安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司——

智能質(zhì)控系統(tǒng)自主研發(fā) 海螺水泥生產(chǎn)綠色低碳

一、簡(jiǎn)介

安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“海螺集團(tuán)”）組建于1996年11月7日，是我國(guó)最大的建材企業(yè)集團(tuán)之一，在全國(guó)和世界范圍內(nèi)擁有600多家子公司，資產(chǎn)總額突破3000億元，員工總數(shù)6萬(wàn)余人，控股經(jīng)營(yíng)安徽海螺水泥股份有限公司、海螺（安徽）節(jié)能環(huán)保新材料股份有限公司和安徽海螺環(huán)保集團(tuán)有限公司3家上市公司，產(chǎn)業(yè)涉及水泥制造、綠色建材、新能源和新材料、節(jié)能環(huán)保、國(guó)際貿(mào)易等多個(gè)領(lǐng)域。2022年，海螺集團(tuán)以397億美元的營(yíng)業(yè)收入名列世界500強(qiáng)企業(yè)第353位、中國(guó)500強(qiáng)企業(yè)第104位。

海螺集團(tuán)深入踐行新發(fā)展理念，堅(jiān)持綠色、智能化、國(guó)際化發(fā)展，把創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)作為發(fā)展的強(qiáng)力支撐，以質(zhì)量?jī)?yōu)先為原則，打破國(guó)外技術(shù)封鎖和壟斷。該集團(tuán)自主開(kāi)發(fā)的水泥工廠智能質(zhì)量控制系統(tǒng)及成套裝備，技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)水泥取樣、破碎、縮分、定量、檢測(cè)全流程自動(dòng)化；建立智能化配料算法模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加大資源綜合利用率，石灰石礦山開(kāi)采達(dá)到“零排廢”。水泥工廠智能質(zhì)量控制系統(tǒng)已在安徽宣城海螺水泥有限公司建成投運(yùn)，現(xiàn)正向海螺集團(tuán)下屬100多家水泥子公司進(jìn)行推廣。

二、案例背景

近年來(lái)，水泥行業(yè)全面向數(shù)字化和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型，持續(xù)推進(jìn)水泥智能工廠建設(shè)，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式，實(shí)現(xiàn)綠色低碳、提升質(zhì)量和減員增效并行發(fā)展。高效率、高精度、全自動(dòng)化的智能質(zhì)量控制系統(tǒng)成為當(dāng)下國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)生產(chǎn)的核心訴求，在這樣的市場(chǎng)需求下，國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)也開(kāi)始引進(jìn)和應(yīng)用智能質(zhì)量控制系統(tǒng)，以提升質(zhì)量管理水平。

國(guó)外品牌的智能質(zhì)量控制系統(tǒng)陸續(xù)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，設(shè)備價(jià)格昂貴、交付周期長(zhǎng)、維護(hù)成本高、服務(wù)跟不上、用戶定制化需求無(wú)法滿足等問(wèn)題逐漸暴露，導(dǎo)致其無(wú)法在國(guó)內(nèi)快速推廣。

海螺水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)工作以安徽宣城海螺水泥有限公司作為試點(diǎn)，研發(fā)多項(xiàng)具有創(chuàng)造性和先進(jìn)性的技術(shù)成果，于2020年9月正式啟動(dòng)；2021年4月開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)安裝，9月完成安裝調(diào)試進(jìn)入試運(yùn)行階段，11月份完成性能驗(yàn)收。該系統(tǒng)可以替代國(guó)外同類產(chǎn)品，為水泥生產(chǎn)企業(yè)提供自主可控、量身定制的質(zhì)量控制解決方案，提升水泥產(chǎn)品質(zhì)量，榮獲2022年建材行業(yè)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

三、主要做法

水泥是國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)原材料，水泥產(chǎn)品質(zhì)量直接影響建設(shè)工程質(zhì)量，影響國(guó)計(jì)民生。水泥產(chǎn)品質(zhì)量取決于生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制，水泥生產(chǎn)取樣分析過(guò)程管理是質(zhì)量控制的主要手段。中國(guó)水泥生產(chǎn)取樣、制樣環(huán)節(jié)工業(yè)自動(dòng)化程度低，依靠人工處理，取樣代表性低，分析精度性低，質(zhì)量管理效率低，同時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)質(zhì)量控制重視程度不夠，生產(chǎn)管理粗放，導(dǎo)致水泥產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。

隨著科技不斷進(jìn)步，自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)應(yīng)用普及，智能質(zhì)量控制系統(tǒng)在國(guó)外水泥行業(yè)已廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)取樣、送樣、制樣、分析和配料過(guò)程的無(wú)人化，提高取樣代表性和分析精度，有效提升和穩(wěn)定水泥產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量管理水平。

（一）主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)

海螺水泥智能質(zhì)量控制項(xiàng)目研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)取樣、自動(dòng)送樣，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)制樣、自動(dòng)分析，通過(guò)智能化調(diào)度來(lái)控制系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行，優(yōu)化樣品輸送路徑和樣品分析優(yōu)先級(jí)。分析數(shù)據(jù)上傳到配料控制系統(tǒng)后，通過(guò)優(yōu)化算法自動(dòng)配料，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量控制的自動(dòng)化、無(wú)人化。此外，該項(xiàng)目研發(fā)出一種高效固體粘接劑，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)“采、送、制、化、配”等關(guān)鍵質(zhì)量管控環(huán)節(jié)全流程智能化。

項(xiàng)目經(jīng)權(quán)威專家鑒定，研究成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新如下：

一是開(kāi)發(fā)石灰石、原煤、輔材三維堆場(chǎng)模型，記錄原燃材料堆取行為及跨帶分析儀提供的噸位、品位等信息，便于實(shí)時(shí)查看堆料機(jī)位置及對(duì)應(yīng)料層斷面原燃材料質(zhì)量分布，使堆場(chǎng)物料透明化、數(shù)據(jù)化，指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。

二是開(kāi)發(fā)自動(dòng)取樣系統(tǒng)、樣品輸送系統(tǒng)、中央實(shí)驗(yàn)室分析系統(tǒng)，完成自動(dòng)取樣、自動(dòng)縮分、自動(dòng)輸送、自動(dòng)制樣、自動(dòng)分析、自動(dòng)配料，最終實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)取樣、制樣、分析全流程自動(dòng)化、無(wú)人化。

三是開(kāi)發(fā)煤粉自動(dòng)取樣系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離煤粉樣品輸送接收系統(tǒng)，在保證煤粉取樣環(huán)境安全的前提下，自動(dòng)取樣、自動(dòng)縮分、自動(dòng)輸送，實(shí)現(xiàn)煤粉取樣送樣環(huán)節(jié)的無(wú)人化，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。此舉有效提升取樣代表性和送樣時(shí)效性，提高煤粉檢測(cè)準(zhǔn)確性，便于科學(xué)高效管理入場(chǎng)煤品質(zhì)。

四是開(kāi)發(fā)調(diào)度控制系統(tǒng)和配料控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備取樣、傳輸、制樣等系統(tǒng)所有設(shè)備協(xié)調(diào)調(diào)度和指揮。同時(shí)，將理論配料計(jì)算原理進(jìn)行編程，在系統(tǒng)中建立配方知識(shí)庫(kù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料。

五是開(kāi)發(fā)質(zhì)量管理信息系統(tǒng)，設(shè)定各工序質(zhì)量控制目標(biāo)值，通過(guò)各取樣點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)質(zhì)量控制中出現(xiàn)偏差的控制點(diǎn)反饋至窯磨專家操作系統(tǒng)進(jìn)行工藝調(diào)整糾偏，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制數(shù)據(jù)共享與閉環(huán)管理；統(tǒng)計(jì)分析出窯熟料、出磨水泥質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)與出廠產(chǎn)品對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算控制偏差值，指導(dǎo)配料目標(biāo)值的設(shè)計(jì)調(diào)整，使水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。

（二）項(xiàng)目主要成果與效益

項(xiàng)目申請(qǐng)專利53項(xiàng)、軟著12項(xiàng)，發(fā)表論文5篇，成果計(jì)劃在海螺集團(tuán)下屬100多家水泥子公司進(jìn)行推廣，目前已在安徽海螺水泥股份有限公司下屬14家公司及新疆青松建材化工（集團(tuán)）股份有限公司、山東彼那尼榮安水泥有限公司3家外部項(xiàng)目、近40條水泥生產(chǎn)線推廣應(yīng)用。該項(xiàng)目打破了國(guó)外技術(shù)壁壘和產(chǎn)品壟斷，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，促進(jìn)水泥行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)取樣分析和自動(dòng)配料，通過(guò)相關(guān)崗位合崗并責(zé)，可實(shí)現(xiàn)減員30%以上；提高取樣代表性、樣品分析時(shí)效性和準(zhǔn)確度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提升，其中出窯熟料KH合格率達(dá)到100%；系統(tǒng)投運(yùn)后，下山石灰石CaO含量同比下降0.5%，低品位石灰石搭配量同比提升30萬(wàn)噸/年，礦山資源綜合利用率達(dá)100%；質(zhì)量控制環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無(wú)人化，與水泥智能工廠其他子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通互享，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理難度；同等規(guī)模配置智能質(zhì)量控制系統(tǒng)比國(guó)外同類產(chǎn)品采購(gòu)價(jià)格降低30%，供貨和交付周期節(jié)省3個(gè)月，備品備件現(xiàn)貨供應(yīng)，并且可提供定制化設(shè)備和軟件設(shè)計(jì)方案，提供更全面的系統(tǒng)功能和更優(yōu)質(zhì)的運(yùn)維服務(wù)。

四、經(jīng)驗(yàn)啟示

海螺集團(tuán)自主研發(fā)的智能質(zhì)量控制系統(tǒng)，掌握了該領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)核心裝備、軟件和算法國(guó)產(chǎn)化替代，使該系統(tǒng)應(yīng)用自主可控，提高了國(guó)產(chǎn)化水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)的推廣應(yīng)用速度。依托水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)及研發(fā)成果，海螺集團(tuán)孵化成立上海智質(zhì)科技有限公司，主要負(fù)責(zé)對(duì)外開(kāi)展自主研發(fā)的水泥智能質(zhì)量控制業(yè)務(wù)的推廣服務(wù)等工作。

該項(xiàng)目的成功研發(fā)，打破了國(guó)外技術(shù)壁壘，提升了國(guó)內(nèi)企業(yè)高水平科技自主研發(fā)能力，有助于降低采購(gòu)和使用成本。推進(jìn)該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)企業(yè)普及應(yīng)用，將大大提升企業(yè)質(zhì)量過(guò)程控制的精細(xì)化、智能化水平，提高企業(yè)質(zhì)量管理的效率和效益，有助于穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高原材料的利用率，實(shí)現(xiàn)礦山資源可持續(xù)發(fā)展，減少能源材料消耗率，達(dá)到節(jié)能減排的要求，進(jìn)一步助力國(guó)家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略，為國(guó)家高水平科技自立自強(qiáng)作出貢獻(xiàn)。

（本報(bào)記者 王雅雯 整理）

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