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

中國(guó)水泥網(wǎng)信息中心 · 2020-09-21 15:05 留言

6月25日,中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)、智能化與裝備分會(huì)理事、中國(guó)水泥網(wǎng)高級(jí)顧問賈華平在2020中國(guó)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(shì)、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(shì)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(guó)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(chǔ)、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(jí),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(tái),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(guó)預(yù)測(cè)到2025年僅中國(guó)就有100億個(gè)設(shè)備上網(wǎng),國(guó)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(jí)。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(jí)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(shì)逼人  

智能化是大勢(shì)所趨、形勢(shì)逼人。水泥行業(yè)向來不甘落后,包括中國(guó)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(hào),安徽省水泥行業(yè)智能制造現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上,省經(jīng)信廳發(fā)出號(hào)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(hào),遵義賽德水泥有限公司,采用在線監(jiān)測(cè)和控制技術(shù),在國(guó)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(hào),“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)保控制粉塵排放≤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(shì),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(zhǎng)介紹,對(duì)于一個(gè)4000t/d熟料能力的水泥廠(相當(dāng)于國(guó)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(guó)的老城堡水泥(屬英國(guó)籃圈公司),就每班只有3個(gè)人了。其中中控室1人、現(xiàn)場(chǎng)巡檢2人。形勢(shì)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(hào),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(guó)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(cè)與傳遞)到記憶(信息的儲(chǔ)存)再到思維(對(duì)信息的邏輯化處理、對(duì)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(jiǎn)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(duì)原材料進(jìn)行加工或再加工,以及對(duì)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(guó)的工業(yè)4.0、美國(guó)的先進(jìn)制造業(yè)、英國(guó)的工業(yè)2050、日本的戰(zhàn)略創(chuàng)新創(chuàng)造、韓國(guó)的制造業(yè)創(chuàng)新3.0、印度的印度制造計(jì)劃,包括我國(guó)的中國(guó)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(shí)及理解也各不相同。  

我國(guó)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(duì)“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(shí)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(duì)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(cè)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(duì)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(cè)、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(duì)具有上述智能特征的系統(tǒng)冠以智能系統(tǒng),而對(duì)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(duì)要簡(jiǎn)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(duì)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(guó)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(jí)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(cè)、采集、傳輸、處理與儲(chǔ)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(jí)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(duì)一定的未知事件做出預(yù)測(cè),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(jí)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(jí)人工智能水平。  

06自動(dòng)化的水泥行業(yè)的局限性。  

對(duì)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(guó)水泥工業(yè)在幾十年的產(chǎn)業(yè)升級(jí)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(shì)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(duì)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(hào)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(shì)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(hào),中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)人工智能研究院院長(zhǎng)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(shí)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(guó)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(duì)國(guó)內(nèi)引進(jìn)的生產(chǎn)線進(jìn)行了大量改造,并且在國(guó)際上也得到認(rèn)可;裝備質(zhì)量,已經(jīng)在國(guó)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(guó)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(guó)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(guó),但還很難說是水泥強(qiáng)國(guó),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(shì),中國(guó)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(guó)的水泥行業(yè)付出了多大代價(jià):比如一個(gè)燃燒器,國(guó)外產(chǎn)品需要200萬,國(guó)產(chǎn)的只要20-40萬;比如在線分析儀,國(guó)外以前賣400萬,現(xiàn)在賣300萬,國(guó)產(chǎn)的只要200萬。外國(guó)就因?yàn)榧夹g(shù)領(lǐng)先,賺取我國(guó)的高額利潤(rùn)。  

早在2015年1月30號(hào),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(duì)水泥行業(yè)提出了明確要求:為了縮小我國(guó)水泥行業(yè)在智能化方面與國(guó)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(yíng)智能的智能化工廠。  

按照以上進(jìn)度和質(zhì)量要求,我國(guó)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(jiǎn)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?cè)O(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(chǔ)、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(duì)薄弱的生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化問題。對(duì)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(hào),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(jiǎn)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(jí)(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(duì)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(tái)。雖然目前還沒有這個(gè)平臺(tái),但我們將在世界上首先擁有這個(gè)平臺(tái),我們的智能化現(xiàn)在就應(yīng)該為利用好這個(gè)平臺(tái)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(duì)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(yíng)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(guó)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(guó)水泥不僅是大,而且會(huì)強(qiáng),走對(duì)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(guó)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?!爸悄芩鄰S”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(cè)計(jì)量之上的技術(shù),裝備、工藝、監(jiān)測(cè)、計(jì)量這些基礎(chǔ)的東西,不僅是智能工廠的必須,對(duì)提高現(xiàn)有企業(yè)的運(yùn)營(yíng)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(cè)計(jì)量控制系統(tǒng)。  

近年正在推向市場(chǎng)的在線監(jiān)測(cè)控制產(chǎn)品主要有:“原料成分、煤質(zhì)檢測(cè)、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。”能及時(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(jī),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(duì)這一點(diǎn)必須要有充分的認(rèn)識(shí),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(yíng)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量”為目標(biāo),本著長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、逐步實(shí)施、重點(diǎn)突破的原則,先對(duì)整個(gè)制造業(yè)進(jìn)行逐步的升級(jí)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”。  


編輯:李佳婷

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