水泥行業(yè)目前正處于新舊動(dòng)能更迭的關(guān)鍵階段，行業(yè)自動(dòng)化、智能化和信息化水平參差不齊，亟須采用融合工藝機(jī)理的智能化和信息化技術(shù)，推動(dòng)生產(chǎn)、管理和營(yíng)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。運(yùn)用人工智能和信息網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代技術(shù)，推動(dòng)水泥工業(yè)生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷模式的變革，正逐漸成為我國(guó)水泥工業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要任務(wù)。

安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司（海螺集團(tuán)）業(yè)務(wù)涵蓋水泥制造、國(guó)際貿(mào)易等六大板塊，下屬360多家子公司。進(jìn)入“十三五”時(shí)期以來(lái)，海螺集團(tuán)積極貫徹新發(fā)展理念，大力推進(jìn)“產(chǎn)能國(guó)際化、生產(chǎn)智能化、產(chǎn)業(yè)綠色化”，目前已在東南亞、歐洲、北美、非洲等地區(qū)擁有38家公司、41個(gè)項(xiàng)目、11個(gè)實(shí)體工廠，海外員工達(dá)3600多人;建成了水泥全流程智能化工廠，水泥窯協(xié)同捕集純化二氧化碳及處理城市生活垃圾、污泥、工業(yè)固廢與危廢等一批具有較大影響力的樣板工程，節(jié)能減排成效位居業(yè)界前列，綠色低碳產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷拓展，引領(lǐng)著行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的前進(jìn)方向。

海螺集團(tuán)水泥智能制造探索背景

水泥行業(yè)目前正處于新舊動(dòng)能更迭的關(guān)鍵階段，行業(yè)自動(dòng)化、智能化和信息化水平參差不齊，亟須采用融合工藝機(jī)理的智能化和信息化技術(shù)，推動(dòng)生產(chǎn)、管理和營(yíng)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(wèn)題，提高生產(chǎn)制造水平和效能，實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)“降成本、補(bǔ)短板”和跨越式發(fā)展。運(yùn)用人工智能和信息網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代技術(shù)，推動(dòng)水泥工業(yè)生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷模式的變革，正逐漸成為我國(guó)水泥工業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要任務(wù)。

面對(duì)新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，海螺集團(tuán)主動(dòng)作為，以推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步為己任，按照《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016～2020年）》等相關(guān)要求，結(jié)合三十余年在水泥行業(yè)積累的技術(shù)、管理優(yōu)勢(shì)，分析當(dāng)前行業(yè)生產(chǎn)管理現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，采用自主研發(fā)與集成創(chuàng)新相結(jié)合的方式，積極牽頭與國(guó)內(nèi)外科研院所及知名廠商的合作，運(yùn)用移動(dòng)物聯(lián)、傳感監(jiān)測(cè)、三維仿真和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)聚焦生產(chǎn)管控、設(shè)備管理、安全環(huán)保和營(yíng)銷物流等核心業(yè)務(wù)，打造以智能生產(chǎn)為核心，以運(yùn)行維護(hù)做保障和以智慧管理促經(jīng)營(yíng)的三大平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)行自動(dòng)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。

水泥是典型的傳統(tǒng)行業(yè)，也是極為典型的流程工業(yè)，生產(chǎn)模式與鋼鐵、化工非常相似。目前，水泥智能制造行業(yè)存在諸多挑戰(zhàn)，比如：?jiǎn)误w智能設(shè)備尚未普及，成系統(tǒng)的智能設(shè)備集群基本沒(méi)有組建，大多數(shù)水泥生產(chǎn)廠商尚處在自動(dòng)化+人工參與階段。針對(duì)具體問(wèn)題，海螺集團(tuán)站在推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量和持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，深入挖掘水泥生產(chǎn)管理的痛點(diǎn)，利用信息及智能化技術(shù)，采用自主與聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方式，形成融合工藝智能制造系統(tǒng)，改造提升了傳統(tǒng)水泥流程行業(yè)。

海螺集團(tuán)開(kāi)發(fā)的智能平臺(tái)主要包括智能生產(chǎn)、運(yùn)行維護(hù)和智慧管理等三大平臺(tái)，其中智能生產(chǎn)平臺(tái)以數(shù)字化礦山管理系統(tǒng)、專家自動(dòng)操作系統(tǒng)、智能質(zhì)量控制系統(tǒng)為核心。運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)以設(shè)備管理及輔助巡檢系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)為核心。智慧管理平臺(tái)以生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)和營(yíng)銷物流管理系統(tǒng)為主。通過(guò)上述三大平臺(tái)，海螺集團(tuán)建設(shè)形成了以智能生產(chǎn)為核心，以運(yùn)行維護(hù)為保障的智慧化的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了從水泥的生產(chǎn)到發(fā)運(yùn)各個(gè)環(huán)節(jié)的融合和信息互通，創(chuàng)建了管理可視化、決策智慧化、運(yùn)行自動(dòng)化、故障預(yù)控化、全要素協(xié)同化的智能化體系，對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。

智能生產(chǎn)平臺(tái)

該平臺(tái)下含數(shù)字化礦山智能管理系統(tǒng)、專家優(yōu)化控制系統(tǒng)、智能質(zhì)量控制系統(tǒng)和清潔包裝發(fā)運(yùn)四大系統(tǒng)。突出“以簡(jiǎn)為智、以優(yōu)為智”的特點(diǎn)，在行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)“一鍵輸入、全程智控”的生產(chǎn)模式，即只需在自動(dòng)化驗(yàn)配料系統(tǒng)中輸入熟料或水泥的品質(zhì)預(yù)控目標(biāo)，系統(tǒng)則自動(dòng)根據(jù)原燃材料信息完成生產(chǎn)配料;據(jù)此向數(shù)字化礦山智能管理系統(tǒng)下達(dá)開(kāi)采和配礦指令;專家優(yōu)化控制系統(tǒng)則按照配料參數(shù)和品質(zhì)要求在節(jié)能穩(wěn)產(chǎn)模式下自動(dòng)引導(dǎo)生產(chǎn)。進(jìn)入智能生產(chǎn)閉環(huán)后，開(kāi)采的礦石品位和終端產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)則又會(huì)由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品品質(zhì)和降低資源能源消耗的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。

與此相對(duì)應(yīng)地，以前的模式是人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)度，生產(chǎn)組織滯后，質(zhì)量波動(dòng)較大，資源利用率低。協(xié)同智能生產(chǎn)平臺(tái)通過(guò)系統(tǒng)建設(shè)礦山的三維建模，對(duì)礦山的品類實(shí)現(xiàn)了采礦在線分析、放車調(diào)度優(yōu)化管理，改變了礦山傳統(tǒng)的開(kāi)采模式，有效地提高了資源利用率和生產(chǎn)效率。

海螺集團(tuán)還開(kāi)發(fā)了專家自動(dòng)操作系統(tǒng)。水泥工業(yè)是典型的流程工業(yè)，整個(gè)的生產(chǎn)系統(tǒng)是由操作員進(jìn)行操作，存在的主要問(wèn)題是人工操作水平不足容易影響產(chǎn)品指標(biāo)的提高。另外，操作人員換班容易帶來(lái)工況及質(zhì)量波動(dòng)。隨著水泥生產(chǎn)的精細(xì)化，測(cè)控信號(hào)不斷增多，人工操作難度越來(lái)越大。由于缺乏過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)協(xié)同，人工操作偏向保守，不利于生產(chǎn)線指標(biāo)的優(yōu)化。針對(duì)這些問(wèn)題，海螺集團(tuán)按照生產(chǎn)線專家操作經(jīng)驗(yàn)、過(guò)程機(jī)理知識(shí)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析建立模型，在DCS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)的協(xié)同下，以最優(yōu)調(diào)節(jié)方式來(lái)代替之前的傳統(tǒng)操作方式。

對(duì)質(zhì)量控制系統(tǒng)，以前的方式是采用人工方式取樣、送樣、制樣和產(chǎn)品配比計(jì)算，存在化驗(yàn)室人員工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，取樣隨機(jī)性較大，樣品代表性不強(qiáng)，檢驗(yàn)和配比數(shù)據(jù)以人工方式通知中控操作員進(jìn)行操作調(diào)整，質(zhì)量控制的時(shí)效性不強(qiáng)等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，智能控制系統(tǒng)之質(zhì)量控制系統(tǒng)將材料在線檢測(cè)、過(guò)程產(chǎn)品自動(dòng)取樣檢測(cè)等融為一體，全面覆蓋公司生產(chǎn)用原料和產(chǎn)品，將檢測(cè)結(jié)果匯集到智能質(zhì)量控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了堆場(chǎng)可視化、數(shù)據(jù)化，人員勞動(dòng)強(qiáng)度下降24%，化驗(yàn)頻次提高50%。

運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)

該平臺(tái)旨在為智能生產(chǎn)平臺(tái)提供高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的運(yùn)行環(huán)境。下含設(shè)備管理及輔助巡檢系統(tǒng)、能源管理和安全環(huán)保三大系統(tǒng)。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)?！钡奶攸c(diǎn)。其中，設(shè)備管理及輔助巡檢系統(tǒng)將重大設(shè)備故障自檢測(cè)、主要設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、點(diǎn)巡檢移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)化、三維仿真全息管理四大功能全面融合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在線監(jiān)管、重大故障提前預(yù)判。通過(guò)對(duì)能源計(jì)量與監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)能源的集中與區(qū)域管控，從而使企業(yè)的能源管理由傳統(tǒng)方式，向可視化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到節(jié)約熟料燒成用煤、節(jié)約用電的效果。在安全環(huán)保管理系統(tǒng)中，安全管理圍繞事前、事中、事后三條業(yè)務(wù)主線，通過(guò)信息化手段，建立具有日常監(jiān)管、事前預(yù)警、事中救援、事后提高功能并貫穿安全管理全過(guò)程的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

智慧管理平臺(tái)

該平臺(tái)包含生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)和營(yíng)銷物流管理系統(tǒng)，旨在利用工業(yè)和商業(yè)信息化的深度融合，推動(dòng)工廠的卓越運(yùn)營(yíng)。通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各大工業(yè)智能系統(tǒng)的全面融合，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(jì)等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)全過(guò)程管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程信息化、可視化、無(wú)紙化和智慧化，使企業(yè)始終以最經(jīng)濟(jì)、最穩(wěn)定的方式生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。營(yíng)銷物流管理系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)銷售、工廠智能發(fā)運(yùn)和水泥運(yùn)輸在線監(jiān)管全面融合，實(shí)現(xiàn)工廠訂單處理、產(chǎn)品發(fā)運(yùn)、貨物流向監(jiān)控等業(yè)務(wù)流程無(wú)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(dòng)參與度以及便捷性，為客戶提供更為方便、快捷的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)公司營(yíng)銷、管理模式的創(chuàng)新和升級(jí)。

通過(guò)生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)和營(yíng)銷物流管理系統(tǒng)，海螺集團(tuán)提升了水泥智能制造的自主規(guī)劃設(shè)計(jì)和自主開(kāi)發(fā)以及實(shí)施的推廣能力，并獲得了一批具有商業(yè)價(jià)值的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

智能工廠開(kāi)發(fā)建設(shè)成效

海螺集團(tuán)以滿足企業(yè)自身經(jīng)營(yíng)管理需要為出發(fā)點(diǎn)，以提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，歷經(jīng)兩年多的時(shí)間在全椒海螺公司（下稱全椒海螺，海螺集團(tuán)在安徽省內(nèi)規(guī)劃建設(shè)的大型水泥項(xiàng)目之一）成功打造了水泥數(shù)字化礦山，集成自動(dòng)取樣、自動(dòng)制樣和采用熟料率值配料的智能質(zhì)量控制系統(tǒng)，集成在線銷售+智能發(fā)運(yùn)+物流監(jiān)控一體化銷售系統(tǒng)。

全椒海螺智能工廠投運(yùn)后，各類資源消耗下降及勞動(dòng)生產(chǎn)率提升帶來(lái)的直接效益約為1800萬(wàn)元。經(jīng)前后對(duì)比，各類能耗和污染物排放指標(biāo)顯著下降，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)集約化、智能化水平實(shí)現(xiàn)大幅提升，提高了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)制造過(guò)程信息化、可視化和智慧化。項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)建設(shè)取得了一批科技創(chuàng)新成果。預(yù)計(jì)未來(lái)在海螺集團(tuán)內(nèi)推廣每年可節(jié)約成本及創(chuàng)造效益逾十億元。

智能制造系統(tǒng)推動(dòng)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展

海螺集團(tuán)工廠水泥智能制造系統(tǒng)深入挖掘水泥行業(yè)生產(chǎn)和管理需求，融合用戶自身經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)智能化技術(shù)，有效解決了目前國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)智能系統(tǒng)之間相互獨(dú)立、數(shù)據(jù)不通的問(wèn)題，為水泥工廠帶來(lái)可觀的節(jié)能降耗和環(huán)保效益，在水泥行業(yè)及流程型工業(yè)中有較好的借鑒作用。

智能制造系統(tǒng)帶來(lái)的環(huán)保效益體現(xiàn)在多個(gè)方面：第一，水泥窯純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，可以把30%的煤300多度的熱量回收起來(lái)進(jìn)行發(fā)電，能解決生產(chǎn)線60%的電力自給。這項(xiàng)工程在全國(guó)進(jìn)行了推廣，被國(guó)家發(fā)改委列為國(guó)家十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一。第二，綠色發(fā)展項(xiàng)目利用水泥窯協(xié)同處置城市生產(chǎn)垃圾系統(tǒng)，徹底解決了生產(chǎn)垃圾處理占用、二次污染，以及固廢這一世界性難題，真正實(shí)現(xiàn)了垃圾無(wú)害化、減量化、資源化的處理。集團(tuán)自主開(kāi)發(fā)利用水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾系統(tǒng)，資源利用率比較高，是目前比較經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的環(huán)境治理方式之一。在安徽、貴州、甘肅，集團(tuán)成功推廣了70多套水泥窯協(xié)同處置系統(tǒng)，可處置城市生活垃圾150萬(wàn)噸，污泥、固廢290萬(wàn)噸，真正實(shí)現(xiàn)了水泥工業(yè)轉(zhuǎn)型的發(fā)展。海螺集團(tuán)全國(guó)有一千多條生產(chǎn)線，如果一條生產(chǎn)線可以處理10萬(wàn)噸固廢，一年就可以處理近兩億噸的固廢垃圾。所以水泥跟環(huán)保行業(yè)結(jié)合，有很大的社會(huì)價(jià)值。

此外，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，海螺集團(tuán)率先貫徹落實(shí)我國(guó)低碳發(fā)展戰(zhàn)略，在安徽蕪湖白馬山水泥廠建設(shè)了水泥窯碳捕集純化示范項(xiàng)目，為行業(yè)節(jié)能減排、綠色發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

未來(lái)三到五年，海螺集團(tuán)將繼續(xù)開(kāi)展水泥智能制造工作，進(jìn)一步深化綠色產(chǎn)業(yè)，逐步建立起一批智能化綠色水泥工廠，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)，進(jìn)而有力推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（本文根據(jù)何承發(fā)副總經(jīng)理在2019國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)專家論壇（泉州）上的演講速記稿整理而成。）