中材國(guó)際：從“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”

中材國(guó)際深入踐行國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展要求，積極推進(jìn)行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，切實(shí)落實(shí)中國(guó)建材集團(tuán)周育先董事長(zhǎng)提出的數(shù)字化、智能化、綠色化、高端化水泥業(yè)務(wù)未來持續(xù)升級(jí)方向，承建了南方水泥優(yōu)化升級(jí)示范項(xiàng)目——槐坎南方日產(chǎn)7500噸熟料生產(chǎn)線。該項(xiàng)目作為中國(guó)自主研發(fā)、國(guó)際領(lǐng)先的二代新型干法示范線，代表著中國(guó)水泥行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和升級(jí)的方向。

推動(dòng)全球水泥行業(yè)智能化發(fā)展

抓住智能制造快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，立足企業(yè)實(shí)際，突出應(yīng)用主題，激發(fā)企業(yè)智能制造的積極性和內(nèi)生動(dòng)力，按照世界一流企業(yè)發(fā)展需求，務(wù)實(shí)推進(jìn)智能制造發(fā)展，把發(fā)展智能制造作為水泥行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要路徑。

槐坎南方日產(chǎn)7500噸熟料新型干法水泥生產(chǎn)線是中材國(guó)際繼蕪湖南方項(xiàng)目后，與南方水泥集團(tuán)合作的減量置換EPC項(xiàng)目，是中材國(guó)際自主研發(fā)的我國(guó)第二代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的集中體現(xiàn)。

槐坎南方項(xiàng)目于2019年1月1日樁基施工，12月23日提前點(diǎn)火烘窯，12月31日正式投料，克服了惡劣冬雨天氣等重重困難，“大干百日”、“勞動(dòng)競(jìng)賽”創(chuàng)造了當(dāng)年開工、當(dāng)年投產(chǎn)的中材國(guó)際速度，展示了中材國(guó)際的實(shí)力與水平。

槐坎南方項(xiàng)目是中材國(guó)際以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的典范，實(shí)現(xiàn)了第二代新型干法水泥技術(shù)裝備主要研發(fā)成果的工程化應(yīng)用，燒成熱耗小于每千克熟料640大卡，月均熟料電耗小于40.7度，實(shí)現(xiàn)了低能耗、超低排放、低品位原料全利用。項(xiàng)目減量置換建成后，每年節(jié)約能耗24.5萬噸，減排氮氧化物1295噸、二氧化硫194噸，減排二氧化碳168.10萬噸，降低萬元產(chǎn)值能耗0.35噸標(biāo)煤，每噸制造成本下降超過30元。

如何促進(jìn)水泥工業(yè)與數(shù)字化智能化技術(shù)在更深程度、更廣范圍、更高水平上融合發(fā)展？中材國(guó)際自主開發(fā)了公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能與服務(wù)平臺(tái)，為客戶提供全周期數(shù)字化服務(wù)，交付數(shù)字孿生工廠解決方案。綜合運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能化技術(shù)，開發(fā)了基于雙中臺(tái)MES平臺(tái)和工廠全流程生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一鍵啟停，自動(dòng)控制，AI自動(dòng)駕駛、自動(dòng)尋優(yōu)等輔助決策場(chǎng)景應(yīng)用，勞動(dòng)生產(chǎn)率顯著提高。

窯系統(tǒng)AI自動(dòng)駕駛

有抓手、有步驟推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

依托數(shù)字平臺(tái)，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)建造全過程的數(shù)字化管理，在質(zhì)量、進(jìn)度、成本、安全等方面全面完成了既定目標(biāo)，順利實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全數(shù)字化交付。

智能化、數(shù)字化已經(jīng)成為中材國(guó)際創(chuàng)新發(fā)展的革命性利器。在槐坎項(xiàng)目起始時(shí)，中材國(guó)際就采用協(xié)同三維設(shè)計(jì)BIM平臺(tái)將設(shè)計(jì)可視化，極大提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了六個(gè)月完成主體車間設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)零失誤、零返工。數(shù)字采購(gòu)實(shí)現(xiàn)了采購(gòu)流程及設(shè)備制造全過程跟蹤，信息實(shí)時(shí)反饋，供應(yīng)商在線協(xié)同，確保各種物資準(zhǔn)確無誤，可查可點(diǎn)。智慧物流實(shí)現(xiàn)了發(fā)貨包裝可視化模擬，物流全過程跟蹤，有效杜絕了錯(cuò)發(fā)、漏發(fā)。項(xiàng)目累計(jì)供貨設(shè)備逾八千臺(tái)套，零延期、零設(shè)備質(zhì)量事故。智慧進(jìn)度依托三維模型進(jìn)行精準(zhǔn)管控，通過虛擬建造、模型進(jìn)度實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度可視化管理，確保了項(xiàng)目12個(gè)月建成投產(chǎn)。智慧質(zhì)控通過手機(jī)APP協(xié)同工作，QCP與質(zhì)檢項(xiàng)自動(dòng)掛接，有效避免了錯(cuò)檢、漏檢，確保了建設(shè)質(zhì)量。智慧成本通過工程量自動(dòng)獲取，施工預(yù)結(jié)算自動(dòng)生成，確保了項(xiàng)目成本可控。智慧安全通過視頻監(jiān)控全覆蓋、車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控、人員定位實(shí)時(shí)跟蹤、掃碼巡更、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)票審批等智慧應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了零傷亡、零事故、零職業(yè)病的安全管理目標(biāo)，項(xiàng)目累計(jì)安全工時(shí)達(dá)310萬。智能化的充分運(yùn)用，催生了新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式和新動(dòng)能，強(qiáng)力助推“中國(guó)水泥智造”邁向高質(zhì)量發(fā)展。

中控室大屏

建設(shè)世界一流的智能化水泥工廠

融入多項(xiàng)自主研發(fā)創(chuàng)新成果，打造出“集約、綠色、高端、智能”的現(xiàn)代化水泥熟料生產(chǎn)基地。

槐坎南方項(xiàng)目生產(chǎn)采用石灰石、砂巖、頁巖和硫酸渣四種原料配料，Φ90m石灰石預(yù)均化堆場(chǎng)，設(shè)置了干霧抑塵裝置，改善了堆場(chǎng)內(nèi)環(huán)境。廠區(qū)大跨度廠房采用鋼結(jié)構(gòu)，優(yōu)先考慮自然采光及通風(fēng)。原料磨、風(fēng)機(jī)集群等噪聲顯著區(qū)域，考慮傳統(tǒng)砌筑墻體以及門窗洞口優(yōu)化設(shè)置，有效減少噪聲排放量。廠區(qū)局部采用吸音的建筑材料及結(jié)構(gòu)，營(yíng)造公建化造型。整體突出綠化建設(shè)，綠色植被有效遮蔽陽光，創(chuàng)造良好的微氣候。

生產(chǎn)線通過三個(gè)技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)了綠色化，即高能效低碳低氮預(yù)熱預(yù)分解熟料燒成系統(tǒng)、新一代料床粉磨生料制備系統(tǒng)、生產(chǎn)過程污染物超低排放廢氣治理系統(tǒng)，傳統(tǒng)技術(shù)裝備在節(jié)能、環(huán)保兩個(gè)方面再升級(jí)，并融入智能化、數(shù)字化在槐坎南方項(xiàng)目集成應(yīng)用，建成了新一代綠色低碳智能水泥工廠。

項(xiàng)目燒成系統(tǒng)突破傳統(tǒng)燃燒與污染控制理論，提出了多級(jí)重構(gòu)換熱、梯度燃燒和多孔介質(zhì)冷卻理論，研制出了高能效低碳低氮預(yù)分解技術(shù)及裝備，開發(fā)應(yīng)用了弱渦流高能效低阻型預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)、梯度燃燒自脫硝分解爐系統(tǒng)，高窯速、高可靠性的回轉(zhuǎn)窯，配有新型高效流量調(diào)節(jié)閥、高溫區(qū)域供風(fēng)、中置輥破前移的第四代行進(jìn)式冷卻機(jī)，綠色低碳燒成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)熱器出口溫度240——250℃，阻力低于4500Pa，自脫硝效率大于70%，冷卻機(jī)熱回收效率超過75%，燒成熱耗低于640kcal/kg熟料。

能源管控駕駛艙

項(xiàng)目粉磨系統(tǒng)攻克了新型立式組合選粉技術(shù)，開發(fā)了高能效帶立式轉(zhuǎn)子組合式選粉機(jī)生料輥壓機(jī)終粉磨技術(shù)，采用兩套—單機(jī)400t/h大型輥壓機(jī)，解決了傳統(tǒng)料床粉磨技術(shù)電耗高、效率低等問題，提高了粉磨效率，實(shí)現(xiàn)生料制備電耗低于10 kWh/t（生料），全廠生產(chǎn)電耗低于40.5 kWh/t（熟料），項(xiàng)目能耗水準(zhǔn)處于國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)。

項(xiàng)目采用了自主研發(fā)的梯度燃燒自脫硝分解爐+高效SNCR脫硝裝置+窯灰循環(huán)濕法脫硫系統(tǒng)+高效袋收塵器綜合治理技術(shù)與裝備，可實(shí)現(xiàn)窯爐廢氣排放NOx≤80mg/m³，氨逃逸≤4mg/m³，SO₂≤35 mg/m³，粉塵≤5 mg/m³，特別通過脫硫裝置及設(shè)備防腐措施攻克高硫石灰石的硫排放問題實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，達(dá)到水泥窯煙氣NOx、SO₂、粉塵的超低排放指標(biāo)，達(dá)到國(guó)際一流水平。

數(shù)字引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)智能化深度融合

開創(chuàng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地場(chǎng)景應(yīng)用，云邊協(xié)同AI賦能輔助決策，為業(yè)主提供更安全、便捷、準(zhǔn)確的智能運(yùn)維。

槐坎項(xiàng)目集成500余套設(shè)備模型、6687點(diǎn)DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、1620個(gè)能源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、1596個(gè)振動(dòng)溫度在線數(shù)據(jù)、2918個(gè)點(diǎn)檢數(shù)據(jù)、258個(gè)高清視頻數(shù)據(jù)、26個(gè)全自動(dòng)過程質(zhì)量控制數(shù)據(jù)、18個(gè)環(huán)保排放數(shù)據(jù)等，合計(jì)整合13800余項(xiàng)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)形成全流程生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)畫像。通過全面對(duì)接整合原有物流、辦公等7個(gè)存量信息化系統(tǒng)，為生產(chǎn)、設(shè)備、能源、質(zhì)量等21個(gè)新上子系統(tǒng)提供統(tǒng)一大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)支撐。多源異構(gòu)數(shù)據(jù)源的融合流動(dòng)就像這個(gè)智能工廠的眼睛，使得產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備數(shù)控化率達(dá)到96%以上、質(zhì)量數(shù)據(jù)在線采集率達(dá)到98%以上。生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集率100%，整合子系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通率100%。

生產(chǎn)線部署了全自動(dòng)化驗(yàn)室、在線/高頻質(zhì)量檢測(cè)儀器，回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)、立磨、輥壓機(jī)等主機(jī)設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、故障智能診斷和預(yù)知性維護(hù)。融合集成視頻監(jiān)控智能識(shí)別分析、設(shè)備健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)及智能分析預(yù)警、構(gòu)建全生命周期設(shè)備智能運(yùn)維平臺(tái)。生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)全流程貫通，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生工廠全鏈路的數(shù)字化貫通，關(guān)鍵指標(biāo)生產(chǎn)平穩(wěn)率提高43%以上，能耗降低1%以上。槐坎南方智能工廠率先通過云邊協(xié)同的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的直接反控和輔助決策，在AI工業(yè)大腦的算法模型迭代中，24個(gè)復(fù)雜算法不斷的強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)習(xí)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)度預(yù)測(cè)、堵料預(yù)測(cè)、斷煤預(yù)測(cè)、煅燒分析和窯況預(yù)測(cè)等復(fù)雜場(chǎng)景的預(yù)判。AI對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析做出決策并主導(dǎo)過程控制，輔以不斷完善的專家知識(shí)庫(kù)、異常工況規(guī)則庫(kù)，它正在嘗試著慢慢去替代人，進(jìn)行全天候的自主學(xué)習(xí)、自主尋優(yōu)。

槐坎南方率先使用了自主研發(fā)的基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)雙“中臺(tái)”技術(shù)，支持SaaS化部署，采用協(xié)同共建模式，探索形成南方集團(tuán)智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，信息化平臺(tái)實(shí)施周期由平均6個(gè)月減少到了2個(gè)月，后期運(yùn)維完全實(shí)現(xiàn)無代碼化，用戶方全程參與平臺(tái)建設(shè)。實(shí)施模式的創(chuàng)新促進(jìn)集團(tuán)數(shù)字化管控快速部署，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化、業(yè)務(wù)一體化和管理一體化。

中材國(guó)際的智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)質(zhì)量變革、效率變革和動(dòng)力變革的原動(dòng)力，助推著中材國(guó)際高質(zhì)量、高端化、綠色化發(fā)展?；笨材戏巾?xiàng)目的智能化、數(shù)字化實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗，提高了整體能源利用效率，深化了人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與水泥工業(yè)在裝備、工藝、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等方面的深度融合，體現(xiàn)了生產(chǎn)制造模式向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的具體轉(zhuǎn)變，對(duì)公司高質(zhì)量發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、增長(zhǎng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化，特別是公司自主研究和制定的水泥行業(yè)智能化制造標(biāo)準(zhǔn)體系和智能制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用，對(duì)水泥行業(yè)智能化發(fā)展和探索，具有示范引領(lǐng)和廣泛推廣意義。