賈華平：智能水泥廠建設(shè) —— 遠(yuǎn)景藍(lán)圖與現(xiàn)實(shí)路線

6月25日，中國硅酸鹽學(xué)會(huì)、智能化與裝備分會(huì)理事、中國水泥網(wǎng)高級顧問賈華平在2020中國水泥產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上帶來《智能水泥廠建設(shè)——遠(yuǎn)景藍(lán)圖與現(xiàn)實(shí)路線》的演講。賈華平主要從水泥廠智能化趨勢、智能水泥廠遠(yuǎn)景藍(lán)圖、智能水泥廠建設(shè)的現(xiàn)實(shí)路線三個(gè)方面做出分享。  

一，水泥廠的智能化是大勢所趨  

01第四次工業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)  

5G時(shí)代已經(jīng)悄然到來，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正在為以智能工廠、智能運(yùn)輸、智能物流為主題的工業(yè)4.0奠定基礎(chǔ)，第四次工業(yè)革命的浪潮已經(jīng)掀起。國內(nèi)公開報(bào)道的無人工廠已有幾十家，包括各行各業(yè)，從尖端技術(shù)、汽車制造業(yè)、家電生產(chǎn)、食品加工、交通運(yùn)輸，都有了無人化的先例。  

誠然，智能化不等于無人化，但無人化離不開大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能化，無人化體現(xiàn)了智能化的發(fā)展。如青島港2#碼頭，包括船舶的進(jìn)出港，包括貨物的裝卸、分儲、分發(fā)，實(shí)現(xiàn)了完全的無人化。  

歷史上有三次著名的工業(yè)革命，第一個(gè)工業(yè)革命就是工業(yè)是機(jī)械化，人們學(xué)會(huì)了用機(jī)器；第二個(gè)是電氣化，人們學(xué)會(huì)了用電；第三個(gè)是自動(dòng)化，人們學(xué)會(huì)了用電腦。首先，互聯(lián)網(wǎng)可以把原材料和生產(chǎn)設(shè)備；連接起來，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)，這就是第四次工業(yè)革命。  

5G的平均速率比4G快20～30倍，網(wǎng)絡(luò)容量是4G的1000倍，時(shí)延更是比4G快10倍，5G的進(jìn)步不僅是個(gè)速度問題，量變到一定程度常常會(huì)發(fā)生質(zhì)變。5G不只是4+1G，在它起步的路口恰巧又遇上了AI、云、邊緣、大數(shù)據(jù)等大俠并行，進(jìn)而將聚集合力、催生裂變，驅(qū)動(dòng)百行千業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級，從而推動(dòng)著整個(gè)社會(huì)的變革。  

5G是未來智能社會(huì)的血脈，大數(shù)據(jù)如血液流淌于網(wǎng)絡(luò)全身，AI像神經(jīng)調(diào)度所需信息，云計(jì)算將從中心走向邊緣。這種革命性進(jìn)步主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：  

1，高速率為大容量奠定了基礎(chǔ)，大容量為大數(shù)據(jù)提供了平臺，大數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，從而由互聯(lián)網(wǎng)上升到物聯(lián)網(wǎng)。歐盟估計(jì)到2020年全世界有250億個(gè)設(shè)備上網(wǎng)，中國預(yù)測到2025年僅中國就有100億個(gè)設(shè)備上網(wǎng)，國際電信聯(lián)盟的專家說將來全球會(huì)有7萬億設(shè)備上網(wǎng)。7萬億是個(gè)什么概念，相當(dāng)于平均每個(gè)人都有1000個(gè)設(shè)備入網(wǎng)，這等于我們看到的所有物品都會(huì)上網(wǎng)。  

2，高速率為低時(shí)延創(chuàng)造了條件，由4G以前的百毫秒縮短至5G的毫秒級。物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互控、低時(shí)延可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操控，低時(shí)延的遠(yuǎn)程操控可為人工智能融通時(shí)間與空間的屏障，讓機(jī)器人擺脫有線連接的束縛，實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)、組裝、升級和轉(zhuǎn)換生產(chǎn)線，完成眾多4G以前不可想象的事情。顛覆我們現(xiàn)有的生活結(jié)構(gòu)，所以是革命性進(jìn)步。  

02水泥智能化已形勢逼人  

智能化是大勢所趨、形勢逼人。水泥行業(yè)向來不甘落后，包括中國建材、海螺集團(tuán)等水泥龍頭企業(yè)，已經(jīng)開始了自己的智能工廠建設(shè)。  

2019年3月4號，安徽省水泥行業(yè)智能制造現(xiàn)場會(huì)上，省經(jīng)信廳發(fā)出號召：學(xué)習(xí)全椒海螺水泥智能化工廠的建設(shè)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，提升安徽省水泥行業(yè)智能化、綠色化水平，加快智能制造、智能工廠的示范推廣，助力“制造強(qiáng)省”建設(shè)。  

全椒海螺全流程智能化水泥廠投運(yùn)以來，生產(chǎn)人員減少約18%，設(shè)備故障停機(jī)率降低約20%，生產(chǎn)效率提升超過20%、資源綜合利用率提升約5%，能源消耗下降超過1%、C02減排超過2.5萬噸/年，取得了良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。  

2016年10月6號，遵義賽德水泥有限公司，采用在線監(jiān)測和控制技術(shù)，在國內(nèi)率先建成了一條5000t/d智能生態(tài)示范線，全廠人員控制在80人以內(nèi)，熟料標(biāo)煤耗93.8kg/t，熟料綜合電耗46.6kWh/t，水泥綜合電耗68kWh/t，粉塵排放低于10mg/Nm3。  

2020年5月8號，“兩個(gè)二代”技術(shù)座談會(huì)在湖州槐坎南方水泥召開，有關(guān)方面介紹了調(diào)試中的7500t/d熟料智能化生產(chǎn)線：項(xiàng)目按照“集約化、綠色化、智能化、高端化”的總體規(guī)劃，建立了基于生產(chǎn)過程的在線尋優(yōu)和智能優(yōu)化等先進(jìn)過程控制系統(tǒng)。全線定員60人，能耗設(shè)計(jì)熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗＜94公斤/噸、熟料綜合電耗＜42度/噸，環(huán)?？刂品蹓m排放≤10mg/Nm3、氮氧化物排放≤100mg/Nm3、二氧化硫濃度≤50mg/Nm3。  

人類社會(huì)已處于第四次工業(yè)革命興起的關(guān)鍵時(shí)刻，大數(shù)據(jù)、智能化、物聯(lián)網(wǎng)，必將解構(gòu)、顛覆、重塑現(xiàn)有的社會(huì)結(jié)構(gòu)，直至影響到企業(yè)的生產(chǎn)成本、勞動(dòng)效率、環(huán)境持續(xù)、職工素質(zhì)、人員構(gòu)成，這是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，水泥行業(yè)必須抓住這次機(jī)會(huì)。  

據(jù)建材情報(bào)所的崔源聲老所長介紹，對于一個(gè)4000t/d熟料能力的水泥廠（相當(dāng)于國內(nèi)的5000t/d線），我們的定員水平都還在50人以上，早在2015年以前泰國的老城堡水泥（屬英國籃圈公司），就每班只有3個(gè)人了。其中中控室1人、現(xiàn)場巡檢2人。形勢所逼，不進(jìn)則退。  

實(shí)際上，在第四次工業(yè)革命的激烈浪潮中，我們這代人已經(jīng)是逃不掉了。早在2015年1月30號，工信部就發(fā)過《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃(2015-2018年）》，要求在水泥行業(yè)選取2～3家先進(jìn)企業(yè)，建設(shè)基于自適應(yīng)控制、模糊控制、專家控制等先進(jìn)技術(shù)的智能水泥生產(chǎn)線。因此，國內(nèi)的智能化也將開始。  

智能化不會(huì)毀滅人類，智能化只是將人類從重復(fù)勞動(dòng)中解放出來，讓人類安心享受生活。機(jī)器人超越我們的智商運(yùn)算、抗疲勞，而人的理解、情感、同情心、共鳴性，這些軟實(shí)力機(jī)器是無法實(shí)現(xiàn)的。未來的世界將屬于具有高感性能力的族群，未來的世界將屬于具有高感性能力的族群（這方面女生勝于男生）、有能力為事物賦予意義的人，大家要有所準(zhǔn)備。  

二、展望智能水泥廠的遠(yuǎn)景藍(lán)圖。  

01人工智能  

人工智能是人類的“智慧”，是從感知（信息的檢測與傳遞）到記憶（信息的儲存）再到思維（對信息的邏輯化處理、對已有邏輯的因果類比），這一過程被稱為“智慧”；  

智慧的結(jié)果（因果類比的導(dǎo)向作用）將產(chǎn)生行為和語言，將行為和語言的表達(dá)過程稱為“能力”；將智慧和能力合在一起簡稱“智能”，由人類創(chuàng)造的類似于人類智能的技術(shù)稱為“人工智能”。  

人工智能應(yīng)該具有以下一些特點(diǎn)。大家細(xì)看，一具有感知能力，二具有記憶能力記憶和思維能力。三具有學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，四是具有行為決策能力。  

02智能制造。  

所謂“制造”，是指對原材料進(jìn)行加工或再加工，以及對零部件進(jìn)行裝配，由此獲得產(chǎn)品的過程；被賦予一定人工智能的制造過程被稱為“智能制造”。像德國的工業(yè)4.0、美國的先進(jìn)制造業(yè)、英國的工業(yè)2050、日本的戰(zhàn)略創(chuàng)新創(chuàng)造、韓國的制造業(yè)創(chuàng)新3.0、印度的印度制造計(jì)劃，包括我國的中國制造2025，盡管各家的叫法不同，但其本質(zhì)都是智能工業(yè)。有關(guān)智能制造并沒有明確定義，社會(huì)各界的認(rèn)識及理解也各不相同。  

我國工信部、財(cái)政部聯(lián)合制定的《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》對“智能制造”給出了較為明確的定義：智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。  

智能制造并不單單是生產(chǎn)制造上的自動(dòng)化、智能化，更是應(yīng)用到從數(shù)據(jù)層的機(jī)器視覺、射頻識別等，到網(wǎng)絡(luò)層的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，再到執(zhí)行層的智能裝備、機(jī)器人、3D打印等，最后形成智能工廠的制造方案。  

03智能工廠  

由工信部的定義可見，智能工廠是智能制造在整個(gè)應(yīng)用層的概括。智能工廠涵蓋智能裝備集成、計(jì)算機(jī)輔助工具、生產(chǎn)管理、供銷系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算組構(gòu)智能化互操互控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源、裝備運(yùn)行、工藝流程、業(yè)務(wù)流程、資金流程的動(dòng)態(tài)協(xié)同配置。  

所謂智能裝備——屬于上游裝備制造廠的智能產(chǎn)品。對自身關(guān)鍵部位的關(guān)鍵參數(shù)，諸如位移、溫度、振動(dòng)、上油、過水等，具有感知、記錄、分析、推理、決策、控制、外傳功能，方便接入智能工廠的集成系統(tǒng)、方便智能工廠的運(yùn)行管理和維護(hù)維修。  

灌油的過程中，把這些東西全部給你做好。那么你就不會(huì)購買其他人的產(chǎn)品。  

智能工廠具有如下特點(diǎn)：  

1，生產(chǎn)廠通過物聯(lián)網(wǎng)獲取定制，通過物聯(lián)網(wǎng)把原料和生產(chǎn)設(shè)備連接起來，根據(jù)用戶喜好的特性，適時(shí)多品種、小批量、定制生產(chǎn)，再通過物流系統(tǒng)發(fā)送給用戶；  

2，而且其產(chǎn)品也是智能的，可以收集用戶信息通過物聯(lián)網(wǎng)上傳給生產(chǎn)廠，方便生產(chǎn)廠提供售后服務(wù)，進(jìn)一步獲取附加值；  

3，而且生產(chǎn)設(shè)備也是智能的，通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)反映自身狀況，方便生產(chǎn)廠調(diào)劑任務(wù)和檢修維護(hù)。  

4，廣義的發(fā)展，每個(gè)智能工廠又可以通過物聯(lián)網(wǎng)，將它的上游生產(chǎn)廠和下游生產(chǎn)廠連接起來，人類的重復(fù)勞動(dòng)，最終被人工智能取代。  

04智能化與自動(dòng)化的區(qū)別。  

自動(dòng)化指的是機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程在沒有人或較少人的直接參與下，按規(guī)定的程序或指令，自行的檢測狀態(tài)、處理信息、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。包括設(shè)備、系統(tǒng)、過程，均處于自動(dòng)化狀態(tài)。  

智能化指利用現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、結(jié)合行業(yè)技術(shù)，匯集而成的針對某一個(gè)方面的應(yīng)用，具有一定的人工智能或擬人智能的特性或功能。例如具有一定的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自校正、自診斷、自修復(fù)、自組織、自協(xié)調(diào)等某些功能。  

智能化的系統(tǒng)和裝置應(yīng)該具有如下特征：  

1，能自動(dòng)完成某些任務(wù)，或在程序指導(dǎo)下完成預(yù)定工作；  

2，具有進(jìn)行某種復(fù)雜計(jì)算和修正誤差的數(shù)據(jù)處理能力；  

3，具有自檢測、自校正、自診斷、自修復(fù)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自組織、自協(xié)調(diào)等一些“自”字功能；  

4，便于通過標(biāo)準(zhǔn)總線組成多種裝置的復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，并且能靈活地改變功能和擴(kuò)張功能。  

我們對具有上述智能特征的系統(tǒng)冠以智能系統(tǒng)，而對具有部分智能特征的系統(tǒng)冠以智能化系統(tǒng)。所以，智能化水泥廠不等于智能水泥廠。  

自動(dòng)化相對要簡單的多，一般的自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置能夠根據(jù)既定指令進(jìn)行操作調(diào)整，也能實(shí)現(xiàn)無人控制。但一般會(huì)出現(xiàn)對于不同情況作出相同反應(yīng)的結(jié)果，就像所有的生物具有一定的遺傳本能一樣，多用于重復(fù)性的工作或工程中。同一個(gè)事情如果你也是英國也是要變了，環(huán)境變了，他會(huì)改變結(jié)果。  

智能化是自動(dòng)化的高級發(fā)展，在自動(dòng)化基礎(chǔ)上又加入了類似于人類的智慧程序。一般能根據(jù)多種不同情況作出不同反應(yīng)，就像高等動(dòng)物除了本能以外還具有一定的自適應(yīng)能力。  

智能化的工作過程包括：信息的檢測、采集、傳輸、處理與儲存，指令的形成、調(diào)整與發(fā)出，指令的執(zhí)行與結(jié)果的反饋，這些過程都離不開工業(yè)化、自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化等基礎(chǔ)協(xié)同，所以說智能化是一個(gè)系統(tǒng)工程，每一個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要。  

總體上，智能化是自動(dòng)化的高級發(fā)展，自動(dòng)化是智能化的基礎(chǔ)部分。智能化與自動(dòng)化并不相互否定，根據(jù)所實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的復(fù)雜程度，將相互依存共處于一個(gè)智能系統(tǒng)當(dāng)中。  

05機(jī)器人尚未達(dá)到智能化水平。  

目前的機(jī)器人，多數(shù)還只是停留在自動(dòng)化水平上，實(shí)現(xiàn)的是機(jī)和物之間的互動(dòng)工作，被限定在精準(zhǔn)設(shè)定的工作環(huán)境中，在精確、重復(fù)性的工作上效率很高，但當(dāng)遇到從未執(zhí)行過的新任務(wù)、沒有確定的新環(huán)境時(shí)，機(jī)器人往往就“傻了”。這還不能叫人工智能，但可以作為人工智能的一個(gè)組成部分。  

智能化的機(jī)器人，起碼要通過淺層學(xué)習(xí)，主要是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從大量訓(xùn)練樣本中學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，能對一定的未知事件做出預(yù)測，取代現(xiàn)有藍(lán)領(lǐng)的人和機(jī)之間的互動(dòng)工作，才能達(dá)到初級人工智能水平。  

最終要過深度學(xué)習(xí)，主要是構(gòu)建多層的機(jī)器學(xué)習(xí)模型和海量訓(xùn)練數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)更有用的特征和因果關(guān)系。模擬人腦學(xué)習(xí)、模仿人腦解釋數(shù)據(jù)、模仿人類作出判斷，取代現(xiàn)有白領(lǐng)的人與人之間的互動(dòng)工作，達(dá)到高級人工智能水平。  

06自動(dòng)化的水泥行業(yè)的局限性。  

對于大工業(yè)生產(chǎn)，各種原燃材料以及各工序的工況其波動(dòng)難以避免，各項(xiàng)生產(chǎn)控制參數(shù)的穩(wěn)定、以及過程產(chǎn)品和成品性能指標(biāo)的穩(wěn)定，都需要通過及時(shí)地操作調(diào)整才能得以實(shí)現(xiàn)。從預(yù)分解窯生產(chǎn)工藝誕生的第一天起，人們就在謀求生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化，從原料開采直到水泥出廠，引入了幾十個(gè)儀表自控調(diào)節(jié)回路。遺憾的是，大家在這方面費(fèi)了不少勁，花了不少錢，但直到今天，仍然很不理想。  

我國水泥工業(yè)在幾十年的產(chǎn)業(yè)升級后，幾乎全部采用了新型干法生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了中央控制室的DCS集散系統(tǒng)操控，相比于其他很多行業(yè)，自動(dòng)化水平應(yīng)在工業(yè)領(lǐng)域居于前列。但是應(yīng)該看到，雖然我們花錢裝備了幾十個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，努力提高著自動(dòng)化水平，但實(shí)際生產(chǎn)中仍多以手動(dòng)人工調(diào)節(jié)為主。為什么會(huì)這樣呢？我們不妨就以大家認(rèn)為非常重要的“預(yù)熱器C5旋風(fēng)筒出口溫度自控調(diào)節(jié)回路”展開一下討論。  

自控調(diào)節(jié)回路認(rèn)為，出C5旋風(fēng)筒的氣體，是窯尾廢氣和分解爐廢氣混合后的氣流。其溫度高低，一則反應(yīng)C5旋風(fēng)筒入窯物料的分解率，二則反應(yīng)分解爐內(nèi)的燃燒狀況，是一個(gè)非常重要的特征參數(shù)。這一點(diǎn)值得肯定。  

隨著窯尾氣體的變化及物料量的波動(dòng)，出C5旋風(fēng)筒氣體的溫度勢必會(huì)波動(dòng)。通過調(diào)整分解爐的喂煤量來調(diào)節(jié)分解爐的廢氣溫度，便可保持C5旋風(fēng)筒出口溫度的相對穩(wěn)定。用尾煤滯后跟蹤一個(gè)引起溫度波動(dòng)的未知變量，這是難以實(shí)現(xiàn)的。  

實(shí)踐證明，這個(gè)回路在燒成系統(tǒng)、特別在燒成系統(tǒng)出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，幾乎沒有作用，甚至起副作用。問題出在哪兒了呢？仔細(xì)分析便會(huì)發(fā)現(xiàn)，影響“C5旋風(fēng)筒出口氣體溫度”的因素，并不只是一個(gè)“分解爐的喂煤量”，還有諸如系統(tǒng)的喂料量、物料的易燒性、系統(tǒng)的通風(fēng)量等等，但由于自動(dòng)化的能力有限，又無法關(guān)聯(lián)這么多影響因素。  

07智能水泥廠的官方概念  

2015年1月30號工信部發(fā)布的《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃》，基本給出了一個(gè)智能水泥廠的概念。有幾條比較明確，智能工廠的優(yōu)勢值得肯定，但是智能化依然只是一個(gè)工具，為我們提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)效率，縮短制造周期，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低資源浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本而已，依然離不開人的管理。  

為什么這么說？2018年6月29號，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)人工智能研究院院長張鈸提醒道：人非常聰明，很理性、很靈活，最大的優(yōu)點(diǎn)是“雖然小錯(cuò)不斷、但是大錯(cuò)不犯”；而計(jì)算機(jī)很笨、很認(rèn)真，最大的缺點(diǎn)是“小錯(cuò)不犯，一犯就犯大錯(cuò)”，這是決策系統(tǒng)的大忌！所以，人工智能不可能超越人類。  

原理上，人工智能的特征是自我學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的原理是因果認(rèn)知，認(rèn)知的理念是再現(xiàn)的頻次越高越認(rèn)為真理，人工智能有感無知、只認(rèn)重復(fù)，但事實(shí)上重復(fù)的再現(xiàn)幷不一定就是真理，“謊言說一萬遍還是謊言”，這就是人工智能的局限性；  

人類有判別真假、識別環(huán)境的能力，而人工智能沒有，所以不可能超越人類。  

三，智能水泥廠建設(shè)的現(xiàn)實(shí)路線  

01行動(dòng)起來更加重要  

中國的水泥行業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模，從1996年4.9億噸拿下世界第一后，就一路領(lǐng)先到現(xiàn)在，規(guī)模不可謂不大；工藝技術(shù)，已經(jīng)對國內(nèi)引進(jìn)的生產(chǎn)線進(jìn)行了大量改造，并且在國際上也得到認(rèn)可；裝備質(zhì)量，已經(jīng)在國外建設(shè)投產(chǎn)了多條生產(chǎn)線，包括世界單線規(guī)模最大的12000t/d生產(chǎn)線，與國外的差距也在縮小。  

但看看我們的勞動(dòng)生產(chǎn)率，卻還存在較大的差距。5000t/d單線用工多數(shù)還在200人左右，先進(jìn)水平的也在100人左右。而泰國同等規(guī)格的“老城堡”水泥廠，每班只有3個(gè)人，如此高的生產(chǎn)效率，除了可靠的裝備以外，主要體現(xiàn)在自動(dòng)化和智能化方面。我們已經(jīng)是水泥大國，但還很難說是水泥強(qiáng)國，在智能化方面也還有差距。  

華為已經(jīng)給我們帶了頭，并給我們奠定了基礎(chǔ)優(yōu)勢，中國水泥在智能化方面必須迎頭趕上，而且要引領(lǐng)世界，不能再走引進(jìn)、提高的老路了。引領(lǐng)者可以制定有利于自己的游戲規(guī)則，被打壓者就會(huì)付出慘痛的代價(jià)。水泥行業(yè)在這方面是深有體會(huì)的。  

曾記否，在引進(jìn)技術(shù)和裝備上，中國的水泥行業(yè)付出了多大代價(jià)：比如一個(gè)燃燒器，國外產(chǎn)品需要200萬，國產(chǎn)的只要20-40萬；比如在線分析儀，國外以前賣400萬，現(xiàn)在賣300萬，國產(chǎn)的只要200萬。外國就因?yàn)榧夹g(shù)領(lǐng)先，賺取我國的高額利潤。  

早在2015年1月30號，工信部發(fā)布的《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃》就對水泥行業(yè)提出了明確要求：為了縮小我國水泥行業(yè)在智能化方面與國外的差距，在水泥行業(yè)選取2～3家先進(jìn)企業(yè)，建設(shè)基于自適應(yīng)控制、模糊控制、專家控制等先進(jìn)技術(shù)的智能水泥生產(chǎn)線；到2018年，要建成一批生產(chǎn)裝備智能、生產(chǎn)過程智能、生產(chǎn)經(jīng)營智能的智能化工廠。  

按照以上進(jìn)度和質(zhì)量要求，我國水泥行業(yè)顯然已經(jīng)慢了。個(gè)人認(rèn)為，進(jìn)度上慢了，與大環(huán)境有關(guān)，智能工廠牽涉到方方面面，特別是嚴(yán)重依賴的物聯(lián)網(wǎng)還不具備；質(zhì)量上差點(diǎn)，也是因?yàn)楹芏鄺l件還不具備，任何事物都有個(gè)發(fā)展完善的過程。  

本就應(yīng)該先從智能化水泥廠做起，能做多少是多少，逐步向智能水泥廠趨近。  

大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)是在迭代跟進(jìn)的，就像汽車和公路一樣，它是互相促進(jìn)的。需要強(qiáng)調(diào)的是，“智能化工廠”并不完全等同于“智能工廠”，這要看你“化”到什么程度。但要看到：兩者并不矛盾，方向一致、目標(biāo)相同，智能工廠都是逐漸“化”過來的。比如，智能化離不開大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)離不開物聯(lián)網(wǎng)，都需要相互依存、迭代跟進(jìn)、滾動(dòng)發(fā)展。先在“化”中起步，然后再完善、提高。這是一條更切合實(shí)際的道路。  

02生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)化.  

看似簡單的水泥工藝，其過程包含有大量的物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)以及物理化學(xué)反應(yīng)，囊括了地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、巖相學(xué)、流體學(xué)、燃燒學(xué)、熱傳導(dǎo)、結(jié)晶學(xué)等等學(xué)科，要使整個(gè)過程處于受控狀態(tài)，按照我們設(shè)計(jì)的P-T-t軌跡（礦物學(xué)術(shù)語）運(yùn)行，不但需要維持物料的量和質(zhì)的均衡穩(wěn)定，而且必須維持好各系統(tǒng)、各工序、各個(gè)特征參數(shù)的穩(wěn)定。  

關(guān)于采購、倉儲、銷售、運(yùn)輸、質(zhì)量、管理等智能系統(tǒng)，在水泥行業(yè)相較實(shí)體的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)步要快，這幾年的智能化進(jìn)步也主要體現(xiàn)在這些方面，這里就不再贅述，重點(diǎn)討論相對薄弱的生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化問題。對于水泥生產(chǎn)中的控制操作，可以是人工手動(dòng)的，也可以是儀表自控的，但最好是智能程控的。因?yàn)樽兓療o時(shí)不在，調(diào)節(jié)無時(shí)不需，人的精力和經(jīng)驗(yàn)又是有限的，自動(dòng)化又擔(dān)負(fù)不了如此復(fù)雜的問題，智能化就成為最佳選擇。  

分析其前任自動(dòng)化成效不大的原因，仍以大家最關(guān)注的“C5出口氣體溫度自控調(diào)節(jié)回路”為例：自動(dòng)化建立的數(shù)學(xué)模型為：“分解爐的喂煤量”＝＞“C5出口氣體溫度”，（注：A=>B為邏輯學(xué)符號，表示命題A與B的閏涵關(guān)系）。實(shí)踐證明，這個(gè)控制回路的作用不大，有時(shí)甚至起副作用。主要是受自動(dòng)化能力限制，因變量選取太少，調(diào)節(jié)模型建立得過于簡單。  

而智能化有足夠的能力，完全可以模仿人類的智能，建立一個(gè)多變量調(diào)節(jié)模型：分解爐的喂煤量＝＞∑（C5出口氣體溫度，系統(tǒng)生料喂料量，生料KH、SM、細(xì)度，窯灰喂入量，預(yù)熱器各級（包括分解爐、后窯口）的溫度、壓力，C1出口、分解爐出口、后窯口的O2、CO、NOX，煤粉的熱值、揮發(fā)份、細(xì)度、水分，二次風(fēng)溫度、三次風(fēng)溫度、三次風(fēng)閘板開度……）  

總之，只要你能想到的因素就只管往閏含變量里加，然后進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)不同的相關(guān)系數(shù)給予各變量不同的調(diào)節(jié)權(quán)重，各變量對于喂煤調(diào)節(jié)量的代數(shù)和，便是分解爐喂煤量的調(diào)節(jié)量。  

相關(guān)性分析并不復(fù)雜，用程序來做更是小菜一碟。不僅可以從初始的統(tǒng)計(jì)分析開始，設(shè)定初始的調(diào)節(jié)權(quán)重，而且要每時(shí)、每天、每月、每年的一直做下去，以適應(yīng)各種因素的變化。自主化適應(yīng)變化，為什么要設(shè)計(jì)變化？就是它時(shí)刻在關(guān)注著各種變化.為了適應(yīng)各種因素的新情況、新變化，按“先入先出的原則”設(shè)定滾動(dòng)記錄最近10天數(shù)據(jù)、、并進(jìn)行相關(guān)性分析。根據(jù)最新的分析結(jié)果及時(shí)地調(diào)整調(diào)節(jié)權(quán)重分配，使其在不斷地循環(huán)調(diào)整中趨于合理化，效果就會(huì)越來越好。實(shí)際上，這種自動(dòng)調(diào)節(jié)回路已經(jīng)是智能調(diào)節(jié)回路了。  

生產(chǎn)系統(tǒng)需要調(diào)控的參數(shù)很多，由于時(shí)間關(guān)系，這里僅選了這幾年大家非常重視的、已經(jīng)做了不少工作的“預(yù)熱器C5旋風(fēng)筒出口溫度自控調(diào)節(jié)回路”進(jìn)行了展開分析，其他參數(shù)的調(diào)控可以比照優(yōu)化。進(jìn)一步放開講，智能水泥廠離不開大數(shù)據(jù)、智能化、物聯(lián)網(wǎng)，這些都離不開5G平臺。雖然目前還沒有這個(gè)平臺，但我們將在世界上首先擁有這個(gè)平臺，我們的智能化現(xiàn)在就應(yīng)該為利用好這個(gè)平臺作好準(zhǔn)備。  

接著C5出口氣體溫度的波動(dòng)討論，還有如下因素關(guān)聯(lián)：煤質(zhì)波動(dòng)——煤粉制備（細(xì)度）——原煤進(jìn)廠（可燃性、易磨性）——供煤點(diǎn)（煤礦）——煤層煤量波動(dòng)——喂煤系統(tǒng)——煤粉制備（流動(dòng)性）——煤粉質(zhì)量（細(xì)度、水分）——原煤變化——供應(yīng)煤礦——煤層變化。  

如果建立了大數(shù)據(jù)，這些關(guān)聯(lián)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能及時(shí)量化出來；如果建立了物聯(lián)網(wǎng)，這些量化出來的變化，就能及時(shí)的得到層層傳遞，就能給燒成智控留出預(yù)知時(shí)間、提前采取相應(yīng)的對策，最終減小甚至避免窯況波動(dòng)。  

所以說，智能制造不是花架子，可以給制造企業(yè)帶來生產(chǎn)效率的大幅度提高、資源綜合利用率的大幅度提升，研制周期的大幅度縮短、運(yùn)營成本的大幅度下降、產(chǎn)品不良品率的大幅度下降。智能化是我國水泥工業(yè)由大變強(qiáng)的“彎道超車”機(jī)會(huì)，是水泥工業(yè)在新常態(tài)下的必走之路。  

所以說，中國水泥不僅是大，而且會(huì)強(qiáng)，走對了路，就能引領(lǐng)世界水泥工業(yè)。  

03不妨先從數(shù)智化基礎(chǔ)做起  

水泥行業(yè)智能工廠建設(shè)是一個(gè)龐大的工程，目前國內(nèi)外的情況差不太多，尚處于起步階段，控制原理尚需要突破、大數(shù)據(jù)還需要積累。“智能水泥廠”在概念上還不準(zhǔn)確、在技術(shù)上還不成熟，不一定就要一步到位、建設(shè)嚴(yán)格意義上的智能水泥廠。把目標(biāo)定的過高，反而會(huì)欲速不達(dá)！  

智能工廠是建立在可靠的裝備、成熟的工藝、穩(wěn)定的生產(chǎn)、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測計(jì)量之上的技術(shù)，裝備、工藝、監(jiān)測、計(jì)量這些基礎(chǔ)的東西，不僅是智能工廠的必須，對提高現(xiàn)有企業(yè)的運(yùn)營水平也是卓有成效的。如果這些條件不具備，在建設(shè)真正的智能工廠以前，不妨先在這幾方面給予完善提高，特別是一些成熟的在線監(jiān)測計(jì)量控制系統(tǒng)。  

近年正在推向市場的在線監(jiān)測控制產(chǎn)品主要有：“原料成分、煤質(zhì)檢測、生料粒度、入窯成分、入窯分解率、出窯游離鈣、窯尾廢氣成分、水泥碳硫、水泥力度、水泥比表面積等?！蹦芗皶r(shí)準(zhǔn)確的提供這些數(shù)據(jù)，既是現(xiàn)有生產(chǎn)的需要，也可為建設(shè)智能水泥廠準(zhǔn)備大數(shù)據(jù)支撐，有條件者不妨先在這方面突破。  

需要提醒的是，目前智能工廠的建設(shè)在運(yùn)輸和管理上已經(jīng)取得了一定的成績，這是應(yīng)該給予肯定的良好開端，但在生產(chǎn)工序上還差的很遠(yuǎn)。對這一點(diǎn)必須要有充分的認(rèn)識，因?yàn)楣S的主體就是生產(chǎn)，最終不能避重就輕！  

企業(yè)不能為了“智能制造”而智能制造，應(yīng)該以智能、協(xié)同、綠色、安全發(fā)展為突破口，以“提高生產(chǎn)效率和能源效率，縮短和降低產(chǎn)品的研制周期，降低運(yùn)營成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量”為目標(biāo)，本著長遠(yuǎn)規(guī)劃、逐步實(shí)施、重點(diǎn)突破的原則，先對整個(gè)制造業(yè)進(jìn)行逐步的升級改造?，F(xiàn)實(shí)路線是：先行建設(shè)“智能化水泥廠”，再逐步的化為“智能水泥廠”。