俯瞰華夏大地，條條干道縱橫交錯，座座大橋 凌空飛架，排排高樓拔地而起……基礎設施的日漸完善使鄉村和城市的面貌煥然一新。

改革開(kāi)放以來(lái)，我國經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展取得了舉世矚目的成就，而在繁榮昌盛的背后，卻站著(zhù)一位灰頭土臉的“無(wú)名英雄”。他曾用自己的身軀在中國城 市化進(jìn)程中立下“赫赫戰功”；也曾因高能耗、高排放而迫切需要轉型。

它，就是我們今天故事的主角——水泥。水泥也和鋼筋、木材一起被并稱(chēng)為“建筑三材”。

水泥行業(yè)數字化轉型的先行者

所謂“世界水泥看中國”，經(jīng)過(guò)多年的高速發(fā)展，中國水泥產(chǎn)量達到了歷史最高水平，連續十多年 位居世界第一。

產(chǎn)能過(guò)剩致使行業(yè)面臨著(zhù)非常嚴峻的競爭壓力；自動(dòng)化、智能化水平較低則使企業(yè)制造成本居高不下；日趨嚴格的環(huán)保政策更是對企業(yè)的節能減排提出了更高的要求。在這種情況下，如何以更少的能源、更低的成本、更高的效率生產(chǎn)出質(zhì)量更優(yōu)的水泥產(chǎn)品，就成了以甘肅祁連山水泥集團股份有限公司為代表的企業(yè)們必須應對的挑戰。

作為全球最大的建材制造商中國建材集團的下屬企業(yè)，甘肅祁連山水泥集團股份有限公司是西北地區特種水泥生產(chǎn)基地、甘青藏省區水泥工業(yè)的“龍頭”，成功躋身國家重點(diǎn)支持的12戶(hù)大型水泥企業(yè)（集團）行列。公司擁有16個(gè)水泥產(chǎn)銷(xiāo)基地和9個(gè)商砼基地，年產(chǎn)水泥3000萬(wàn)噸。毛主席紀念堂、北京亞運村場(chǎng)館、酒泉衛星發(fā)射基地、青藏鐵路等國家大型重點(diǎn)工程全部或部分使用了“祁連山”牌水泥。這都是“祁連山”品牌承載的無(wú)上榮光。

為了進(jìn)一步降低能耗、節約成本、優(yōu)化生產(chǎn)、提高企業(yè)核心競爭力，甘肅祁連山水泥集團股份有限公司早在多年前就開(kāi)始在信息化和智能化方向進(jìn)行持續不斷的探索，并因此先后榮獲“中國企業(yè)信息化500強”、“水泥行業(yè)信息化和工業(yè)化融合示范企業(yè)”、“兩化融合管理體系貫標示范企業(yè)”等榮譽(yù)稱(chēng)號。在探索過(guò)程中，甘肅祁連山水泥集團股份有限公司越發(fā)深入的認識到——唯有數字化和智能化才是水泥行業(yè)實(shí)現突圍的必由之路。于是，乘著(zhù)智能制造的浪潮，公司的領(lǐng)導們迫切希望尋找到可靠的合作伙伴，以助力其對整個(gè)集團的轉型升級進(jìn)行總體規劃，并選擇試點(diǎn)工廠(chǎng)進(jìn)行落地實(shí)踐，讓數字化從愿景變?yōu)楝F實(shí)。

就這樣，行業(yè)經(jīng)驗豐富且技術(shù)水平過(guò)硬的施耐德電氣成了甘肅祁連山水泥集團股份有限公司的最佳選擇。談及當年的合作，甘肅祁連山水泥集團股份有限公司下屬全資子公司漳縣祁連山水泥有限公司副總經(jīng)理張旗浩表示“施耐德電氣在水泥行業(yè)擁有成熟的數字化技術(shù)和豐富的落地實(shí)踐經(jīng)驗，幫助我們從容應對轉型路上的種種挑戰。無(wú)論我們在項目過(guò)程中遇到什么問(wèn)題，施耐德電氣專(zhuān)業(yè)、認真、負責的服務(wù)團隊都能為我們提供及時(shí)的響應。如今，我們和施耐德電氣早已不只是單純的甲方乙方的關(guān)系，更是共同探索數字化路上的親密合作伙伴?！?/p>

依托先進(jìn)的EcoStruxure架構，施耐德電氣為甘肅祁連山水泥集團股份有限公司旗下的數字化試點(diǎn)工廠(chǎng)提供了包括數字化咨詢(xún)與服務(wù)、APC先進(jìn)過(guò)程控制系統、EMS能源管理系統在內的軟硬件一體化的整體解決方案。目前，甘肅祁連山水泥集團股份有限公司在降本、節能、提質(zhì)方面均取得了顯著(zhù)的成果，以至于集團已經(jīng)開(kāi)始在包括漳縣祁連山水泥有限公司和宏達建材有限責任公司等旗下的多個(gè)工廠(chǎng)大力推廣施耐德電氣的數字化解決方案。這些成功實(shí)踐不僅推動(dòng)了公司自身的發(fā)展，更是對整個(gè)水泥行業(yè)的轉型升級都具有重要示范意義。

變“人工駕駛”為“自動(dòng)巡航”

甘肅省漳縣鹽井鄉鹽井村，漳縣祁連山水泥有限公司的工廠(chǎng)里，巨大的回轉窯不知疲倦地日夜轉動(dòng)著(zhù)。在窯內，生料經(jīng)過(guò)一系列復雜的物理變化和化學(xué)反應變?yōu)槭炝?，才算完成了水泥一生當中最重要?“蛻變”。

由于熟料煅燒上接生料制備，下聯(lián)水泥粉磨，是水泥生產(chǎn)工藝鏈條上舉足輕重的一環(huán)，因此水泥回轉窯一向被稱(chēng)為水泥工廠(chǎng)的“心臟”。然而，要想保證水泥窯的穩定、安全運轉，可并不是一件容易的事。

在生產(chǎn)過(guò)程中，窯操作員往往需要同時(shí)觀(guān)察多達上百個(gè)工藝參數的動(dòng)態(tài)變化，不僅要在數秒內迅速做出判斷，還得通過(guò)計算機給出正確的調節指令。因為各個(gè)參數之間相互聯(lián)動(dòng)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，所以調節的困難之處在于同時(shí)兼顧“風(fēng)、煤、料、窯速”等多種工藝參數和設備參數的配合。當對任意一個(gè)變量進(jìn)行調節時(shí)，必須預測它對全局的影響。操作好這樣一個(gè)工藝系統，就像雜技演員頭手腳頂著(zhù)一堆盤(pán)子維持平衡一樣，必須依靠操作員長(cháng)期積累的知識和經(jīng)驗。

顯然，這項工作對窯操作員的技能、體力和精力都提出了巨大的考驗。首先，不同的操作員之間經(jīng)驗和技能不一，導致了操作水平的差異；其次，即使是同一位操作員，在不同時(shí)間段的精力和體力也不同，容易造成產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)；最后，寶貴的操作經(jīng)驗藏在那些工作多年的老操作員腦中，不利于知識的積累和傳承。種種人為因素的限制，往往無(wú)法保證水泥窯的連續最優(yōu)運行，實(shí)現低消耗高產(chǎn)出。

施耐德電氣基于模型預測控制算法的APC系統則能讓這些問(wèn)題迎刃而解，該系統可實(shí)現水泥窯、預熱器、篦冷機和磨機系統的最優(yōu)化運行，在解放操作員、穩定產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，保證了水泥窯安全、穩定、可靠、優(yōu)化運行。

如果說(shuō)過(guò)去的窯操作員的工作像是在駕駛一輛手動(dòng)檔汽車(chē)，那現在就像是開(kāi)了定速巡航功能，輕松無(wú)憂(yōu)。據悉，在漳縣祁連山水泥有限公司剛剛開(kāi)始推行APC的時(shí)候，有位基層管理人員對該系統并不完全信任，害怕投產(chǎn)之后會(huì )面臨風(fēng)險?？墒窃跉v經(jīng)重重考驗之后，這位管理人員早已完全放下心來(lái)。如今，依靠這套系統，他的工作強度大大降低。

漳縣祁連山水泥有限公司高級主任工程師程俊生表示：“我們是西北水泥行業(yè)第一家部署水泥窯APC系統的企業(yè)，只用了半年的時(shí)間就一次性投運成功。施耐德電氣的APC系統幫助我們合理優(yōu)化水泥窯操作參數，通過(guò)數據分析，建立預測模型，達到少人操作。使熟料標煤耗下降1公斤以上，熟料工序電耗下降0.7度/噸；出窯熟料游離氧化鈣合格率達85%以上，標準偏差下降了10%以上，熟料強度穩中有升；三年來(lái)，APC系統在線(xiàn)率高達99%以上，沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何誤操作導致的失控狀態(tài)?！?/p>

基于這些突出成果，漳縣祁連山水泥水泥窯APC系統榮獲中國建材企業(yè)家管理協(xié)會(huì )2018年度現代化管理創(chuàng )新成果二等獎。不只引入智能化的APC系統，公司還在創(chuàng )建綠色企業(yè)、綠色礦山方面持續投入，以在注重礦容礦貌、營(yíng)造良好礦區環(huán)境的基礎上生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水泥產(chǎn)品。2019年12月，漳縣祁連山水泥有限公司茍家寨水泥用石灰巖礦被國家自然資源部列入《2019年度綠色礦山遴選名單》。

讓能耗問(wèn)題“無(wú)所遁形”

除了穩定生產(chǎn)，施耐德電氣還在助力水泥行業(yè)提升能效管理方面有自己的獨到專(zhuān)長(cháng)。

水泥生產(chǎn)是建材行業(yè)的能耗之王，水泥的能耗約占全球能源消耗的2%，二氧化碳排放量占全球碳排放的5%，水泥生產(chǎn)總成本的60%以上都是能源消耗。如果能在節能減排方面做出突出成績(jì)，就能幫助企業(yè)節約大量的生產(chǎn)成本。

然而，很多水泥企業(yè)雖然“有心”進(jìn)行能耗管理，但卻“無(wú)力”發(fā)現改進(jìn)的點(diǎn)藏在哪里。以甘肅祁連山水泥集團股份有限公司下屬宏達建材有限責任公司為例，過(guò)去，公司管理層明明知道設備的空運轉會(huì )導致能源的浪費，無(wú)法實(shí)時(shí)獲悉設備的運行狀態(tài)。更何況，與能耗相關(guān)的問(wèn)題往往都是一些“跑冒滴漏”的小問(wèn)題，看似不起眼，一旦積少成多，造成的卻是巨大的成本浪費。

換言之，企業(yè)進(jìn)行能效管理路上的最大障礙之一就是能源使用情況的不透明，施耐德電氣EMS能源管理系統則能讓工廠(chǎng)的能耗問(wèn)題無(wú)所遁形。

對于工廠(chǎng)管理者來(lái)說(shuō)，EMS系統既能幫助他們動(dòng)態(tài)監測水、電、煤、汽等能源的實(shí)時(shí)消耗量，又能讓他們隨時(shí)掌握和能耗相關(guān)的原料使用和設備運轉情況，從而助力他們識別和挖掘生產(chǎn)過(guò)程中的節能契機，做出正確決策。

現在，只需坐在辦公室里，工廠(chǎng)廠(chǎng)長(cháng)就能實(shí)時(shí)知悉哪些設備在空運轉，哪些設備在有序運行，什么時(shí)候是用電高峰，什么時(shí)候是用電低谷，并根據具體 情況進(jìn)行合理的生產(chǎn)調度，最大化保障設備的高效利用，并“避峰用谷”組織生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。

對于操作員來(lái)說(shuō)，EMS則能讓他們直觀(guān)的掌握每天、每小時(shí)、每個(gè)班組的具體能耗狀況，便于他們與其他班組進(jìn)行比較，發(fā)現自身在操作過(guò)程中可 能存在的問(wèn)題，變被動(dòng)管理為主動(dòng)改進(jìn)。

宏達建材有限責任公司副總經(jīng)理常占新對此表示：“施耐德電氣的能源管理系統在很大程度上完善了企業(yè)能源數據的實(shí)時(shí)性和完備性，為全面提升企業(yè)的能效管理水平奠定了基礎。系統投運后，我們工廠(chǎng)最好的單月熟料標準煤耗降低到了100公斤/噸以下，2019年年降低電費453.6萬(wàn)元。EMS不只是一項工具，更為重要的是，它把先進(jìn)的、成熟的能效管理理念引入到了我們生產(chǎn)的方方面面，讓我們能夠從節能、綠色的角度去重新思考這個(gè)行業(yè)。施耐德電氣的能源管理系統還促成了我們公司水泥窯的模塊化生產(chǎn)、精細化操作，水泥窯日產(chǎn)突破6200噸，低堿、核電工程用硅酸鹽水泥進(jìn)入新京高速四零四核電工程河西重點(diǎn)工程項目?！?/p>

結語(yǔ)

大到一段鐵路、一條高速，小到一間房、一面墻——過(guò)去，水泥靠著(zhù)自己的身軀支撐起了中國工業(yè)的繁榮壯大，卻又不免在這個(gè)過(guò)程中沾染了滿(mǎn)身塵土。而現在，這位“無(wú)名英雄”，正在用綠色洗去身上的灰暗，并借由數字化鑄造的秘密武器，重拾往日的榮光。未來(lái)，在水泥行業(yè)實(shí)現數字化轉型升級的路上，施耐德電氣將始終與水泥企業(yè)相伴，為他們的一路突圍保駕護航。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年8月刊