水泥工厂智能化建设

刘仁越

（中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京 211100）

0 引言

水泥工业是重要的基础产业，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程，为改善人民生活、促进国家经济建设和提升国防安全起重要作用。随着我国经济发展速度放缓，水泥需求也呈现出下降趋势。因此如何提质增效、高质量发展，是水泥企业面临的新课题。

水泥工厂智能化建设近几年来在水泥行业陆续进行了一些试点和应用，取得了一些成果，但是也存在一些不足，智能化水泥工厂的建设是循序渐进、不断提升、不断完善的过程，是伴随着工艺技术、装备技术、控制技术、管理要求、大数据及人工智能的发展而不断提升的。

1 水泥产业特点

建设水泥产业智能化必须结合水泥产业特点。其特点主要体现在以下几个方面：

（1）原料、产品及配料特征。

（2）水泥销售及生产计划管理。

（3）设备管理及备品配件管理。

（4）批号跟踪与管理。

（5）质量管理与生产过程紧密集成。

（6）能源消耗(煤、电、气、水等)在企业产品成本中占比较大。

（7）管控一体化的迫切需求。

（8）水泥企业的物流组织特点等。

2 智能化水泥工厂

水泥产业智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。智能化水泥工厂是水泥产业智能制造的主要载体，以端到端数据流为基础，以网络互联为支撑，以关键制造环节智能化为核心，打通企业生产经营全流程，实现从产品设计到销售，从设备控制到企业资源管理所有环节的信息快速交换、传递、存储、处理和无缝智能化集成。

3 数字化水泥工厂

水泥工厂的数字化建设涵盖了从水泥工厂的设计、建造到生产运营的全面数字化应用，其基本建设内容包括基础数据、数字模型、数据管理、数字化运维等多个方面，以数字化、可视化的BIM模型为载体，建立水泥工厂全生命周期的数字化工厂数字主线。

在设计阶段，通过数字化的协同设计平台，完成水泥工厂的工艺、电气自动化、水、暖通、设备、土建、结构等协同设计，形成标准化、结构化的基础数据及可视化3D数字模型；要求保证基础数据的实用性、有效性、代表性、价值性、时效性、完整性、数据质量及数据的关联性，具体的数据表现为直接数据、视觉数据及文本数据等。

在建造阶段，基于数字化管理平台开展项目建设过程全覆盖的项目管理，工程各参建方协同参与工厂的建造，确保工厂建设的安全、高效，高质量交付。

在运维阶段，通过BIM模型可视化和数据集成化特性，建设数字化工厂运维平台，对整个工厂进行数字化模拟，在此基础上建设基于数字化模型的人员管理、安全管理、检修及巡检管理、设备管理、生产管理等功能应用，建立水泥工厂全方位三维一体化管理体系，实现工厂构件数字化、设备数字化、工艺过程数字化、生产管理数字化，建立数字化、可视化、高效率的工厂运维新模式，提升工厂精细化管理能力，提高生产管理效率和经济效益，支撑水泥工厂未来发展。

4 智能化水泥工厂建设概要

根据水泥的行业特点及智能化的建设要求，智能水泥工厂建设主要包括智能规划、智能控制、智能物流、智能生产、智能服务等方面，实现生产过程质量管控、生产过程能耗管控、生产过程成本管控，达到生产装备智能、生产过程控制智能及管理智能的建设目标。

未来智能化水泥工厂的建设可大幅改善劳动条件、减少生产线人工干预、提高产品质量、降低产品能耗、提升管理效能、提高生产过程可控性，最重要的是借助于信息化技术打通企业的各个流程，实现从设计、生产到销售各个环节的互联互通，并在此基础上实现资源的整合优化和提高，从而进一步提高企业的生产效率和产品质量。

为了实现水泥行业数字化、智能化，水泥行业工业互联网平台的研发应用尤为重要，水泥行业工业互联网平台是承载水泥行业数字化、智能化建设的重要基础。基于平台的大数据能力，以“模型+深度数据分析”模式在设备运维、能耗管理、质量管控、工艺寻优等场景应用，围绕“强化数据、创新模式”重点聚焦高价值应用。借助平台提升数字化分析决策能力，布局两大类高价值应用：一是对特定场景进行深度的数据分析挖掘，实现设备、生产、管理等场景的深层次优化和服务增值，优化设备或设计、生产、经营等具体环节，在现有基础上借助平台增强能力。二是打通供应链并叠加一定程度的数据分析，提升企业管理效能与决策水平。

5 水泥行业智能化建设发展预测

5.1 基础改造与提升

（1）围绕“环保、增产、减员、提质、节能、降耗”为主要目标的技术装备改造，涉及矿山、预热器、篦冷机、磨系统等系统改造及节能降耗产品的应用。

（2）围绕智能化实施条件的改造：包括原燃料的处理、仪器仪表、自动化控制等。

5.2 基础智能化建设

（1）基础网络及信息安全建设。

（2）数字化矿山的初步应用。

（3）智能生产、智能管理等信息化层面的规划实施。

（4）在线质量控制设备的建设使用。

（5）局部智能化场景的应用，如优化控制、智能识别、在线诊断等初步应用。

（6）远程运维及远程维护的初步应用。

（7）部分自动化装备如自动插袋、装车系统、自动抓斗、自动化实验室等。

5.3 局部智能化应用

随着大数据、云计算、人工智能、工业互联网平台等技术的进一步发展及与水泥工厂的场景深度结合，局部智能化场景得到初步应用。

6 结语

鉴于当前的标准制订、技术装备、人才需求、大数据技术及人工智能等诸多条件制约，智能化水泥工厂的建设目前尚处于初级阶段，距离实现系统的自感知、自学习、自控制、自决策、自执行的智慧工厂尚有很大距离，因此，为了能够早日实现数字化、智能化、绿色化、高端化的水泥工厂，还需大家共同努力。