工信部智能工廠案例丨海螺集團(tuán)：水泥生產(chǎn)全流程智能工廠

基于數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成及自適應(yīng)控制等關(guān)鍵技術(shù)， 創(chuàng)新應(yīng)用了數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)、專家自動操作系統(tǒng)、智能質(zhì)量控制系統(tǒng)等， 實現(xiàn)了水泥工廠運行自動化、管理可視化、故障預(yù)控化、全要素協(xié)同化和決策智慧化， 形成了“ 以智能生產(chǎn)為核心”“ 以運行維護(hù)做保障” “ 以智慧管理促經(jīng)營” 的水泥生產(chǎn)智能制造模式， 為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展起到了良好的示范引領(lǐng)作用。

企業(yè)簡介

01、企業(yè)基本情況

安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司（ 以下簡稱海螺集團(tuán)） 組建于1996 年， 是國務(wù)院確定的120 家大型試點企業(yè)集團(tuán)之一， 總部設(shè)在安徽省蕪湖市。集團(tuán)擁有國家級企業(yè)技術(shù)中心， 控股經(jīng)營海螺水泥和海螺型材兩家上市公司， 下屬390 多家子公司， 分布在24 個省市自治區(qū)和20 個境外國家和地區(qū)， 經(jīng)營產(chǎn)業(yè)涉及水泥制造、化學(xué)建材、節(jié)能環(huán)保新材料、國際貿(mào)易、工程建設(shè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域， 營業(yè)收入和總資產(chǎn)雙雙跨過2000 億元大關(guān)，已連續(xù)16 年位列中國企業(yè)500 強(qiáng)。2020 年， 集團(tuán)榮列中國企業(yè)500 強(qiáng)第92位、中國制造業(yè)企業(yè)500 強(qiáng)第30 位、中國跨國公司100 大第96 位， 并以339.16億美元的營業(yè)收入榮列世界500 強(qiáng)榜單第367 位， 排名較2019 年提升74位。

水泥制造是集團(tuán)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)， 下屬安徽海螺水泥股份有限公司， 是水泥行業(yè)首家A + H 股上市公司（ A 股：600585 ， H 股：00914 ） ， 主要從事水泥、商品熟料、商砼及骨料的生產(chǎn)和銷售， 目前已擁有熟料產(chǎn)能2.62 億噸、水泥產(chǎn)能3.69 億噸、骨料產(chǎn)能5800萬噸， 產(chǎn)業(yè)規(guī)模、銷量和盈利能力均已進(jìn)入世界前列， 產(chǎn)品長期廣泛應(yīng)用于全球標(biāo)志性工程， 是世界先進(jìn)的單一品牌供應(yīng)商。2017 年被國際水泥評論雜志社(ICR) 評為世界水泥六強(qiáng)第二位， 2020 年名列《福布斯》“ 全球上市公司2000 強(qiáng)” 第312 位， 并獲得了業(yè)界最高的國際信用評級一一標(biāo)普A 、穆迪A2 、惠譽(yù)A ， 在業(yè)內(nèi)享有“ 世界水泥看中國， 中國水泥看海螺” 的美譽(yù)。

02、所屬行業(yè)及特點

按照我國國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(GB/T 4754 一2017 ） 標(biāo)準(zhǔn)， 安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司屬于非金屬礦物制品業(yè)大類（ 代碼30 ） ， 水泥、石灰和石膏制造中類（ 代碼301） ，水泥制造小類（ 代碼3011） 。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展， 我國水泥工業(yè)在全球水泥行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中經(jīng)歷了“ 跟跑一并跑一領(lǐng)跑” 的過程， 目前無論是生產(chǎn)工藝， 還是裝備水平， 總體上己處于世界領(lǐng)先地位，但水泥工業(yè)屬于傳統(tǒng)制造業(yè)， 當(dāng)前的發(fā)展模式還比較粗放， 再加上我國水泥產(chǎn)能基數(shù)大，能耗高、資源利用率低、生產(chǎn)效率低、環(huán)境負(fù)荷重等問題仍未得到有效解決。隨著我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的加速推進(jìn)， 加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級， 向信息化、智能化和綠色低碳方向發(fā)展是大勢所趨。

水泥制造屬于典型的流程行業(yè)， 具有流程行業(yè)所共有的特性， 主要表現(xiàn)為“ 生產(chǎn)過程的流程性、運行維護(hù)的保障性和運營管理的關(guān)聯(lián)性”：

（1）水泥生產(chǎn)過程的流程性， 表現(xiàn)為從石灰石開采、原燃材料進(jìn)場到產(chǎn)品發(fā)運出廠， 整個生產(chǎn)過程全部采取流程化、自動化封閉作業(yè)， 基本實現(xiàn)生產(chǎn)過程的無人化。因此提高生產(chǎn)過程中資源利用、質(zhì)量控制和生產(chǎn)控制的智能化是快速提高生產(chǎn)效率的有力手段。

（2）運行維護(hù)系統(tǒng)保障了工廠設(shè)備的穩(wěn)定運行和物流通道的暢通， 同時能源監(jiān)控、安全管理和環(huán)保清潔生產(chǎn)都是水泥生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行的重要保障。

（3）水泥工廠的日常管理包含了生產(chǎn)調(diào)度、物資、能源、設(shè)備、質(zhì)量、安全、環(huán)保、統(tǒng)計等環(huán)節(jié)和要素的生產(chǎn)全過程管理及水泥產(chǎn)品的營銷物流管理。各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的真實有效和互聯(lián)互通， 是智能化應(yīng)用后有效提高管理效率的重要條件。

03、智能制造亮點及模式總結(jié)

安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司圍繞水泥生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)， 利用自身長期生產(chǎn)經(jīng)營過程中積累的生產(chǎn)制造、設(shè)備運維和經(jīng)營管理知識， 基于移動通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成及自適應(yīng)控制等關(guān)鍵技術(shù)， 創(chuàng)新應(yīng)用了數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)、專家自動操作系統(tǒng)和智能質(zhì)量控制系統(tǒng)等涵蓋水泥生產(chǎn)全過程的智能化控制及管理系統(tǒng)， 實現(xiàn)了工廠運行自動化、管理可視化、故障預(yù)控化、全要素協(xié)同化和決策智慧化， 形成了“ 以智能生產(chǎn)為核心” “ 以運行維護(hù)做保障” “ 以智慧管理促經(jīng)營” 的水泥生產(chǎn)智能化模式。

1 ． 建設(shè)基于水泥制造知識庫的智能生產(chǎn)平臺 

建立水泥制造全過程知識庫， 構(gòu)建包含數(shù)字化礦山管理、專家自動操作和智能質(zhì)量控制三大系統(tǒng)的智能生產(chǎn)平臺， 將工藝機(jī)理特性、裝置運行數(shù)據(jù)和專家操作經(jīng)驗等深度融合， 讓積累的生產(chǎn)知識、管理經(jīng)驗軟件化， 實現(xiàn)知識傳承， 最終達(dá)到降低人員勞動強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低資源能源消耗的目標(biāo)。

2 ． 構(gòu)建水泥生產(chǎn)支撐保障的智能運維體系 

突出“ 穩(wěn)產(chǎn)助優(yōu)產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)促節(jié)能、節(jié)能優(yōu)環(huán)?！?的生產(chǎn)理念， 建設(shè)包含設(shè)備管理及輔助巡檢、能源管理和安全環(huán)保三大系統(tǒng)的智能運維平臺， 實現(xiàn)原料磨、預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)、水泥磨等核心裝備及輔機(jī)設(shè)備的在線監(jiān)管、重大故障提前預(yù)判， 實現(xiàn)全廠能源消耗和安全環(huán)保的集中與區(qū)域管控， 為智能生產(chǎn)平臺提供高效、安全、節(jié)能、環(huán)保的運行環(huán)境；采用信息化手段減少高、偏、遠(yuǎn)等高安全風(fēng)險區(qū)域人員介入強(qiáng)度， 使人員作業(yè)軌跡可查詢， 人員、設(shè)備、環(huán)境安全隱患可預(yù)警， 促進(jìn)設(shè)備長周期、高效運行， 有效降低生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險。

3 ． 打造水泥生產(chǎn)銷售的新模式 

利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息通信技術(shù)， 將水泥傳統(tǒng)生產(chǎn)、銷售模式與互聯(lián)網(wǎng)融合， 建設(shè)包含制造執(zhí)行系統(tǒng)和營銷物流管理系統(tǒng)的智慧管理平臺， 將生產(chǎn)原料消耗、能源消耗、備品備件消耗等生產(chǎn)數(shù)據(jù)與供、銷、財、物等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通， 打通了從市場到工廠、從需求到產(chǎn)銷的水泥生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)流、信息流， 實現(xiàn)了水泥工廠訂單、計劃、生產(chǎn)、發(fā)運、銷售、服務(wù)整個過程的信息化， 有效優(yōu)化了生產(chǎn)組織體系和銷售服務(wù)流程， 大幅提升了客戶體驗。

智能制造項目建設(shè)

01、項目背景

水泥行業(yè)的發(fā)展目前正處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期， 信息化、自動化和智能化水平參差不齊， 急需采用融合工藝機(jī)理的信息化、智能化技術(shù)， 推動生產(chǎn)、管理和營銷模式從局部、粗放向全流程、精細(xì)化和綠色低碳發(fā)展方向變革， 解決資源、能源與環(huán)境的約束問題， 提高生產(chǎn)制造水平和效能， 實現(xiàn)水泥行業(yè)“ 降成本、補(bǔ)短板” 和跨越式發(fā)展。將人工智能和信息網(wǎng)絡(luò)等新一代信息技術(shù)與水泥制造技術(shù)融合， 推動水泥工業(yè)生產(chǎn)、管理和營銷模式的變革，已經(jīng)成為我國水泥工業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵途徑。海螺集團(tuán)作為水泥行業(yè)龍頭企業(yè)， 在水泥生產(chǎn)過程管控方面有著深厚的工業(yè)積淀，不僅擁有水泥工藝、電氣自動化、機(jī)械裝備和工業(yè)信息化等方面的專業(yè)技術(shù)人才隊伍，而且建立了專業(yè)化的信息技術(shù)工程公司。三十多年來， 海螺集團(tuán)對水泥自動控制、裝備管理、工藝操作和供應(yīng)鏈管理知識進(jìn)行不斷地總結(jié)和優(yōu)化， 并通過計算機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行固化和統(tǒng)一， 形成了具有海螺特色的水泥生產(chǎn)知識庫， 促進(jìn)了海螺集團(tuán)水泥產(chǎn)業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)化和高速發(fā)展， 同時也為海螺集團(tuán)水泥智能工廠建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。

海螺集團(tuán)以企業(yè)實際需求為導(dǎo)向， 針對原料來源多、質(zhì)量波動大、質(zhì)量檢測及時性和準(zhǔn)確性不足、生產(chǎn)操作依賴人工經(jīng)驗、產(chǎn)品發(fā)運環(huán)節(jié)勞動強(qiáng)度大等痛點問題， 深入分析行業(yè)生產(chǎn)管理現(xiàn)狀， 通過聚焦生產(chǎn)管控、設(shè)備管理、安全環(huán)保和營銷物流等核心業(yè)務(wù)，建成了行業(yè)首個水泥生產(chǎn)全流程智能工廠示范項目， 并快速推廣應(yīng)用， 初步形成了水泥智能工廠集群。

02、實施路徑

海螺集團(tuán)深入分析行業(yè)未來發(fā)展趨勢， 以解決生產(chǎn)實際問題為目標(biāo)， 在水泥生產(chǎn)管理和自動化控制技術(shù)積累的基礎(chǔ)上， 采用自主研發(fā)與集成創(chuàng)新相結(jié)合的方式， 以典型生產(chǎn)線為試點， 由點到面逐步推廣應(yīng)用， 持續(xù)迭代升級， 不斷提升智能工廠技術(shù)及應(yīng)用水平。

1 ． 戰(zhàn)略規(guī)劃 

海螺集團(tuán)水泥智能工廠以提高生產(chǎn)線效率和管理效能為目標(biāo)， 綜合運用移動通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成和自適應(yīng)控制等先進(jìn)技術(shù)， 打造以水泥制造為基礎(chǔ)， 向產(chǎn)業(yè)鏈上下游同步延伸， 涵蓋產(chǎn)品全生命周期的智能制造體系， 總體戰(zhàn)略規(guī)劃（ 見圖1) 如下。

（ 1 ）生產(chǎn)操作實現(xiàn)專家優(yōu)化系統(tǒng)全覆蓋。

（ 2 ） 大型及復(fù)雜礦山實現(xiàn)數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)全應(yīng)用。

（ 3 ） 熟料基地實現(xiàn)設(shè)備管理及輔助巡檢系統(tǒng)全面推廣應(yīng)用。

（ 4 ） 大型熟料基地全面實施智能質(zhì)量控制系統(tǒng)。

（ 5 ）所有生產(chǎn)線全面實施生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（ MES ） 。

（ 6 ） 建設(shè)具有海螺特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺， 打造“ 海螺工業(yè)大腦” ， 實現(xiàn)“ 設(shè)備-生產(chǎn)線-工廠-區(qū)域-集團(tuán)” 五級智能制造協(xié)同體系。

在此基礎(chǔ)上， 逐步建成國內(nèi)智能化覆蓋率領(lǐng)先的水泥工廠、世界單體產(chǎn)能-領(lǐng)先的智能水泥工廠、國內(nèi)行業(yè)水泥智能工廠集群、水泥智能制造和商業(yè)運營產(chǎn)業(yè)鏈。

2 ． 總體規(guī)劃 

海螺集團(tuán)水泥智能工廠包含智能生產(chǎn)、智能運維和智慧管理三大平臺（ 見圖2 ） ，具體包括數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)、專家自動操作系統(tǒng)和智能質(zhì)量控制系統(tǒng)等八個涵蓋水泥生產(chǎn)全過程的智能化控制及管理系統(tǒng)。水泥智能工廠的整體架構(gòu)如圖3 所示。

3 ． 實施內(nèi)容 

1) 基于智能生產(chǎn)平臺， 實現(xiàn)“ 一鍵輸入、全程智控” 的生產(chǎn)模式

智能生產(chǎn)平臺（ 見圖4 ） 包括數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)、智能質(zhì)量控制系統(tǒng)和專家自動操作系統(tǒng)。

該平臺在行業(yè)率先實現(xiàn)“ 一鍵輸入、全程智控” 的生產(chǎn)模式， 只需在智能質(zhì)量控制系統(tǒng)中輸入熟料或水泥的質(zhì)量預(yù)控目標(biāo)， 系統(tǒng)自動根據(jù)原燃材料信息完成生產(chǎn)配料， 并向數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)下達(dá)開采和配礦指令。專家自動操作系統(tǒng)按照配料參數(shù)和品質(zhì)要求在節(jié)能穩(wěn)產(chǎn)模式下自動引導(dǎo)生產(chǎn)。進(jìn)入智能生產(chǎn)閉環(huán)后， 開采的礦石品位和終端產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)則又會由系統(tǒng)自動實時采集分析， 用以不斷優(yōu)化生產(chǎn)方案， 使產(chǎn)品品質(zhì)、能源消耗等控制目標(biāo)不斷逼近預(yù)設(shè)的最優(yōu)參數(shù)， 最終實現(xiàn)降低人員勞動強(qiáng)度、提高產(chǎn)品生產(chǎn)品質(zhì)和降低資源能源消耗的運營目標(biāo)。

（1) 數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)

涵蓋了礦山三維模型、中長期采礦計劃、爆破管理、取樣化驗、采礦日計劃、精細(xì)化配礦、GPS 車輛調(diào)度、卡車裝載量監(jiān)控、混礦品位在線分析、配礦自動調(diào)整、生產(chǎn)管理、司機(jī)考核等礦山管理的各領(lǐng)域， 實現(xiàn)三維采礦的智能設(shè)計、配礦質(zhì)量在線分析、礦車調(diào)度優(yōu)化管理、礦山生產(chǎn)立體化管控， 解決水泥企業(yè)在礦山生產(chǎn)方面存在的配礦、監(jiān)督和管理問題， 提高礦山生產(chǎn)效率、資源利用率和安全保障水平。

（2）智能質(zhì)量控制系統(tǒng)

進(jìn)廠原煤、入堆場石灰石等大宗原燃材料采用在線式跨帶中子活化分析儀進(jìn)行實時檢測， 并建立堆場質(zhì)量數(shù)據(jù)三維模型； 生料、熟料、水泥等經(jīng)全自動取樣器取樣， 由炮彈輸送系統(tǒng)送至中央實驗室， 通過機(jī)械手、粉磨玨片一體機(jī)等全自動制樣設(shè)備（ 見圖5 ） 進(jìn)行制樣， 并由中子活化在線分析儀、激光粒度儀、X熒光分析儀及XRD 衍射儀等檢測分析設(shè)備進(jìn)行自動檢測， 結(jié)合海螺集團(tuán)多年來的生產(chǎn)控制經(jīng)驗， 開發(fā)了自動配料軟件系統(tǒng)， 形成了集自動采樣、樣品傳輸、在線檢驗、自動化驗和智能配料一體化的管理平臺， 實現(xiàn)對原料、燃料、熟料和水泥等各類物料的全程自動取樣、化驗分析和配料調(diào)控。

（3） 專家自動操作系統(tǒng)

利用世界先進(jìn)的實時智能專家系統(tǒng)開發(fā)平臺， 針對水泥生產(chǎn)過程中長滯后、多變量、難檢測和多擾動的特點， 總結(jié)梳理近萬條水泥礦山開采、工藝控制、生產(chǎn)操作、質(zhì)量管理等相關(guān)技術(shù)知識和管理經(jīng)驗， 建立海螺集團(tuán)水泥生產(chǎn)知識庫， 并將大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)與海螺工匠實操經(jīng)驗完美結(jié)合， 搭建最符合水泥生產(chǎn)的專家自動操作系統(tǒng)（ 見圖6 ） 。

專家自動操作系統(tǒng)以MPC （ 模型預(yù)測控制） 、規(guī)則控制、模糊邏輯控制等先進(jìn)的控制理論為基礎(chǔ)， 將海螺集團(tuán)水泥工藝控制思想進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、軟件化， 并與DCS（ 分散控制系統(tǒng)） 、數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)和智能質(zhì)量控制系統(tǒng)無縫集成、協(xié)調(diào)共進(jìn)， 實現(xiàn)水泥生產(chǎn)線的智能化操作控制， 擺脫人為操作的波動性， 使生產(chǎn)線始終以最佳參數(shù)自動完成熟料、水泥的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

2 ） 基于智能運維平臺， 實現(xiàn)能耗精細(xì)化管理、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)

智能運維平臺主要為智能生產(chǎn)平臺提供高效、安全、節(jié)能、環(huán)保的運行環(huán)境， 包括設(shè)備管理及輔助巡檢、能源管理和安全環(huán)保管理三大系統(tǒng)， 具有“ 穩(wěn)產(chǎn)助優(yōu)產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)促節(jié)能、節(jié)能優(yōu)環(huán)?！?的特點。

（1）設(shè)各管理及輔助巡檢系統(tǒng)

利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)， 通過溫度壓力傳感器、振動檢測器、高清視頻攝像儀和移動巡檢設(shè)備等先進(jìn)儀器， 實現(xiàn)對原料立磨減速機(jī)、回轉(zhuǎn)窯主電機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)等設(shè)備運行、保養(yǎng)、檢修和故障診斷的管理， 并通過PC 端與手機(jī)App 數(shù)據(jù)交互， 達(dá)到“ 降低勞動強(qiáng)度、信息實時共享、提高管理效率” 的目標(biāo)；將重大設(shè)備故障自檢測、主要設(shè)備實時在線監(jiān)測、點巡檢移動物聯(lián)網(wǎng)化、三維仿真全息管理四大功能全面融合， 實現(xiàn)設(shè)各在線監(jiān)管、重大故障提前預(yù)判。

（2） 能源管理系統(tǒng)

水泥行業(yè)是能源消耗大戶， 能源消耗占水泥生產(chǎn)總成本的50 ％ 以上， 節(jié)能減排對水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。通過實施能源管理系統(tǒng)， 可實現(xiàn)對水泥生產(chǎn)過程的用煤、用電、用油等能源消耗數(shù)據(jù)的在線收集、實時傳輸， 結(jié)合各工序產(chǎn)量、設(shè)備開停狀態(tài)等生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)各工序電耗的統(tǒng)計、分析， 噸石灰石、噸熟料、噸水泥能耗對標(biāo)分析， 以及能源指標(biāo)數(shù)據(jù)的橫向比較等功能， 有效提升水泥工廠能源管理水平， 從而使水泥企業(yè)的能源管理由傳統(tǒng)方式、常規(guī)方式， 向可視化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)變， 達(dá)到節(jié)約用煤、減少用電的效果。

（3） 安全環(huán)保管理系統(tǒng)

安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)既是人們生命健康的保障， 也是企業(yè)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)， 更是社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提。海螺集團(tuán)安全環(huán)保管理系統(tǒng)， 從企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策者、安全環(huán)保管理者、安全環(huán)保參與者等多角度出發(fā)， 圍繞“ 事前、事中、事后， 三條業(yè)務(wù)主線，利用AI 視頻分析、GPS 定位等信息化技術(shù)手段， 為企業(yè)建立“ 日常監(jiān)管、提前預(yù)警、事中救援、事后提高” 的包含安全環(huán)保管理全過程的業(yè)務(wù)系統(tǒng)， 實現(xiàn)危險區(qū)域作業(yè)風(fēng)險智能監(jiān)控、污染物排放指標(biāo)預(yù)測預(yù)警、人員軌跡跟蹤及安全風(fēng)險分析警示、安全培訓(xùn)、應(yīng)急演練、事故處置等功能， 大幅提升企業(yè)安全環(huán)保管理水平。

3 ） 基于智慧管理平臺， 實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營決策數(shù)字化

智慧管理平臺包含生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)和營銷物流管理系統(tǒng)， 在系統(tǒng)整合智能生產(chǎn)和智能運維平臺數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 推動工廠的卓越運營。

（1 ) 制造執(zhí)行系統(tǒng)

水泥制造是典型的流程化生產(chǎn)， 在生產(chǎn)過程中， 各工序的生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)部門間的組織協(xié)調(diào)、銷售部門的發(fā)運組織、各職能部門的職能管理， 乃至企業(yè)級的整體運營決策等行為， 都需要及時、有效的數(shù)據(jù)支撐。通過制造執(zhí)行系統(tǒng)的實施， 打通智能工廠各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)壁壘， 實現(xiàn)各大工業(yè)智能系統(tǒng)的互聯(lián)互通、全面融合， 建成以產(chǎn)品生產(chǎn)為主線，貫穿生產(chǎn)調(diào)度、物資、能源、設(shè)備、質(zhì)量、安全環(huán)保、統(tǒng)計等生產(chǎn)全過程管理環(huán)節(jié)， 支撐生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)全面信息化， 提高生產(chǎn)效率， 降低生產(chǎn)成本， 使企業(yè)始終以最經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化的方式生產(chǎn)。MES 架構(gòu)如圖7 所示。

傳統(tǒng)的水泥工廠都設(shè)有銷售大廳， 車輛排隊簽單、開票， 工作既耗時又煩瑣。通過“ 互聯(lián)網(wǎng)+ 物聯(lián)網(wǎng)” 的技術(shù)應(yīng)用， 建設(shè)包含水泥電商平臺、物流通道無人值守子系統(tǒng)、水泥全自動包裝子系統(tǒng)、產(chǎn)品流向監(jiān)控子系統(tǒng)的營銷物流管理系統(tǒng)。將互聯(lián)網(wǎng)銷售、工廠智能發(fā)運和水泥運輸在線監(jiān)管全面融合， 實現(xiàn)工廠訂單處理、產(chǎn)品發(fā)運、貨物流向監(jiān)控等業(yè)務(wù)流程無人化和數(shù)據(jù)應(yīng)用智能化， 提升服務(wù)質(zhì)量與效率、互動參與度以及便捷性， 為客戶提供更為方便、快捷的服務(wù)， 實現(xiàn)水泥傳統(tǒng)營銷、管理模式的創(chuàng)新和升級。

03、實施成效

海螺集團(tuán)水泥智能工廠充分融合了生產(chǎn)工藝特征和海螺集團(tuán)多年在生產(chǎn)過程管控方面深厚的工業(yè)積淀， 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的大平臺、大交換、大融合， 真正做到了生產(chǎn)工序操作全自動、過程分析全數(shù)據(jù)的智能化工廠。以2 條標(biāo)準(zhǔn)的5000t / d 生產(chǎn)線進(jìn)行智能工廠綜合效能考核評測， 系統(tǒng)運行效果如下

（ 1 ) 數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)通過對礦體三維地質(zhì)建模、采剝編制、計算機(jī)優(yōu)化， 集成在線質(zhì)量分析與檢測等設(shè)備， 實現(xiàn)了自動化配礦和車輛智能調(diào)度， 每月可多搭配低品位礦石2 萬噸， 柴油消耗同比下降7 ％ ， 輪胎消耗同比下降36 ％ 。

（ 2 ） 專家自動操作系統(tǒng)通過“ 小幅多頻” 自動優(yōu)化控制代替人工操作， 使原料磨、回轉(zhuǎn)窯、煤磨、水泥磨、余熱發(fā)電機(jī)組等水泥生產(chǎn)主機(jī)設(shè)備始終逼近最佳狀態(tài)運行， 實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降1.17Kg/t， 操作員勞動強(qiáng)度降低90 ％ ， 綜合在線達(dá)到98 ％ 以上， 產(chǎn)品穩(wěn)定性顯著提升。

（ 3 ） 智能質(zhì)量控制系統(tǒng)投運后， 入堆石灰石CaO 堆平均合格率提升7.2 ％ ， 熟料CaO 合格率提升3.67 ％ ， 熟料28 天強(qiáng)度上升1.10MPa。取消礦山化驗及部分過程樣品的人工取、制、檢工作， 大幅降低了取樣人員勞動強(qiáng)度和安全風(fēng)險。

（ 4 ） 設(shè)備管理及輔助巡檢系統(tǒng)投運行以后， 水泥燒成系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備故障率下降70 ％ ，現(xiàn)場巡檢工作量下降40 ％ ， 設(shè)備運行周期延長37 ％ ， 專業(yè)用工優(yōu)化20 ％ 以上。

海螺集團(tuán)水泥智能工廠實施后， 生產(chǎn)線設(shè)備自動化控制率達(dá)100 ％ 、生產(chǎn)效率提升21 ％ 、資源綜合利用率提升5 ％ ， 能源消耗下降1.2 ％ ， 質(zhì)量穩(wěn)定性提升3.7 ％ ， 工廠主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到持續(xù)優(yōu)化， 員工勞動強(qiáng)度得到有效減輕， 取得了良好的經(jīng)濟(jì)及社會效益。

經(jīng)驗復(fù)制推廣

海螺集團(tuán)水泥智能工廠在推廣過程中， 按照“ 整體規(guī)劃， 分批實施， 逐步推進(jìn)” 的原則， 分階段逐系統(tǒng)推廣應(yīng)用。首先由各子公司根據(jù)自身實際情況提出智能化技術(shù)應(yīng)用需求， 各專業(yè)技術(shù)委員會組織進(jìn)行評估論證， 最終決定各子公司實施的系統(tǒng)或平臺。在此基礎(chǔ)上， 集團(tuán)公司根據(jù)各子公司實際生產(chǎn)情況和整體戰(zhàn)略規(guī)劃， 制定年度智能工廠推廣目標(biāo)， 并列入年度經(jīng)營計劃予以執(zhí)行。

海螺集團(tuán)水泥智能工廠試點成功以來， 在集團(tuán)內(nèi)部快速啟動了推廣應(yīng)用工作。截至2020 年年底， 數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)已在安徽蕪湖、廣東英德和貴州貴定等地的11 家公司建成投用；專家自動操作系統(tǒng)已在安徽池州、江西弋陽、山東濟(jì)寧、湖南益陽、云南文山等地的25 家公司建成投用；智能質(zhì)量控制系統(tǒng)已在安徽池州、銅陵、樅陽、蕪湖等地的5 家千萬噸級特大型熟料基地開展建設(shè)實施；營銷物流管理系統(tǒng)已于2018 年底實現(xiàn)海螺集團(tuán)所有水泥公司全覆蓋。經(jīng)初步測算， 預(yù)計智能工廠在海螺集團(tuán)全面推廣完成后， 每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤近28 萬噸、降低柴油消耗約3500 噸、減排CO2 約100萬噸， 各類資源消耗降低及勞動生產(chǎn)率提升帶來的經(jīng)濟(jì)效益逾10 億元/ 年， 對水泥等傳統(tǒng)行業(yè)具有較好的借鑒意義。

體會與建議

01、體會

1 ． 以企業(yè)需求為導(dǎo)向， 加強(qiáng)企業(yè)需求與智能化技術(shù)的有效融合 

智能制造目前基本處于起步階段， 智能制造供應(yīng)商掌握技術(shù)， 但不熟悉行業(yè)業(yè)務(wù)流程和企業(yè)需求， 行業(yè)用戶理解需求， 但難以找到合適的智能制造解決方案和成熟產(chǎn)品，需要具有水泥行業(yè)豐富技術(shù)基礎(chǔ)的廠商與用戶進(jìn)行有效溝通、深度融合。

2 ． 智能化建設(shè)永遠(yuǎn)在路上， 需要持續(xù)的創(chuàng)新和技術(shù)迭代 

海螺集團(tuán)水泥智能工廠取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益， 隨著應(yīng)用場景的不斷豐富和現(xiàn)場應(yīng)用條件的變化， 對智能工廠各系統(tǒng)的適應(yīng)性提出了新的挑戰(zhàn)， 需要運用新技術(shù)對智能工廠各系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)不斷的創(chuàng)新和技術(shù)迭代升級。海螺集團(tuán)對礦山開采無人駕駛和5G 技術(shù)在水泥生產(chǎn)的應(yīng)用場景研究進(jìn)行了探索， 綜合運用大數(shù)據(jù)分析、人工智能和5G 技術(shù)， 持續(xù)開展智能工廠技術(shù)優(yōu)化和新技術(shù)應(yīng)用研究， 不斷提升智能化技術(shù)水平。

3 ． 智能化成效建立在生產(chǎn)線穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上， 需要在技術(shù)升級和管理變革方面進(jìn)行持續(xù)性投入 

水泥行業(yè)屬于傳統(tǒng)流程行業(yè)， 近二十年得到了快速發(fā)展， 關(guān)鍵環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)了自動化控制， 但與智能制造的要求相比， 在設(shè)備信息采集、智能化程度等方面還有較大差距。

目前， 水泥工廠設(shè)備智能化改造資金投入較大， 部分改造還需要生產(chǎn)線停機(jī)方可進(jìn)行，對生產(chǎn)線的運行影響較大， 一定程度上影響了智能制造項目的推廣， 需加強(qiáng)對智能制造的認(rèn)識和管理力度。此外， 智能制造系統(tǒng)的順利實施和長期穩(wěn)定運行， 更需要持續(xù)的技術(shù)升級和與之相匹配的管理架構(gòu)、管理流程再造， 這些都需要企業(yè)進(jìn)行人力、物力和財力的持續(xù)投入。

02、建議

隨著新技術(shù)、新裝備的應(yīng)用， 水泥行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級、強(qiáng)化兩化深度融合、向智能化邁進(jìn)己勢在必行。未來的水泥企業(yè)集團(tuán)將會由單一生產(chǎn)水泥、熟料的制造型工廠，升級為涵蓋上下游產(chǎn)品的多業(yè)態(tài)水泥產(chǎn)業(yè)集群， 對資源綜合利用率、生產(chǎn)效率和成本管控方面的要求進(jìn)一步提高， 水泥生產(chǎn)智能化將是解決企業(yè)痛點問題的重要途徑。

（ 1 ) 從整個水泥行業(yè)來看， 智能制造目前仍處于起步階段， 下一步應(yīng)繼續(xù)以水泥生產(chǎn)實際需求和痛點問題為導(dǎo)向， 加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和集成創(chuàng)新， 在自動尋優(yōu)、跨系統(tǒng)協(xié)同、機(jī)器人應(yīng)用、5G 及AI 等方面持續(xù)開展智能制造系統(tǒng)迭代升級， 并借鑒離散型行業(yè)智能制造技術(shù)及經(jīng)驗， 擴(kuò)大智能制造應(yīng)用范圍， 提升水泥行業(yè)智能制造技術(shù)水平。

（ 2 ） 水泥智能工廠是建立在工廠穩(wěn)定運行基礎(chǔ)上更高層次的提升和優(yōu)化， 在實施智能工廠建設(shè)之前， 應(yīng)持續(xù)加大工藝、裝備及信息系統(tǒng)等方面的投入， 進(jìn)一步提升物料輸送、設(shè)備監(jiān)控、DCS 、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等方面的穩(wěn)定性和可靠性， 為智能工廠的穩(wěn)定高效運行提供基礎(chǔ)條件。

（ 3 ） 鼓勵企業(yè)在現(xiàn)有的水泥智能工廠體系基礎(chǔ)上， 結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、5G+AI等新一代信息技術(shù)的前沿科研成果， 開展水泥智能工廠迭代升級等技術(shù)的攻關(guān)研發(fā)， 提高水泥行業(yè)整體智能化水平， 推動傳統(tǒng)制造向數(shù)字制造、智能制造轉(zhuǎn)型升級。

（ 4 ） 高度重視水泥工廠智能化核心技術(shù)和基礎(chǔ)軟件平臺的開發(fā)， 進(jìn)一步加強(qiáng)對自主知識產(chǎn)權(quán)工業(yè)基礎(chǔ)軟件和智能裝備的研發(fā)和支持力度， 切實解決部分底層基礎(chǔ)軟件平臺和智能裝備系統(tǒng)的制約問題， 對全面提升我國水泥工業(yè)智能制造自主化水平有重大現(xiàn)實意義。

總體來看， 水泥智能制造技術(shù)本質(zhì)上是IT （ 信息技術(shù)） 和OT （ 運行技術(shù)） 的融合，關(guān)鍵是要立足于企業(yè)的實際需求， 利用最新和最適用的信息技術(shù)賦能企業(yè)的生產(chǎn)和管理， 提升企業(yè)生產(chǎn)和管理效益。作為水泥生產(chǎn)企業(yè)在開展智能制造系統(tǒng)建設(shè)時， 不能夠完全依賴系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商或者照搬照抄其他企業(yè)方案， 必須要從自身的實際需求出發(fā)， 并全程參與其中， 切實解決影響智能制造系統(tǒng)運行的設(shè)備、流程和管理問題， 才能夠充分發(fā)揮智能制造系統(tǒng)的效果。