中国是全球水泥生产大国，自1985年以来，我国水泥产量已连续多年位居世界第一。2019年，水泥行业首次突破万亿营收。

2019年水泥行业数据

但经历多年的粗放式发展，我国水泥行业存在着产业链短、产品附加值低、产能严重过剩等一系列问题。2020年9月，工业和信息化部印发了《建材工业智能制造数字转型行动计划（2021-2023）》，提出将进一步加快新一代信息技术在建材工业的推广应用。作为建材工业的基础项，水泥行业的智能化、网络化、无人化改造势在必行。

HRG合肥研究院培育项目，合肥哈工智云工业技术有限公司（以下简称“哈工智云”）集聚领域内尖端科研力量，针对水泥行业发展短板，着力打造覆盖行业全业务流程、全生产要素的一站式数字化智能工厂解决方案。方案主要包括先进控制系统（APC）、设备预测性维护系统（PHM）和制造执行系统（MES）等模块，可以为客户创造一个更加智能、高效并具有高度一致性的工厂环境，实现从智能设备、智能控制、智能管理到智能经营的可持续发展，有效做到生产的自主可控、提质增效、降本节能。

水泥智能工厂架构示意图

01  先进控制系统（APC）
水泥的生产工艺可概括为“两磨一烧”，即生料制备(生料磨)、熟料煅烧(烧成)和水泥粉磨(水泥磨)。在实际生产过程中，工作人员要根据气体温度、气体成分、分解率、压力等指标，随时变换合适的喷煤量、风量、窑转速等控制参数，以保证系统的稳定运行。

而通过先进控制系统（APC）则可以有效代替人工操作，实时自主采集现场数据，根据生产状况适时调整控制参数，使产线稳定运行。先进控制系统（APC）还可根据设定目标优化整个系统，实现提产降耗、稳定质量的目标。

02  设备预测性维护系统（PHM）
据统计，在流程工业生产中，意外性停机的维修成本比计划性停机的维修成本高出约6倍，为有效规避意外性停机，数字化智能工厂解决方案中特别搭配了设备预测性维护系统（PHM）。
设备预测性维护系统（PHM）重点关注水泥产线上如磨机、辊压机、提升机等主要设备，基于数据分析和智能驱动，实现提前预警、提前防范、及时维护等功能。
03  制造执行系统（MES）
制造执行系统(MES)是连接上层企业资源计划(ERP)和底层过程控制系统(PCS)的桥梁，是智能工厂打通信息“孤岛”的关键。制造执行系统（MES）以生产为核心，通过收集大量实时数据，对突发事件进行分析处理，从而优化整个生产过程，并与计划层和控制层保持双向通信，从上、下两层获取相应数据并及时反馈处理结果和生产命令，实现生产计划调度与管理。

应用案例介绍

生料磨是水泥生产过程的重要环节，其生产质量和效率关乎整个水泥产线的效能。但在实际生产过程中，由于原材料的成分和易磨性时常变化，经常会出现较大磨机振动导致工况不稳的情况，甚至会发生机器跳停，严重影响生产的连续性和稳定性。

为了改善产线“顽疾”，中建材旗下某水泥厂选用了哈工智云的先进控制系统（APC），工作人员基于全自主可控的APC先控平台和GPC等先进控制算法，快速完成了对产线生料磨的系统辨识和模型构建。

工作人员现场分析客户工况

测试结果显示，配有“炉窑大脑”的新产线，实现了智能设定喂料量、磨机压差、料层厚度、机电流等控制变量，大大减少了故障停机的发生率，有效提高了生产稳定性。

哈工智云APC投运前后主要控制变量对比曲线

除了水泥智能工厂，数字化智能工厂解决方案同样适用于冶金、石化、消费品等其他流程工业。未来，哈工智云将持续提升产品的智能化水平，增强场景覆盖深度，为客户创造更大价值，助力流程工业智能升级、绿色发展。