安徽省科學(xué)技術(shù)獎提名項目公示（水泥制備智能化管控關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)及工程化應用)

一、項目名稱(chēng)：

水泥制備智能化管控關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)及工程化應用

二、提名者及提名意見(jiàn)

提名者：合肥水泥研究設計院有限公司

提名意見(jiàn)：“水泥制備智能化管控關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)及工程化應用”項目由中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司和合肥水泥研究設計院有限公司聯(lián)合立項的重大科技創(chuàng )新項目，項目得到了中國建材集團與工信部的研發(fā)項目支持。

本推薦書(shū)中所列內容真實(shí)可靠，符合申報要求。該項目符合國家產(chǎn)業(yè)引導政策，技術(shù)水平高，應用范圍廣，經(jīng)濟效益顯著(zhù)，提名2023年度安徽省科學(xué)技術(shù)獎（技術(shù)進(jìn)步類(lèi)）。

三、項目簡(jiǎn)介

我國是水泥生產(chǎn)和使用大國，多年以來(lái)水泥產(chǎn)能一直穩居世界第一，但與發(fā)達國家相比，中國水泥普遍存在生產(chǎn)效率低、能源消耗多、勞動(dòng)強度高、人員依賴(lài)大、故障判斷滯后等問(wèn)題，智能制造水平偏低的局面仍然沒(méi)有大的改變，尤其是在當前礦產(chǎn)資源日益枯竭、 “雙碳”“雙控”越來(lái)越嚴、制造業(yè)企業(yè)招工困難等新形勢下，這些問(wèn)題將越來(lái)越突出。

國務(wù)院先后于2011 年、2015 年、2017 年發(fā)布了《工業(yè)轉型升級規劃》、《中國制造2025》和《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見(jiàn)》三個(gè)指導性文件。三個(gè)文件一脈相承，從工業(yè)軟件、工程應用和大數據、人工智能等方面，給出了傳統產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

為推進(jìn)水泥制備的數字化轉型，中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司聯(lián)合合肥水泥研究設計院有限公司，發(fā)揮其在水泥行業(yè)數十年的裝備研發(fā)、產(chǎn)線(xiàn)設計、生產(chǎn)調試、系統運維等方面的綜合優(yōu)勢，以提升水泥制備系統生產(chǎn)自動(dòng)化水平、管理信息化水平和裝備智能化水平為目標，提出《水泥制備智能化管控關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)及工程化應用》的研究。

項目關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)如下：

1.水泥制備關(guān)鍵裝備的感知-診斷-自愈全流程數智化

面向水泥制備裝備的數字化感知、智能化診斷、專(zhuān)業(yè)化運維的問(wèn)題，研究了裝備的狀態(tài)監測、故障表征和智能運維技術(shù)；采用關(guān)鍵裝備的多源感知與異常預警、數字模型及數據協(xié)同、智能執行與閉環(huán)控制等關(guān)鍵技術(shù)；開(kāi)發(fā)了輥面形貌在線(xiàn)監測系統，實(shí)現了小空間無(wú)標記點(diǎn)條件下水泥裝備三維數字化構建和大尺寸回轉運動(dòng)部件在線(xiàn)全自動(dòng)快速掃描建模；研究了裝備耐磨層表面缺陷智能識別和異常自動(dòng)恢復算法，實(shí)現了裝備狀態(tài)的在線(xiàn)監測、健康管理和故障自愈。

2.基于機理數據融合的水泥制備過(guò)程優(yōu)化控制

針對水泥制備過(guò)程原材料品種多、品質(zhì)波動(dòng)大，設備數量多、流程耦合度高，人工操作難以達到精準控制和持續優(yōu)化的問(wèn)題。研究了基于專(zhuān)家經(jīng)驗和數據驅動(dòng)的水泥制備過(guò)程控制算法，開(kāi)發(fā)了水泥制備生產(chǎn)控制平臺，提出了針對不同工藝流程的多回路、多耦合的動(dòng)態(tài)協(xié)調優(yōu)化控制方案，實(shí)現了水泥制備過(guò)程的效率提升和生產(chǎn)優(yōu)化。

3.水泥制備系統的全鏈路數字孿生系統

針對水泥制備流程多源數據交叉、耦合，數據匯總、分析難、數據價(jià)值無(wú)法充分挖掘，關(guān)鍵主機裝備地域分散、工況各異、共性問(wèn)題難以發(fā)掘等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了水泥制備裝備-系統-運維的數字化孿生系統，通過(guò)對工藝和裝備的仿真，優(yōu)化裝備設計，實(shí)現水泥制備生產(chǎn)的效率提升；通過(guò)數字化賦能水泥制備生產(chǎn)過(guò)程，幫助企業(yè)提升裝備設計、優(yōu)化生產(chǎn)決策、精益運維管理，實(shí)現水泥制備全流程的持續提升。

4.基于行業(yè)知識大數據的GAI輔助決策技術(shù)

針對復雜工況下水泥制備過(guò)程決策自動(dòng)化問(wèn)題，研究了面向多變量時(shí)序數據的狀態(tài)識別方法，建立了制備過(guò)程狀態(tài)的自動(dòng)定義和在線(xiàn)分析系統，將基于閾值的狀態(tài)定義，轉變?yōu)榛谮厔莸臓顟B(tài)自動(dòng)識別和識別結果實(shí)時(shí)推送；研究了基于大規模數據集訓練的自然語(yǔ)言處理模型的構建方法，搭建了專(zhuān)業(yè)的水泥制備裝備及系統知識庫，解決了決策來(lái)源專(zhuān)業(yè)性的問(wèn)題，將基于經(jīng)驗的人工決策，轉變?yōu)榛谥R的輔助決策，實(shí)現了生產(chǎn)操作的知識沉淀和管理水平的決策提升。

四、客觀(guān)評價(jià)

安徽省科學(xué)技術(shù)情報研究所對本項目的創(chuàng )新點(diǎn)進(jìn)行了科技查新，報告認為，本項目采用的關(guān)鍵檢測和控制技術(shù)，在國內外除本單位外均無(wú)公開(kāi)文獻報道。

項目成果經(jīng)安徽省硅酸鹽學(xué)會(huì )組織評價(jià)，評價(jià)結果顯示：本項目為生產(chǎn)控制、系統智能化和裝備優(yōu)化的集成創(chuàng )新，實(shí)現了對關(guān)鍵主機裝備的精準檢測，降低了設備的維護成本，整體水平達到國內領(lǐng)先，系統電耗指標居國際先進(jìn)。

五、推廣應用情況、經(jīng)濟效益和社會(huì )效益

本項目經(jīng)濟和社會(huì )效益顯著(zhù)，市場(chǎng)前景廣闊。項目研發(fā)成功以來(lái)，已推廣應用至多家水泥客戶(hù)，包括：肇慶金崗、昌江華盛、德清南方、安陽(yáng)中聯(lián)、河源和興、六安南方等企業(yè)用戶(hù)，取得了良好的經(jīng)濟和社會(huì )效益，得到了水泥行業(yè)和地方政府的普遍好評和廣泛關(guān)注。中國水泥網(wǎng)、中國建材傳媒網(wǎng)等多家媒體進(jìn)行了廣泛的宣傳和報道。

采用本技術(shù)的水泥制備企業(yè)，平均水泥產(chǎn)量可提高4%，平均單產(chǎn)電耗下降3%；此外通過(guò)數字化賦能水泥生產(chǎn)企業(yè)，也改變了水泥企業(yè)的生產(chǎn)組織和管理模式，操作人員從“操作者”變?yōu)椤氨O管者”；統計人員從“制表者”變?yōu)椤昂藢φ摺?；智能管控系統打通了“人”、“機”、“料”、“法” 、“環(huán)”之間的數據壁壘，幫助企業(yè)領(lǐng)導優(yōu)化生產(chǎn)決策，實(shí)現生產(chǎn)的持續優(yōu)化。

當前建材行業(yè)正處在轉變發(fā)展方式、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、轉換增長(cháng)動(dòng)力的攻關(guān)期，產(chǎn)能過(guò)剩矛盾還沒(méi)有根本解決，產(chǎn)業(yè)鏈還存在不少短板弱項，面臨的資源環(huán)境約束日益加大。2022年全國水泥產(chǎn)量約21.3億噸，應用該技術(shù)能使制備電耗平均降低1～2kWh/t。若以噸水泥制備電耗下降1.5千瓦時(shí)、全國有20%的水泥制備系統應用此技術(shù)來(lái)計算，則1年可節電6.4億千瓦時(shí)，相當于年節約20萬(wàn)噸原煤、降低二氧化碳排放60萬(wàn)噸。

六、發(fā)表文章和主要知識產(chǎn)權等目錄

（一）文章

（二）專(zhuān)利

（三）軟件著(zhù)作權

（四）標準

七、主要完成人情況

八、主要完成單位及創(chuàng )新推廣貢獻

第一完成單位：中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司，承擔實(shí)驗研究、工藝研究及開(kāi)發(fā)、關(guān)鍵設備及技術(shù)研究開(kāi)發(fā)、關(guān)鍵設備加工制造、工程技術(shù)服務(wù)、科技成果推廣、評價(jià)等工作。

第二完成單位：合肥水泥研究設計院有限公司，承擔項目立項、研究統籌協(xié)調、標準驗證等工作。

九、完成人合作關(guān)系說(shuō)明

李輝為中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司的技術(shù)研發(fā)人員。作為項目負責人，李輝與項目團隊其他同事共同完成了“水泥制備智能化管控關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)及工程化應用”項目的合作研究。

在與合肥水泥研究設計院有限公司合作研發(fā)過(guò)程中，負責人李輝牽頭組建了研發(fā)團隊，主持開(kāi)展各項研發(fā)及測試工作，組織項目材料整理及項目鑒定，并指導與協(xié)調項目合作單位完成項目必須的其它工作。