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应用导向:水泥企业数字化转型场景探索

应用导向:水泥企业数字化转型场景探索 数智建材研究院
2024-01-06
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在先前分享的内容中,我们明确了水泥企业开展数字化转型已刻不容缓。从内外部视角来看,首先,水泥行业作为流程制造类型中成熟的基础产业,为顶层一体化开展数字化转型工作提供整体优势;其次受限于技术思路,水泥行业传统技术改造成效放缓;最后,数字化转型在助力水泥企业实现降本增效、稳健发展方面仍然有很大的发掘空间。

现阶段数字化转型价值可以总结为:水泥生产节能降耗降本、水泥产品质量保障、水泥供应链优化和水泥企业绿色低碳发展。不同价值都是基于水泥企业业务域和能力域的有效传导,即通过具体数字化转型应用场景的构建、升级和优化,进一步实现水泥行业数字化转型价值的具象化


一、生产节能降耗降本

在水泥以“两磨一烧”为核心的生产工艺过程中,涉及到原材料配比、生料磨碎、烧成工艺、水泥磨碎等多个环节,不同环节均可考虑通过物料结构优化和能耗监控优化等方式完成场景化应用,基于人工智能、物联网和大数据分析等技术,实现自动化控制、智能化管理和优化决策。例如,通过传感器监测生产设备状态,实时调整操作参数,减少能源消耗和排放,提高生产效率。

以水泥生产过程控制为例,水泥生产过程干预需要建立相应的专家优化系统,通过自动化控制、减少人员操作的方式来完成优化过程。利用已有的数据基础结合两磨一烧中不同环节的输入输出参数及控制参数,对其相关性进行综合分析,找到各个环节的控制参数与最终产品特性之间的关联关系。并与专家经验相结合,沉淀固化出基于水泥生产的经验模型。值得一提的是,专家优化系统对于生产过程中的数据分析,以及智能模型应用对生产过程控制的迭代优化,显著提升了生产系统的性能,有效地将成功经验扩展到其他生产线。

在降低能耗方面,通过全面监测水泥厂能源的使用状态,自动采集能源介质数据(水、电、煤气、蒸汽、压缩空气等),实时监测每一个能耗单元,以此展开数据库存储与能耗数据的分析与优化工作,实现过程能耗的可视化。与此同时,能耗指标趋势分析、各类其他条件的对比分析,亦能发现生产过程中不合理的能源使用方式。还可对关键能耗使用单元设置规则,如违反规则,则会实时预警。除了上述建设方法外,还可在能量流网络模型、能源平衡、系统节能理论的基础上,建立能效诊断与分析模型、能源供需预测及调度模型,从静态和动态两个方面优化完善能源的准确预测与供销平衡,以实现能源利用率大幅提升的目标。


二、水泥产品质量保障

水泥生产过程中的质量控制涉及多个环节,包括原辅料质量控制、磨碎质量控制、煅烧质量控制、成品质量控制等过程。依据对不同环节的质量监控、调整和优化等场景情况,展开数字化转型升级。结合关参数指标,发掘水泥产品的量化参数指标关联关系,助力水泥产品提高质量。

以水泥生料配料举例,水泥企业为使生产的水泥熟料符合高产、优质和低耗的要求,在建厂和生产时都要对生料原燃料进行配料计算,从而确定各物料的投料比例。针对原燃料配料计算过程中存在的多目标优化,需要在原燃料的配比求解过程中,引入更多新的计算方法和计算模型,保证求解结果符合质量要求的配比。当然,计算过程中也要考虑如何才能让成本、约束条件和多目标优化等参数,更为合理地契合其行业及企业内部的实际生产管理要求。在实际工业生产中,原材料的搭配往往需要满足多个目标率/值,且随着企业的生产需求多样化,这也使得使用智能算法对多目标优化问题逐渐成为配料领域关注的焦点。在处理多目标优化配料问题时,企业大多需要从工艺机理出发建立优化模型,选择合适的智能算法做最终求解。


三、水泥供应链优化

水泥行业具备的强区域性效应,决定了供应链管控成效。不同环节的管控,对企业而言非常重要。其中物流环节的合理管控,可以在采购、库存和生产等环节产生正向反馈,这也意味着物流环节的综合管理、信息掌握和路径优化已经成为了水泥企业提升的重要环节。同时通过物流路径规划模型和调度模型,亦可快速输出基于不同目标的个性化策略,其结果可用于调整及支撑物流体系的管理工作。

以仓储智能调度为例,通过调度看板获取生产流程、设备、能耗等信息,全面掌控一线生产状态。展开来说,仓储智能指挥调度系统能根据实际需求,提供专业的标准流程画面及个性化定制的仓储统计分析功能,可多维度展现仓储报表,实时获取生产流程、设备、能耗数据,以提高软件使用的灵活性和便捷性。不仅如此,如今水泥企业还可将调度日志、生产事故、生产方案等重要生产过程信息同步到线上操作,方便管理和维护。


四、水泥企业绿色低碳发展

工信部、发改委等部门发布《建材行业稳增长工作方案》,明确指出将推动水泥行业纳入全国碳排放权交易市场。至此,水泥企业绿色低碳工作变成了各企业需要投入资源和精力的重点方向。通过切实有效的绿色低碳工作,可以帮助企业增加碳资产方面的收入,进而直接对经济效益做出贡献。

以碳资产数字化管理为例,通过构建水泥企业的碳排放数据采集、碳排放信息核查、碳排放全流程监控和碳排放数据可视化等能力,可成功实现碳排放数据管理分析、碳核查/盘查、碳交易管理等工作。企业还能够把碳全流程可视化与数据结合起来,对碳资产全流程进行追溯,并根据所构建的数据模型,开展碳资产增资服务,以进一步指导水泥企业的生产经营活动


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数智建材研究院
数智建材研究院是由傲林科技、中建材新材料基金、南方水泥和上峰建材共同出资成立的混合所有制公司。旨在为建材行业提供成熟的技术、产品与解决方案,让数智引领材料创造。
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