贾华平：智能水泥厂的概念与架构

　　3月14-15日，由中国水泥网主办的“2019中国水泥产业峰会暨TOP100颁奖典礼”在杭州隆重召开！此次会议以“与改革开放同行 共创大时代”为主题。中国水泥网高级顾问、天瑞水泥原总工贾华平做《智能水泥厂的概念与架构》报告。

一，悄然兴起不可阻挡的智能化

　　20190304中央广播电视总台融媒体展示平台亮相人民大会堂，播出5G+4K两会实况；

　　20190305韩国电信公司在首尔麻浦区通过将5G网络，成功举办了首尔与洛杉矶全息图演唱会，实现了全息图人与现实人互动；

　　工信部部长苗圩 近日表示：5G牌照将很快发放，5G应用远不局限于手机， “将来20%左右的5G的设施是用于人和人之间的通讯问题，80%还是用于物与物、物和人，也就是物联网，特别是移动的物联网通讯问题。”

　　一时间“忽如一夜5G来”，第四次工业革命的浪潮已经掀起，央视近年公开报道过的无人工厂国内已有十多家。如：上海通用金桥工厂，阿里巴巴菜鸟无人仓，美的自动化空调生产线，华为荣耀东莞南方工厂，正大食品无人水饺工厂等，从尖端技术、汽车制造业、家电生产、食品加工、交通运输，都有了无人化的先例。青岛港2#码头，包括船舶的进出港，包括货物的装卸、分储、分发，实现了完全的无人化，让人无法淡定！

　　开创5G时代的呼声越来越高，工业物联网时代即将全面开启，为以智能工厂、智能运输、智能物流为主题的工业4.0打下了基础，智能工厂跃跃欲试。水泥行业也不甘落后，包括中国建材、海螺等水泥龙头企业，也开始了建设自己的智能工厂。

　　原中联水泥总工程师袁亮国指出：“智能化对水泥行业的管理包含方方面面，和人工的区别就突显在及时性、准确性上。”由他主持建设的泰安中联水泥，作为水泥行业首个工信部颁发的“2015年智能制造试点示范项目”，就实现了矿山开采智能化、生产管理信息化、生产控制自动化、生产现场无人化、生产过程可视化。

　　20190304安徽省水泥行业智能制造现场会上召开，省经信厅牛弩韬发出号召：学习全椒海螺水泥智能化工厂的建设和发展经验，提升安徽省水泥行业智能化、绿色化水平，加快智能制造、智能工厂的示范推广，助力“制造强省”建设。

　　在第四次工业革命的激烈浪潮中，我们这代人已经是逃不掉了，如何由被引入者变为参与者、甚至引领者，对创新技术、人工智能、智能工厂的探索可能将辛苦一生。

　　实际上，早在20150130工业和信息化部就发布过《原材料工业两化深度融合推进计划(2015-2018年）》，计划对水泥行业提出了明确要求：在水泥行业选取2～3家先进企业，建设基于自适应控制、模糊控制、专家控制等先进技术的智能水泥生产线，到2018年水泥行业应用优化控制系统的生产线要达到50%，建成一批生产装备智能、生产过程智能、生产经营智能的智能化工厂。

二，智能化的重要性与可控性

　　随着信息化时代来临，计算机的计算能力将大幅提高，数据已成为可转化为现实生产力的新能源。如何开采这种能源？需要依赖人工智能（AI）的力量。机械化、电气化、信息化这三次产业革命解放了人类的五官和四肢，第四次智能化产业革命将解放我们的大脑，必将带来一场更大规模、更具颠覆性的变革。

　　国务院在2015年5月下发了《中国制造2025》，将推进信息化与工业化深度融合，作为我国实施制造强国战略的行动纲领，要求加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。随后，工业和信息化部又下发了《原材料工业两化深度融合推进计划（2015-2018年）》，并对水泥工业提出了具体要求。

　　美国智库在2017年7月发表的《人工智能与国家安全》研究报告更说的透彻：认为人工智能将是国家安全领域的颠覆性力量，其影响可与核、航空航天、信息和生物技术比肩，将深刻改变军事、信息、经济领域的安全态势。

　　目前，业界普遍认为真正的人工智能尚处于发展的初级阶段，但其应用已经渗透到我们的日常生活中，比如人脸识别、刷脸支付、语音助手、无人机、服务机器人、自动驾驶和智能系统等。有专家认为，人工智能的应用将使劳动生产率提高90%，至2035年将使年度经济增长率提高一倍。

　　就工厂而言，人工智能能够代替现场的事务性控制，实现控制过程的无人参与。将控制人员解放出来，让他们更专注于优化策略，以及对重大异常工况的调度处理；克服诸如专家可遇不可求、控制人员轮换带来控制策略波动、疲劳导致的精力分散等问题，从而提高系统的稳定性，继而提高产品质量和能效。

　　除了生产领域，智能化还能渗透到企业管理的各个层面，在采购、仓储、销售、运输、质量管理、能源管理和财务管理等方面发挥作用，借助大数据和先进管控手段，给予生产经营更科学的决策依据，降低经营风险提高经营效益。

　　具体就国内的5000t/d预分解水泥线定员，目前普遍在200人左右，通过智能化经营管控，可将管理部门人员优化掉10%左右，通过场内外智能物流、智能运行生产、智能监控巡检，至少能优化掉50%左右。泰国的老城堡水泥，同样是5000t/d预分解水泥线，参与生产运行的就只有3＋3＋3＝9个人了。

　　不可能吗？20190304复刻了白岩松声音的AI记者助理已经到两会现场上岗，并且采访了它的老师白岩松，美国财经新闻网站称，中国在淘汰传统记者的路上又迈出了一大步；20190304央视的AI女主播已经正式上岗，美国KTLA5 、英国Daily Mail、“今日俄罗斯”等，多家海外媒体给予了关注。

　　人工智能正以迅雷不及掩耳之势取代人类，大致分为四个阶段：第一阶段取代蓝领，第二阶段取代白领，第三阶段取代管理者，第四阶段取代艺术家。取代蓝领工人容易理解，不大可能连艺术家都取代吧？意大利机器人钢琴师Teo现场弹奏钢琴，郎朗听后都惊呼：“机器人速度超越人类，节奏精准！”

　　那么，问题来了：智能化最终将毁灭人类吗？这倒不用担心，机器人超越我们的是智商和运算层面，而人的理解、情感、同情心、共鸣性等软实力，是机器无法取代的。未来的世界将属于具有高感性能力的一个族群，以及为事物赋予意义的人！

　　20180629中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹解释：人非常聪明，很理性、很灵活，最大的优点是“虽然小错不断、但是大错不犯”；而计算机很笨、很认真，最大的缺点是“小错不犯，一犯就犯大错”，这是决策系统的大忌！所以，人工智能不可能超越人类。

　　原理上，人工智能的特征是自我学习，学习的原理是因果认知，认知的理念是再现的频次越高越认为真理，人工智能有感无知、只认重复，但事实上重复的再现幷不一定就是真理，这就是人工智能的局限性；人类有判别真假、识别环境的能力，而人工智能没有，所以不可能超越人类。

　　但是，这不等于可以轻视人工智能。目前，人类社会已处于第四次工业革命兴起的关键时刻，大数据、智能化、物联网，必将解构、颠覆、重塑现有的社会结构，直至影响到企业的生产成本、劳动效率、环境持续、职工素质、人员构成，这是社会发展的必然趋势，我们必须抓住这次就会。中国作为世界第一的水泥大国，现在不能说我们缺少资金、没有基础了，已经没有理由落后了！

　　智能水泥厂为什么必须引领世界，不能再走引进、提高的老路了。因为谁一旦领先，就能吸引其他没有领先能力和愿望者的资金和市场，有了资金和市场的支撑，就可以进一步扩大发展优势；而一旦失去了引领机会，在资金和市场上就会受到引领者的打压，就会形成一步跟不上步步跟不上的局面。引领者可以制定有利于自己的游戏规则，被打压者就会付出惨痛的代价。

　　水泥行业在这方面是深有体会的，我们在引进技术和装备上付出了多大代价：比如一个燃烧器，原来卖我们200万，现在70万他都卖，国产的只要20-40万；比如在线分析仪，原来卖我们400万，现在卖300万，国产的只要200万，让人家赚了多少钱。类似例子举不胜举，欧美人的高福利是哪儿来的，都是吃的我们的血汗钱，都是因为他们引领了世界！我们已成为世界第二大经济体，这种情况再也不能继续下去了！　

三，什么是智能制造和智能工厂

　　1，人工智能

　　人类的“智慧”，是从感知（信息的检测与传递）到记忆（信息的储存）再到思维（对信息的逻辑化处理、对已有逻辑的因果类比），这一过程被称为“智慧”；智慧的结果（因果类比的导向作用）将产生行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”；将智慧和能力合在一起简称为“智能”，由人类创造的类似于人类智能的技术称为“人工智能”。

　　因此，人工智能应该具有这样一些特点：

　　一是具有感知能力。即具有能够感知外部世界、获取外部信息的能力，这是产生智能活动的前提条件和必要条件；

　　二是具有记忆和思维能力。即能够存储感知到的外部信息、再通过思维将信息转化为知识、累积为经验，同时能够利用已有的知识和经验对信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策；

　　三是具有学习和自适应能力。即通过与环境的交互作用，不断学习积累知识、不断的类比获得经验，使自己能够适应环境的不同变化；

　　四是具有行为决策能力。即能对外界的信息作出反应，能在逻辑的驱动下形成意愿，然后通过语言和行为把意愿表达出来。

　　2，智能制造

　　所谓“制造”，是指对原材料进行加工或再加工，以及对零部件进行装配，由此获得产品的过程；被赋予一定人工智能的制造过程被称为“智能制造”。

　　像德国的工业4.0、美国的工业互联网、中国制造2025，尽管各国家叫法不同，但其本质其实都是智能制造。有关智能制造并没有明确定义，社会各界的认识及理解也各不相同。

　　但我国的工业和信息化部、财政部联合制定的《智能制造发展规划（2016-2020年）》，对“智能制造”给出了较为明确的定义：智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

　　智能制并不单单是生产制造上的自动化、智能化，更是应用到从数据层的机器视觉、射频识别、传感器等，到网络层的物联网、大数据、云计算等，再到执行层的智能装备、机器人、3D打印等，最后形成智能工厂的制造方案。

　　03智能工厂

　　由以上工信部的定义可见，智能工厂是智能制造在整个应用层的概括。“智能工厂”涵盖：智能装备集成、计算机辅助工具、生产管理、供销系统，通过大数据、物联网、云计算实现智能化互操互控，进而实现生产资源、装备运行、工艺流程、业务流程、资金流程的动态协同配置，总体构成智能制造的工厂。

　　智能工厂具有如下特点：生产厂通过物联网获取定制，通过物联网把原料和生产设备连接起来，根据用户喜好的特性，适时多品种、小批量、定制生产，再通过物流系统发送给用户；而且产品也是智能的，可以收集用户信息通过物联网上传给生产厂，方便生产厂提供售后服务，进一步获取附加值；而且生产设备也是智能的，通过物联网实时上传数据反映自身状况，方便生产厂调剂任务和检修维护。广义的发展，每个智能工厂又可以通过物联网，将它的上游生产厂和下游生产厂连接起来，人类劳动最终被人工智能取代。

　　目前各水泥企业在经历了产能高速发展的时代后，其区域优势和装备工艺优势越来越小，加之国家对产能、环保、安全等领域的要求不断严格，仅靠加强管理已难以维持企业的核心竞争力。

　　随着国家对智能制造的大力推行，又为水泥企业提高竞争力打开了一扇窗，有远见的企业已开始向智能工厂的建设迈进。但总体上还处于探索阶段，探索就难免存在一系列误区、难免要走一些弯路，但不能因为有误区、走弯路就不去探索，搞总比不搞好。

四，智能化与自动化、机器人、无人化

　　工业化、电气化、自动化是我们推进了多年的工作，数字化、信息化、网络化在这几年也有了概念，现在又要智能化。那么，什么是智能化呢？现代社会这么多的“化”又是什么关系呢？中国人工智能学会名誉理事长涂序彦指出，“什么是智能化？目前尚缺乏明确的、公认的、科学的定义”。

　　当然，“目前尚缺乏科学的定义”，不是说我们没有一点概念，而是尚缺乏定义的“充要条件”。正因为如此，我们谈起来就比较复杂、做起来也比较模糊，但要搞智能化就回避不了这个问题，如果连什么是智能化都说不清楚，你又怎么去搞智能化呢？

　　虽然现在还不能完整的定义智能化，但可以说清什么不是智能化：自动化不等于智能化，在一定条件下自动化可以实现无人化，目前的机器人多是自动化的产物。所以，自动化、机器人、无人化都不等于智能化！

　　20171220清华大学软件学院访问学者、宝钢研究院原首席研究员郭朝晖： 智能制造尽管很热，但落地时存在很多困惑，最常见的有两种：①视野小了、未看到宏观，将注意力主要集中于设备上，把智能制造搞成自动化；②只看眼前、未考虑明天，把无人监控技术用于有人监控的场景，往往显得多余，没必要要求过高。

　　智能制造小范围看是自动化的延伸，大范围看是协同、共享、重用，再大的范围就是生产组织关系的改革。看眼前，投入产出比不大，没有多少吸引力；到明天，可能就关系到企业的存亡。

　　20180629中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹：现在的人工智能至少要满足五个条件：①确定性信息、②完全信息、③静态的、④单任务和⑤有限领域。而在这五个条件限制下，就是照章办事，不需要任何灵活性，这显然不是智能的核心，是没有理解的人工智能。[Page]

　　智能体现在推理能力上，要解决这个问题，必须加上常识库、常识推理，没有做到这一步不可能具有理解能力。而现在的人工智能基本方法有缺陷，离真正的智能还很远，我们必须走向具有理解的真正的人工智能，这是一条很漫长的路。

　　1，最近发生的一个不幸案例

　　20190310发生的埃塞俄比亚空难事故，导致149名乘客和8名机组人员遇难，与去年（20181029）发生的印度尼西亚狮航空难很有相似之处。仅管最终原因还不好妄下结论，但中国民航局、印尼交运部第二天对波音 737MAX下了暂停令。截止20190313，除美国依然在飞外，其余在用该机型的52个国家已全部停飞，欧洲甚至对其关闭了领空。

　　为什么暂停波音 737MAX的飞行，就是因为他有一套自动化控制系统是重点怀疑对象，有资深机长表示两次空难都可以归结为LOC-空中失控。印尼狮航空难已经过去了4个月，其原因已经分析得很清楚了，“飞机接收到一个显示飞机抬头的假信号，自控系统就持续给出了低头指令。机组与自控系统‘搏斗’了很长时间，最终还是发生了空难。”

　　飞机都怕失速，失速的原因大部分是机头抬得太高，紧急压机头是唯一的拯救措施。波音 737MAX在开发时采用了纠正飞机抬头的自动化安全增强系统，在机头设置了2个传感器随时监测飞机迎角，遗憾的是这套安全系统并不可靠，而且一旦误报触发了自控，由于时间紧迫，它就不管不顾外界干预自己动了起来，更要命的是驾驶员也干预不了，救命系统就这样变成了要命系统！

　　怎么会这样呢？这就是自动化的弊端--不懂综合判断、不辨真假、不会随机应变。如果不是自动化系统，而是采用智能化系统，在结合多项自变量判断是不是误报之后，再采取应变措施，就能避免这类事故，这就是智能化与自动化的区别。教训不可谓不深刻！

　　2，智能化与自动化的区别

　　自动化（Automation）：指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按规定的程序或指令，自行的检测状态、处理信息、分析判断、操纵控制，实现预期的目标。包括设备、系统、过程，均处于自动化状态。

　　智能化（Intelligent）：指利用现代通信与信息技术、计算机网络技术、智能控制技术、结合行业技术，汇集而成的针对某一个方面的应用，具有一定的人工智能或拟人智能的特性或功能。例如具有一定的自适应、自学习、自校正、自诊断、自修复、自组织、自协调等某些功能。

　　就智能化的系统和装置来说，它应该具有如下特征：

　　一是能自动完成某些任务，或在程序指导下完成预定工作；

　　二是具有进行某种复杂计算和修正误差的数据处理能力；

　　三是具有自检测、自校正、自诊断、自修复、自适应、自学习、自优化、自组织、自协调等一些“自”字功能；

　　四是便于通过标准总线组成多种装置的复杂系统，实现复杂的控制功能，并且能灵活地改变功能和扩张功能。

　　我们对具有上述智能特征的系统冠以智能系统，而对具有部分智能特征的系统冠以智能化系统。

　　总体上，智能化是自动化的高级发展，自动化是智能化的基础部分；智能化是在自动化基础上，通过引入“数字化、信息化、网络化”，实现了一些智慧和能力的高级发展。

　　自动化相对要简单的多，一般的自动化系统或装置能够根据既定指令进行操作调整，实现无人控制。自动化一般会出现对于不同情况作出相同反应的结果，就像所有的生物具有一定的遗传本能一样，多用于重复性的工作或工程中，其过程类比于数学的一元一次方程。

　　智能化是自动化的高级发展，是在自动化基础上又加入了类似于人类一样的智慧程序。智能化具有一定的学习能力，能根据外界的信息丰富自己，自主产生新的指令。智能化一般能根据多种不同情况可以作出不同的反应，就像高等动物除了本能以外还具有一定的自适应能力，其过程类比于数学的多元多次方程。

　　智能化的工作过程包括：信息的检测、采集、传输、处理与储存，指令的形成、调整与发出，指令的执行与结果的反馈，这些过程都离不开工业化、自动化、数字化、信息化、网络化这些基础，所以说智能化是一个系统工程，每一个环节都非常重要。

　　类比于人类，我们讲一个人非常“聪明”，本意是说他的脑子好用，但“聪明”的具体指向是“耳聪目明”，可见及时、准确、甚至量化的信息对“大脑”的作用是多么重要；我们说这个人“心灵手巧”，又强调了执行机构的重要性，没有理想的执行机构，再好用的脑子又有什么用呢、而且没有“巧手”的实践又如何演化出“心灵”的大脑呢？

　　3，机器人尚未到智能水平

　　目前的机器人，还只是停留在自动化水平上，实现的是机和物之间的互动工作，被限定在精准设定的工作环境中，在精确、重复性的工作上效率很高，但遇到从未执行过的新任务、没有确定性的新环境，机器人往往就“傻了”，这还不能叫人工智能。

　　起码要通过浅层学习，主要是计算机系统从大量训练样本中学习统计规律，能对一定的未知事件做出预测，取代现有蓝领的人和机之间的互动工作，才能达到初级人工智能水平。

　　最终要过深度学习，主要是构建多层的机器学习模型和海量训练数据，学习更有用的特征和因果关系。模拟人脑学习、模仿人脑解释数据、模仿人类作出判断，取代现有白领的人与人之间的互动工作，才能达到高级人工智能水平。

　　4，自动化在水泥行业的局限性

　　对于大工业生产，各种原燃材料以及各工序的工况其波动是难以避免的，各项生产控制参数的稳定、以及过程产品和成品性能指标的稳定，都需要通过及时地操作调整才能得以实现。所以，从预分解窑生产工艺诞生的第一天起，人们就在谋求生产系统的自动化，在整个水泥的生产控制中，从原料开采直到水泥出厂，引入了几十个仪表自控调节回路。

　　这些自控调节回路主要采用PID（比例--积分--微分）调节器（或类似的计算机程序）完成。将仪器仪表对特征参数的测量值与设定值进行比较，当出现偏差时，调节器利用比例、积分、微分作用生成调节值，对执行机构进行修正动作，以不断的消除偏差，使测量值与设定值保持在较高的一致上。

　　输出的变化量与偏差成比例，称之为比例作用；当有偏差输入时，输出随时间不断地上升或下降之动作，称之为积分作用；输出与偏差的变化速度成比例之动作，称之为微分作用。在实际应用中，PID三种作用相互协调，使调节过程处于最佳工作状态。遗憾的是，大家在这方面费了不少劲，花了不少钱，但直到今天，仍然很不理想。

　　我国水泥工业在几十年的产业升级过程中，几乎全部采用了新型干法生产工艺，实现了中央控制室的DCS集散系统操控、生产线全程流水生产作业，相比于其他很多行业的工业，自动化水平应在工业领域居于前列。

　　但是应该看到，虽然我们花钱装备了几十个自动调节回路，努力提高我们的自动化水平，但实际生产中仍多以手动人工调节为主。我们可以看看，在国内的上千条生产线上、每条线的几十个控制回路中，又有几个是好用的呢？

　　为了找出自动化控制系统不能有效运行的问题所在，我们不妨就以大家认为非常重要的“预热器C5旋风筒出口温度自控调节回路”展开一下讨论。

　　自控调节回路认为，出C5旋风筒的气体，是窑尾废气和分解炉废气混合后的热气流。其温度的高低，一则反应C5旋风筒入窑物料的分解率，二则反应出分解炉内的燃烧状况，是一个非常重要的特征参数。这个没错！

　　随着窑尾气体的变化及物料量的波动，出C5旋风筒气体的温度势必会波动。通过调整分解炉的喂煤量来调节分解炉的废气温度，便可保持其相对稳定，继而减少入窑物料分解率的波动，为窑的热工制度的稳定创造良好条件。这可就不一定了，用煤滞后跟踪一个引起温度波动的未知变量（除煤以外），那可就是瞎碰运气了，效果可想而知！

　　实践证明，这个自动化控制实践证明，这个回路在烧成系统、特别在烧成系统出现较大波动时，几乎是没有作用，甚至起副作用。问题出在哪儿了呢？仔细分析便会发现，影响“C5旋风筒出口气体温度”的因素，并不只是一个“分解炉的喂煤量”，还有诸如系统的喂料量、物料的易烧性、系统的通风量等等等等，但由于自动化的能力有限，又无法接纳这么多影响因素。

　　回路在烧成系统、特别在烧成系统出现较大波动时，几乎没有作用，甚至起副作用。问题出在哪儿了呢？仔细分析便会发现，影响“C5旋风筒出口气体温度”的因素，并不只是一个“分解炉的喂煤量”，还有诸如系统的喂料量、物料的易烧性、系统的通风量等等等等，但由于自动化的能力有限，又无法接纳这么多影响因素。　

五，走向智能水泥厂的技术路线

　　当今工业生产的发展方向，美国提出了“工业互联”、德国提出了“工业4.0工业4.0”、中国提出了“中国制造2025”。但无论提法有何不同，其本质是一样的，自动化的空间向上发展到智能化，向下扩展到整个工业生产的全方位、全过程。整个社会生产，将被逐个、逐步的推向智能工厂，用人工智能逐渐取代人类劳动。

　　中国的水泥行业，生产规模，从1996年4.9亿吨拿下世界第一后，就一路领先到现在，规模不可谓不大；工艺技术，已经对国内引进的生产线进行了大量改造，并且在国际上也得到认可；装备质量，已经在国外建设投产了多条生产线，包括世界单线规模最大的12000t/d生产线，与国外的差距也在缩小。

　　但看看我们的劳动生产率，却还存在较大的差距。5000t/d单线用工多数还在200人左右，先进水平的也在100人左右。而泰国同等规格的“老城堡”水泥厂，每班只有3个人，主要是应付突发事件，其中中控室1人（而且包括化验室所有职能）、现场巡检2人。如此高的生产效率，除了可靠的装备以外，主要体现在自动化和智能化方面。

　　1，智能水泥厂的官方概念

　　20150130工业和信息化部发布了《原材料工业两化深度融合推进计划(2015-2018年）》，基本给出了一个智能水泥厂的概念。智能水泥厂不仅包括如下内容：

　　（1）基于自适应控制、模糊控制、专家控制等先进技术，利用智能仪器仪表、工业机器人、计算机仿真、移动应用等信息系统与专用装备，进一步突出实时控制、运行优化和综合集成，基本实现矿山开采、配料管控、窑炉烧成、水泥粉磨全系统全过程的智能优化；

　　（2）应用机器人等技术，在矿山爆破排险、窑炉运行维护、投料装车作业、高温高尘抢修等，危害、危险、重复作业的环节，基本实现无人值守或机器人替代人工作业；

　　（3）建设信息物理融合系统（CPS），实现企业生产运营的自动化、数字化、模型化、可视化、集成化，提高企业劳动生产率、安全运行能力、应急响应能力、风险防范能力和科学决策能力；

　　（4）在生产管控和经营决策中，通过大数据平台建设，应用商业智能系统（BI）和产品生命周期管理（PLM），建立对采购、生产、仓储、销售、运输、质量、资源、能源和财务等全方位的智能管控平台，实现产品、市场和效益的动态监控、预测预警，提升各环节的资源优化配置能力和智能决策水平；

　　（5）建立与供应商和用户的上下游协作管理系统，按照供应商提前介入技术（EVI）、准时生产技术（JIT）等模式，统一企业资源计划（ERP）等企业业务系统间信息交换接口、标准和规范，通过信息共享和实时交互，实现物料协同、储运协同、订货业务协同以及财务结算协同。

　　（6）建设基于自适应控制、模糊控制、专家控制等先进技术的智能水泥生产线，实现原料配备、窑炉控制和熟料粉磨的全系统智能优化，智能制造不仅要具有机械化、自动化、信息化功能和海量数据的分析能力，更要有针对具体问题的自我判断和对症自我纠错能力。

　　（7）并在工业窑炉、投料装车等危险、重复作业环节应用机器人智能操作。

　　（8）开展具有采购、生产、仓储、销售、运输、质量、能源和财务管理等功能的商业智能系统应用。。

　　2，建设智能水泥厂的进度要求

　　上述“推进计划”对水泥行业提出了明确要求：为了缩小我国水泥行业在智能化方面与国外的差距，在水泥行业选取2～3家先进企业，建设基于自适应控制、模糊控制、专家控制等先进技术的智能水泥生产线；到2018年，水泥行业应用优化控制系统的生产线要达到50%；建成一批生产装备智能、生产过程智能、生产经营智能的智能化工厂。

　　根据“推进计划”要求，智能水泥厂涵盖生产装备、生产过程、生产经营的全面智能，就是实现让水泥工厂关起门来自己生产。生产线的智能控制是水泥智能工厂的基础和主体，没有这个基础，所谓的“智能工厂”就只能是一个“智能化工厂”。

　　这里有两个概念需要注意，“智能化工厂”并不完全等同于“智能工厂”，这要看你“化”到什么程度，智能工厂都是逐渐“化”过来的。

　　按照以上进度要求和质量要求，我们水泥行业显然已经慢了。个人认为，进度上慢了，与大环境有关，智能工厂牵涉到方方面面，特别是严重依赖的物联网还不具备；质量上差点，也是因为很多条件还不具备，任何事物都有个发展完善的过程，本就应该先从智能化水泥厂做起，能做多少是多少，逐步向智能水泥厂趋近。

　　3，走向智能水泥厂的技术路线

　　关于采购、仓储、销售、运输、质量、管理等智能系统，在水泥行业相较实体的生产系统进步要快，这几年的智能化进步也主要体现在这些方面，这里就不再赘述，重点讨论相对薄弱的生产系统的智能化问题。

　　看似简单的水泥工艺，其过程包含有大量的物理反应、化学反应以及物理化学反应，囊括了地质学、矿物学、岩相学、流体学、燃烧学、热传导、结晶学等等学科，要使整个过程处于受控状态，按照我们设计的P-T-t轨迹（矿物学术语）运行，不但需要维持物料的量和质的均衡稳定，而且必须维持好各系统各工序各个特征参数的稳定。

　　对于水泥生产中的控制操作，可以是人工手动的，也可以是仪表自控的，但最好是智能程控的。因为变化无时不在，调节无时不需，人的精力和经验又是有限的，自动化又担负不了如此复杂的问题，智能化就成为最佳选择。

　　分析其前任自动化成效不大的原因，以大家最关注的“C5出口气体温度自控调节回路”为例，自动化建立的数学模型为：“分解炉的喂煤量”＝＞“C5出口气体温度”，（注：A=>B为逻辑学符号，表示命题A与B的涵盖关系）。实践证明，这个控制回路的作用不大，有时甚至起副作用。主要是受自动化能力限制，应变量选取太少，调节模型建立得过于简单。

　　而智能化有足够的能力，完全可以模仿人类的智能，建立一个多变量调节模型：分解炉的喂煤量＝＞∑（C5出口气体温度，系统生料喂料量，生料KH、SM、细度，窑灰喂入量，预热器各级（包括分解炉、后窑口）的温度、压力，C1出口、分解炉出口、后窑口的O2、CO、NOX，煤粉的热值、挥发份、细度、水分，二次风温度、三次风温度、三次风闸板开度……）

　　总之，只要你能想到的因素就只管往涵盖变量里加，然后进行相关性统计分析。根据不同的相关系数给予各变量不同的调节权重，各变量对于喂煤调节量的代数和，便是分解炉喂煤量的调节量。不要说没关系、不要嫌多、不要怕错！

　　某公司应用的这套控制系统，就接受某操作员的建议，引入一个看是不相干的尾煤铰刀泵出口压力信号，结果取得了意想不到的效果！每条生产线都不相同、每个时间段都不相同，你不可能知道哪个信号在什么时候会起关键作用，还是把它交给智能调节系统为好。

　　相关性分析并不复杂，用计算机程序来做更是小菜一碟。不仅可以从初始的统计分析开始，设定初始的调节权重，而且要每时、每天、每月、每年的一直做下去，以适应各种因素的变化。

　　为了适应各种因素的新情况、新变化，设定按照“先入先出的原则”滚动记录最近10天（可根据实际情况的异变速度和频次，确定和调整滚动天数）的数据、并进行相关性分析。根据最新的分析结果及时地调整调节权重的分配，使其在不断地循环调整中趋于合理化，效果就会越来越好。实际上，这种自动调节回路已经变成了智能调节回路。

　　生产系统需要调控的参数很多，由于时间关系，这里仅选了这几年大家非常重视的、已经做了不少工作的“预热器C5旋风筒出口温度自控调节回路”，进行了展开分析，其他参数的调控可以比照优化。

　　进一步放开讲，智能水泥厂离不开大数据、智能化、物联网，这些都离不开5G平台。虽然目前还没有这个平台，但我们将在世界上首先拥有这个平台，我们的智能化现在就应该为利用好这个平台作好准备。

　　接着上述C5出口气体温度的波动讨论，存在如下因素关联：--煤质波动--煤粉制备（细度）--原煤进厂（煤质）--供应煤矿--煤层变化；--煤量波动--喂煤系统--煤粉制备（流动性）--煤粉（细度、水分）--原煤变化--供应煤矿--煤层变化。

　　利用这些关联情况，如果建立了大数据，每一个节点都能及时量化出来；如果建立了物联网，这些量化出来的变化，就能及时的得到层层传递，就能给予烧成智控系统预知的时间，提前采取相应的对策，最终减小甚至避免波动。

　　所以说，智能制造不是花架子，可以给制造企业带来生产效率的大幅度提升、资源综合利用率的大幅度提升，研制周期的大幅度缩短、运营成本的大幅度下降、产品不良品率的大幅度下降，是我国水泥工业由大变强的必由之路，是水泥工业在新常态下的必走之路。

　　所以说，中国水泥不仅是大，而且会强，必将引领世界水泥工业！

　　4，不妨先从智能化做起

　　水泥行业智能工厂建设是一个庞大的工程，目前国内外的情况差不太多，尚处于起步阶段，控制原理尚需要突破、大数据还需要积累。“智能水泥厂”在概念上还不准确、在技术上还不成熟，不一定就要一步到位、建设严格意义上的智能水泥厂。把目标定的过高，反而会欲速不达！

　　智能工厂是建立在可靠的装备、成熟的工艺、稳定的生产、准确的在线监测计量之上的技术，装备、工艺、监测、计量这些基础的东西，不仅是智能工厂的必须，对提高现有企业的运营水平也是很见效的。如果这些条件不具备，在建设真正的智能工厂以前，不妨先在这几方面给予完善提高，特别是一些成熟的在线监测计量控制系统。

　　近年正在推向市场的在线监测控制产品主要有：原料成分、煤质检测、生料粒度、入窑成分、入窑分解率、出窑游离钙、窑尾废气、水泥碳硫、水泥比表面积等。能及时准确的提供这些数据，既是现有生产的需要，也可为建设智能水泥厂提供大数据支撑，有条件者不妨先在这方面突破。

　　需要提醒的是，目前智能工厂的建设在运输和管理上已经取得了一定的成绩，这是应该给予肯定的良好开端，但在生产工序上还差的很远。对这一点必须要有充分的认识，因为工厂的主体就是生产，最终不能避重就轻！

　　企业不能为了“智能制造”而智能制造，应以智能、协同、绿色、安全发展为突破口，以“提高生产效率和能源效率，缩短和降低产品的研制周期、运营成本、不良品率”为目标，本着长远规划、逐步实施、重点突破的原则，先对整个制造业进行逐步的升级改造。先在“化”中起步，然后再完善、提高，这可能是一条更切合实际的道路！