3月15日，由中國水泥網主辦的“2019中國水泥產業峰會暨TOP100頒獎典禮”在杭州召開！此次會議以“與改革開放同行 共創大時代”為主題。峰會為智能制造提供專場，供業內人士交流。中國中材國際工程股份有限公司（南京）穆加會從以下四個方面對水泥產業智能制造相關技術展開探討。

　　一、水泥產業智能制造及智能化水泥工廠

　　水泥產業智能制造是當下水泥產業轉型升級的大革命。它是新一代信息通信技術與先進制造技術的深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自控制、自決策、自執行等功能的新型生產方式。

　　智能化水泥工廠是水泥產業智能制造的主要載體。智能化水泥工廠建設主要包括從智能規劃開始，涵蓋了智能控制、智能管理、智能物流、智能分析和智能服務等方面內容，通過智能化水泥工廠的建設，以此來實現水泥產業的智能制造。

　　1、智能規劃

　　智能規劃即通過完成生產過程數據及相關管理數據的采集，實現網絡聯通、數據互通及業務打通，從而消除信息孤島，實現智能化水泥工廠數字化設計，為大數據分析奠定基礎條件。

　　2、智能控制

　　智能控制即結合工藝設計、電氣自動化設計、水、暖通等專業設計要求，實現了質量控制要求、DCS系統控制要求、智能設備選擇、智能傳感及智能檢測應用、專家優化等多種技術的綜合設計，是實現提質、增效、降耗的重要措施。

　　3、智能管理

　　智能管理涵蓋采購、銷售、生產管理、能源管理、質量管理、設備管理、庫存管理、備品備件、礦山、移動發布等。可提升勞動生產率、降低管理成本。

　　4、智能物流

　　智能物流系統即通過采購、銷售、質量、控制及財務的智能化無縫集成，實現地磅房無人值守，減少水泥廠由于人員或流程的因素出現的作弊現象和操作問題。既提高了稱重效率又提高了企業的經濟效益。

　　5、智能分析

　　多維度智能分析包括生產主題、庫存主題、質量主題、設備主題、供應主題、銷售主題、能源主題等。

　　1）、生產主題：生產完成率及排名、生產主要經營指標對標、生產質量日、月報表、熟料生產能耗分析、水泥生產能耗分析、維修費用分析、績效考核。

　　2）、庫存主題：原料庫存、生產庫存、熟料庫存、水泥庫情況。

　　3）、質量主題：生產過程化驗、燃料化驗、物檢、出廠水泥化驗、自動生成各類分析報表，包括質量日報表、SPC趨勢圖等，為生產、質量部門的決策提供依據。

　　4）、設備主題：設備臺賬、設備維修、設備保養、備品備件管理、大小修、設備監控關停機、OEE分析等綜合分析。

　　5）、供應主題：原燃材料采購完成率及經濟指標分析、備品配件完成率及經濟指標分析。

　　6）、銷售主題：銷售完成率排名表、計劃與實際銷售對比表、銷售開票平均價分析、銷售同期對比、銷售主要經濟指標分析。

　　7）、能源主題：主要經濟指標分析、成本量化分析、能耗分析、環境指標分析 。智能分析助力水泥企業經營管理決策包含且不局限于以上分析。

　　8）、智能服務：包含了生產遠程服務平臺及工業數字化智能視頻監控系統。生產遠程服務平臺改變生產運維方式及服務模式。工業數字化智能視頻監控系統對部分生產、安全等場景利用智能識別技術，自動實現預警功能，進一步減少了人工干預，提高了實時性。

　　二、智能化水泥工廠與數字化智能型控制

　　數字化智能型控制技術要求及第二代新型干法水泥示范生產線技術要求包含了數據采集、智能控制、質量控制、能源管理、信息化管理等部分智能化水泥工廠的技術要求。

　　關于崗位定員，影響崗位定員的可能因素為工廠管理模式  、智能裝備水平 、智能控制水平、信息化管理水平、人員素質。

　　三、數字化水泥工廠-元數據

　　（一）、數字工廠

　　IEC給出的數字工廠的定義是：數字工廠是數字模型、方法和工具的綜合網絡（包括仿真和3D虛擬現實可視化），通過連續的沒有中斷的數據管理集成在一起。

　　它是以產品全生命周期的相關數據為基礎，在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式，是現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物。

　　簡單來說，數字工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎的數字模型、方法和工具的綜合網絡。

　?。ǘ?、元數據

　　《國家智能制造標準體系建設指南》（2018年版）指出“元數據和數據字典標準用于規定智能制造產品設計、生產、流通等環節涉及的元數據命名規則、數據格式、數據模型、數據元素和注冊要求、數據字典建立方法，為智能制造各環節產生的數據集成、交互共享奠定基礎。”

　　根據《國家智能制造標準體系建設指南》（2018年版）文件精神，元數據指的是在智能制造產品設計、生產、流通等環節所產生的數據。

　　水泥工廠的元數據是指能夠準確反應水泥工廠的設計、工藝過程、設備、質量、生產、采購、銷售、管理等整個生產活動過程的數據要求。具體的數據表現：直接數據、視覺感知數據及文本數據等等

　　因此，如何打造智能化水泥工廠的元數據和數據字典是水泥行業面臨的一項很重要的基礎工作。

　?。ㄈ⒎椒ê鸵?/p>

　　用于獲得測量、分析、控制等水泥工業生產過程數據的手段采用智能傳感器、自動識別系統等以及非接觸式感知設備自動識別目標對象及數據采集，處理好數據采集與交換過程中的數據格式、程序接口的統一問題，確保編碼的一致性。處理好數據交互時，所使用的智能傳感器、自動識別系統、工業機器人等智能裝備的信息模型、數據字典、通信協議、接口、集成和互聯互通、優化等的技術要求，處理好智能生產過程中智能裝備之間，以及智能裝備與智能化產品、物流系統、檢測系統、工業軟件、工業云平臺之間數據共享和互聯互通的問題。

　?。ㄋ模?、智能化水泥工廠元數據

　　智能化水泥工廠元數據的實現需結合工藝、設備、電氣自動化、水、暖動、土建（建筑、結構）余熱發電等專業設計要求，采購、銷售、財務、人員等管理數據要求，結合智能傳感、智能識別、在線檢測、軟件集成等多種采集設備與產品，保證數據的實用性、有效性、代表性、數據質量及數據的關聯性。實現基礎數據的定義與規劃，是實現數字化工廠、智能化及水泥產業智能制造大數據分析的一個非常重要的基礎條件，專業設計數據和管理數據的規范化要求，對于老的水泥工廠智能化改造以及新工廠的智能化設計及相關設備的選型、采購具有非常重要的意義。另外，信息數據的數量并非是無限制的數據累積，必須保證信息數據（數據、智能識別等）的價值性、有效性和完整性。

　　建立智能化水泥工廠元數據和數據字典標準，規定水泥產業智能制造產品在設計、生產、流通等環節涉及的元數據命名規則、數據格式、數據模型、數據元素和注冊要求、數據字典，為水泥產業智能制造各環節產生的數據集成、交互共享奠定基礎。

　　中材國際（南京）已經結合工藝專業、設備專業、電氣自動化專業、水專業、暖動專業根據智能化水泥工廠的設計要求，做了初步研究，并將初步研究成果應用到了具體的設計項目中。

　　四、智能化水泥工廠的工業互聯網架構探討及案例分享

　　智能化水泥工廠網絡架構包括四個部分，分別為：Digital Twin、工業互聯網、IOT和CPS。

　　（一）、Digital Twin：數字化雙胞胎

　　數字化雙胞胎，是指以數字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現實環境中的行為，對產品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而提高制造企業產品研發、制造的生產效率?；谠萍夹g的平臺解決方案的出現，建立起了所有邊緣都與云建立聯系，開啟了“全物聯網”時代，感知無所不在、連接無所不在，數據就一定無所不在，使得“數字化雙胞胎”概念進入了工業生產云平臺解決方案。

　　西門子提出的“數字化雙胞胎”模型概念的是，基于數字模型的虛擬企業和基于自動化技術的現實企業鏡像，即“現實”與“虛擬”結合，“數字化雙胞胎”包括“產品數字化雙胞胎”、“生產工藝流程數字化雙胞胎”和“設備數字化雙胞胎”。

　　目前中國制造業正處于轉型升級的關鍵時期，通過物聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，使得中國制造競爭力得到大幅提升。未來，數字雙胞胎也可結合物聯網的數據采集、大數據處理和人工智能建模分析，實現對過去發生問題的診斷、當前狀態的評估以及未來趨勢的預測，并給予分析結果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。

　　Digital Twin是水泥行業智能制造下一步的發展方向，但是當前還是需要做好最基礎的工作。

　　（二）、工業互聯網

　　建立目前合適的智能化水泥工廠的工業互聯網網絡規劃及安全設計，真正為數據體現價值奠定基礎，避免產生信息孤島。

　　《國家智能制造標準體系建設指南》（2018年版）關于工業網絡標準要求，主要包括體系架構、組網與并聯技術和資源管理，其中體系架構包括總體框架、工廠內網絡、工廠外網絡和網絡演進增強技術等；組網與并聯技術包括工廠內部不同層級的組網技術，工廠與設計、制造、供應鏈、用戶等產業鏈各環節之間的互聯技術；資源管理包括地址、頻譜等，但智能制造中工業網絡僅包括工業無線通信和工業有線通信。

　　1.智能化水泥工廠工業互聯網架構：

　　1）、智能化水泥工廠網絡體系結構要求：實現網絡聯通、數據互通、業務打通。

　　2）、智能化水泥工廠工業互聯網規劃設計：設備層網絡、控制層網絡、管理層網絡的規劃與設計、支持TCP/IP、4G、WIFI等技術的工業網絡設備與系統。

　　3）、網絡系統的安全性措施：硬件防火墻、軟件系統授權機制、網閘

　　2.智能化水泥工廠工業互聯網案例分享：

　　1）、核心網

　　核心網位于中心機房，主要設備是互為備用的萬兆核心交換機、防火墻，核心網通過防火墻連接至業務樓的三層交換機。系統的主要服務器與核心交換機連接，包括平臺應用服務器，設備管理服務器，遠程監控服務器，能源管理服務器等。

　　核心網的另一個主要功能是對外連接辦公網絡，集團網絡以及外網。為各類客戶端對服務器的訪問提供支持。

　　2）、數據采集交換機

　　數據采集交換機位于中心機房，主要設備是千兆網交換機。主要接入生產現場區域（電氣室）的水電氣表的采集器、生產現場區域（電氣室）的設備診斷采集器、物流數據采集設備等。與核心網相連，為主要的服務器傳輸現場數據。

　?。ㄈ?、IoT：物聯網

　　IoT（Internet of things）：物聯網，是指通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。物聯網是互聯網的應用拓展，物聯網的概念已經是一個“中國制造”的概念，中國物聯網校企聯盟將物聯網的定義為當下幾乎所有技術與計算機、互聯網技術的結合，實現物體與物體之間：環境以及狀態信息實時的實時共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執行。廣義上說，當下涉及到信息技術的應用，都可以納入物聯網的范疇。物聯網具有：智能、先進、互聯的三個重要特征。

　?。ㄋ模PS：物理信息融合系統

　　CPS（Cyber-PhysicalSystem）：物理信息融合系統，是德國工業4.0（Industry4.0）中的一個非常重要的組成部分。CPS是指利用物理信息融合系統將生產中的供應，制造，銷售信息數據化、智慧化，最后達到快速，有效，個人化的產品供應。

　　工業4.0的一個關鍵點，就是“原材料（物質）”=“信息”。準確來說，是智能工廠中使用了含有信息的“原材料”，實現了“原材料（物質）”=“信息”。

　　水泥產業智能制造與智能化水泥工廠的建設要以可靠的設備、穩定的原燃材料、精確的檢測儀器、儀表和可靠穩定的自動化為基礎條件，利用元數據、物聯網、CPS等現代技術，完成傳統水泥產業的轉型升級，進而達到改善勞動條件、減少人工干預、提高產品質量、降低產品能耗、提升管理效能的目標。