水泥工廠智能化建設(shè)

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(yè)是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國防等工程，為改善人民生活、促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和提升國防安全起重要作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度放緩，水泥需求也呈現(xiàn)出下降趨勢。因此如何提質(zhì)增效、高質(zhì)量發(fā)展，是水泥企業(yè)面臨的新課題。

水泥工廠智能化建設(shè)近幾年來在水泥行業(yè)陸續(xù)進(jìn)行了一些試點(diǎn)和應(yīng)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(shè)是循序漸進(jìn)、不斷提升、不斷完善的過程，是伴隨著工藝技術(shù)、裝備技術(shù)、控制技術(shù)、管理要求、大數(shù)據(jù)及人工智能的發(fā)展而不斷提升的。

1 水泥產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

建設(shè)水泥產(chǎn)業(yè)智能化必須結(jié)合水泥產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）原料、產(chǎn)品及配料特征。

（2）水泥銷售及生產(chǎn)計(jì)劃管理。

（3）設(shè)備管理及備品配件管理。

（4）批號(hào)跟蹤與管理。

（5）質(zhì)量管理與生產(chǎn)過程緊密集成。

（6）能源消耗(煤、電、氣、水等)在企業(yè)產(chǎn)品成本中占比較大。

（7）管控一體化的迫切需求。

（8）水泥企業(yè)的物流組織特點(diǎn)等。

2 智能化水泥工廠

水泥產(chǎn)業(yè)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。智能化水泥工廠是水泥產(chǎn)業(yè)智能制造的主要載體，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，打通企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營全流程，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到銷售，從設(shè)備控制到企業(yè)資源管理所有環(huán)節(jié)的信息快速交換、傳遞、存儲(chǔ)、處理和無縫智能化集成。

3 數(shù)字化水泥工廠

水泥工廠的數(shù)字化建設(shè)涵蓋了從水泥工廠的設(shè)計(jì)、建造到生產(chǎn)運(yùn)營的全面數(shù)字化應(yīng)用，其基本建設(shè)內(nèi)容包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)字模型、數(shù)據(jù)管理、數(shù)字化運(yùn)維等多個(gè)方面，以數(shù)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(shù)字化工廠數(shù)字主線。

在設(shè)計(jì)階段，通過數(shù)字化的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，完成水泥工廠的工藝、電氣自動(dòng)化、水、暖通、設(shè)備、土建、結(jié)構(gòu)等協(xié)同設(shè)計(jì)，形成標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及可視化3D數(shù)字模型；要求保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)用性、有效性、代表性、價(jià)值性、時(shí)效性、完整性、數(shù)據(jù)質(zhì)量及數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，具體的數(shù)據(jù)表現(xiàn)為直接數(shù)據(jù)、視覺數(shù)據(jù)及文本數(shù)據(jù)等。

在建造階段，基于數(shù)字化管理平臺(tái)開展項(xiàng)目建設(shè)過程全覆蓋的項(xiàng)目管理，工程各參建方協(xié)同參與工廠的建造，確保工廠建設(shè)的安全、高效，高質(zhì)量交付。

在運(yùn)維階段，通過BIM模型可視化和數(shù)據(jù)集成化特性，建設(shè)數(shù)字化工廠運(yùn)維平臺(tái)，對整個(gè)工廠進(jìn)行數(shù)字化模擬，在此基礎(chǔ)上建設(shè)基于數(shù)字化模型的人員管理、安全管理、檢修及巡檢管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理等功能應(yīng)用，建立水泥工廠全方位三維一體化管理體系，實(shí)現(xiàn)工廠構(gòu)件數(shù)字化、設(shè)備數(shù)字化、工藝過程數(shù)字化、生產(chǎn)管理數(shù)字化，建立數(shù)字化、可視化、高效率的工廠運(yùn)維新模式，提升工廠精細(xì)化管理能力，提高生產(chǎn)管理效率和經(jīng)濟(jì)效益，支撐水泥工廠未來發(fā)展。

4 智能化水泥工廠建設(shè)概要

根據(jù)水泥的行業(yè)特點(diǎn)及智能化的建設(shè)要求，智能水泥工廠建設(shè)主要包括智能規(guī)劃、智能控制、智能物流、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)等方面，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程質(zhì)量管控、生產(chǎn)過程能耗管控、生產(chǎn)過程成本管控，達(dá)到生產(chǎn)裝備智能、生產(chǎn)過程控制智能及管理智能的建設(shè)目標(biāo)。

未來智能化水泥工廠的建設(shè)可大幅改善勞動(dòng)條件、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品能耗、提升管理效能、提高生產(chǎn)過程可控性，最重要的是借助于信息化技術(shù)打通企業(yè)的各個(gè)流程，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售各個(gè)環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源的整合優(yōu)化和提高，從而進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)數(shù)字化、智能化，水泥行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的研發(fā)應(yīng)用尤為重要，水泥行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是承載水泥行業(yè)數(shù)字化、智能化建設(shè)的重要基礎(chǔ)?；谄脚_(tái)的大數(shù)據(jù)能力，以“模型+深度數(shù)據(jù)分析”模式在設(shè)備運(yùn)維、能耗管理、質(zhì)量管控、工藝尋優(yōu)等場景應(yīng)用，圍繞“強(qiáng)化數(shù)據(jù)、創(chuàng)新模式”重點(diǎn)聚焦高價(jià)值應(yīng)用。借助平臺(tái)提升數(shù)字化分析決策能力，布局兩大類高價(jià)值應(yīng)用：一是對特定場景進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)分析挖掘，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)、管理等場景的深層次優(yōu)化和服務(wù)增值，優(yōu)化設(shè)備或設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)營等具體環(huán)節(jié)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上借助平臺(tái)增強(qiáng)能力。二是打通供應(yīng)鏈并疊加一定程度的數(shù)據(jù)分析，提升企業(yè)管理效能與決策水平。

5 水泥行業(yè)智能化建設(shè)發(fā)展預(yù)測

5.1 基礎(chǔ)改造與提升

（1）圍繞“環(huán)保、增產(chǎn)、減員、提質(zhì)、節(jié)能、降耗”為主要目標(biāo)的技術(shù)裝備改造，涉及礦山、預(yù)熱器、篦冷機(jī)、磨系統(tǒng)等系統(tǒng)改造及節(jié)能降耗產(chǎn)品的應(yīng)用。

（2）圍繞智能化實(shí)施條件的改造：包括原燃料的處理、儀器儀表、自動(dòng)化控制等。

5.2 基礎(chǔ)智能化建設(shè)

（1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及信息安全建設(shè)。

（2）數(shù)字化礦山的初步應(yīng)用。

（3）智能生產(chǎn)、智能管理等信息化層面的規(guī)劃實(shí)施。

（4）在線質(zhì)量控制設(shè)備的建設(shè)使用。

（5）局部智能化場景的應(yīng)用，如優(yōu)化控制、智能識(shí)別、在線診斷等初步應(yīng)用。

（6）遠(yuǎn)程運(yùn)維及遠(yuǎn)程維護(hù)的初步應(yīng)用。

（7）部分自動(dòng)化裝備如自動(dòng)插袋、裝車系統(tǒng)、自動(dòng)抓斗、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室等。

5.3 局部智能化應(yīng)用

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及與水泥工廠的場景深度結(jié)合，局部智能化場景得到初步應(yīng)用。

6 結(jié)語

鑒于當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)制訂、技術(shù)裝備、人才需求、大數(shù)據(jù)技術(shù)及人工智能等諸多條件制約，智能化水泥工廠的建設(shè)目前尚處于初級階段，距離實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自感知、自學(xué)習(xí)、自控制、自決策、自執(zhí)行的智慧工廠尚有很大距離，因此，為了能夠早日實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、綠色化、高端化的水泥工廠，還需大家共同努力。