對行業智能化發展的統籌規劃與宏觀指導。制定并推廣工業軟件的成本度量和價值評估標準，建立合理的定價機制，統一軟件定價準則與規范。

3.鼓勵“產學研用”合力攻關

推進“產學研用”多方合作，整合國內科研院所、高等院校、工業企業、行業聯盟等多方優勢力量，推進關鍵技術聯合攻關，為建材行業數字化轉型提供強大的技術支撐。由政府主導，打造國家級、區域級工業軟件發展基地，構建以研發團隊為核心、工業企業為實踐主體的聯動機制。組建關鍵技術攻關團隊，建立工業企業、科研機構、軟件開發與成果轉化組成的工業軟件聯盟，構建“產學研用”一體化的創新生態系統，協同攻關建材行業痛點難點。建立科技成果評估評價機制，優化工業軟件研究成果轉化流程。圍繞建材行業關鍵“卡脖子”技術和主要應用瓶頸，設立重大攻關專項，將關鍵技術突破、建材產品規模商用和建材行業生態培育緊密結合。

4.培養工業軟件復合人才

探索有中國特色的軟件人才產教融合培養路徑，形成具有示范性的高質量軟件人才培養新模式。強化校企共建，加強技術創新上、中、下游的對接與耦合，增加在校學生在企業實踐的機會，避免教產脫節，讓學校能充分發揮自身的人才、專業與資源優勢，也讓企業得以發揮自己的市場與產業優勢，實現產學融合。培養既懂信息技術與運營技術、算法、程序設計，又懂建材加工工藝與流程制造的復合型人才，在人才認定標準上，更側重肯定企業需要、有實際成果和實際效用的人才。鼓勵大型建材企業、解決方案供應商設立專項獎金，適當提升相關人才的生活保障與工資待遇等。增加工業軟件賦能建材行業的宣傳推廣，鼓勵高校、科研機構、行業協會舉辦建材行業工業軟件設計研發大賽等。

5.建立良好軟件應用生態

鼓勵工業軟件新成果、新技術積極申請知識產權，倡議建材企業、高校、科研機構等樹立知識產權付費意識與正版保護意識，堅決抵制盜版軟件，筑牢產業良性發展的根基。鼓勵大型建材企業率先應用國產工業軟件，隨后逐步向小型企業推廣。增加軟件售后服務與性能提升，在使用過程中不斷優化性能、界面，豐富功能，增強軟件對建材行業的適用性。豐富應用場景，對于水泥、玻璃、陶瓷、玻纖等產品的全生命周期活動，在服務端開發并應用合適的工業軟件，助推建材行業服務能力的提升。