基于数据传感监测、信息交互集成及自适应控制等关键技术， 创新应用了数字化矿山管理系统、专家自动操作系统、智能质量控制系统等， 实现了水泥工厂运行自动化、管理可视化、故障预控化、全要素协同化和决策智慧化， 形成了“ 以智能生产为核心”“ 以运行维护做保障” “ 以智慧管理促经营” 的水泥生产智能制造模式， 为传统产业的转型升级和高质量发展起到了良好的示范引领作用。
基于数据传感监测、信息交互集成及自适应控制等关键技术， 创新应用了数字化矿山管理系统、专家自动操作系统、智能质量控制系统等， 实现了水泥工厂运行自动化、管理可视化、故障预控化、全要素协同化和决策智慧化， 形成了“ 以智能生产为核心”“ 以运行维护做保障” “ 以智慧管理促经营” 的水泥生产智能制造模式， 为传统产业的转型升级和高质量发展起到了良好的示范引领作用。
安徽海螺集团有限责任公司（ 以下简称海螺集团） 组建于1996 年， 是国务院确定的120 家大型试点企业集团之一， 总部设在安徽省芜湖市。集团拥有国家级企业技术中心， 控股经营海螺水泥和海螺型材两家上市公司， 下属390 多家子公司， 分布在24 个省市自治区和20 个境外国家和地区， 经营产业涉及水泥制造、化学建材、节能环保新材料、国际贸易、工程建设、现代服务业等领域， 营业收入和总资产双双跨过2000 亿元大关，已连续16 年位列中国企业500 强。2020 年， 集团荣列中国企业500 强第92位、中国制造业企业500 强第30 位、中国跨国公司100 大第96 位， 并以339.16亿美元的营业收入荣列世界500 强榜单第367 位， 排名较2019 年提升74位。
水泥制造是集团的主导产业， 下属安徽海螺水泥股份有限公司， 是水泥行业首家A + H 股上市公司 ， 主要从事水泥、商品熟料、商砼及骨料的生产和销售， 目前已拥有熟料产能2.62 亿吨、水泥产能3.69 亿吨、骨料产能5800万吨， 产业规模、销量和盈利能力均已进入世界前列， 产品长期广泛应用于全球标志性工程， 是世界先进的单一品牌供应商。2017 年被国际水泥评论杂志社(ICR) 评为世界水泥六强第二位， 2020 年名列《福布斯》“ 全球上市公司2000 强” 第312 位， 并获得了业界最高的国际信用评级一一标普A 、穆迪A2 、惠誉A ， 在业内享有“ 世界水泥， 中国水泥看海螺” 的美誉。
按照我国国民经济行业分类(GB/T 4754 一2017 ） 标准， 安徽海螺集团有限责任公司属于非金属矿物制品业大类 ， 水泥、石灰和石膏制造中类 ，水泥制造小类 。
经过几十年的发展， 我国水泥工业在全球水泥行业发展进程中经历了“ 跟跑一并跑一领跑” 的过程， 目前无论是生产工艺， 还是装备水平， 总体上己处于世界领先地位，但水泥工业属于传统制造业， 当前的发展模式还比较粗放， 再加上我国水泥产能基数大，能耗高、资源利用率低、生产效率低、环境负荷重等问题仍未得到有效解决。随着我国经济高质量发展和生态文明建设的加速推进， 加快传统产业转型升级， 向信息化、智能化和绿色低碳方向发展是大势所趋。
水泥制造属于典型的流程行业， 具有流程行业所共有的特性， 主要表现为“ 生产过程的流程性、运行维护的保障性和运营管理的关联性”：
（1）水泥生产过程的流程性， 表现为从石灰石开采、原燃材料进场到产品发运出厂， 整个生产过程全部采取流程化、自动化封闭作业， 基本实现生产过程的无人化。因此提高生产过程中资源利用、质量控制和生产控制的智能化是快速提高生产效率的有力手段。
（2）运行维护系统保障了工厂设备的稳定运行和物流通道的畅通， 同时能源监控、安全管理和环保清洁生产都是水泥生产安全稳定运行的重要保障。
（3）水泥工厂的日常管理包含了生产调度、物资、能源、设备、质量、安全、环保、统计等环节和要素的生产全过程管理及水泥产品的营销物流管理。各系统数据的真实有效和互联互通， 是智能化应用后有效提高管理效率的重要条件。
安徽海螺集团有限责任公司围绕水泥生产核心业务， 利用自身长期生产经营过程中积累的生产制造、设备运维和经营管理知识， 基于移动通信网络、数据传感监测、信息交互集成及自适应控制等关键技术， 创新应用了数字化矿山管理系统、专家自动操作系统和智能质量控制系统等涵盖水泥生产全过程的智能化控制及管理系统， 实现了工厂运行自动化、管理可视化、故障预控化、全要素协同化和决策智慧化， 形成了“ 以智能生产为核心” “ 以运行维护做保障” “ 以智慧管理促经营” 的水泥生产智能化模式。
建立水泥制造全过程知识库， 构建包含数字化矿山管理、专家自动操作和智能质量控制三大系统的智能生产平台， 将工艺机理特性、装置运行数据和专家操作经验等深度融合， 让积累的生产知识、管理经验软件化， 实现知识传承， 最终达到降低人员劳动强度、提高产品质量和降低资源能源消耗的目标。
突出“ 稳产助优产、优产促节能、节能优环保” 的生产理念， 建设包含设备管理及辅助巡检、能源管理和安全环保三大系统的智能运维平台， 实现原料磨、预热器、回转窑、篦冷机、水泥磨等核心装备及辅机设备的在线监管、重大故障提前预判， 实现全厂能源消耗和安全环保的集中与区域管控， 为智能生产平台提供高效、安全、节能、环保的运行环境；采用信息化手段减少高、偏、远等高安全风险区域人员介入强度， 使人员作业轨迹可查询， 人员、设备、环境安全隐患可预警， 促进设备长周期、高效运行， 有效降低生产经营风险。
利用云计算、物联网、大数据等信息通信技术， 将水泥传统生产、销售模式与互联网融合， 建设包含制造执行系统和营销物流管理系统的智慧管理平台， 将生产原料消耗、能源消耗、备品备件消耗等生产数据与供、销、财、物等业务数据互联互通， 打通了从市场到工厂、从需求到产销的水泥生产全流程的数据流、信息流， 实现了水泥工厂订单、计划、生产、发运、销售、服务整个过程的信息化， 有效优化了生产组织体系和销售服务流程， 大幅提升了客户体验。
水泥行业的发展目前正处于转型升级的关键时期， 信息化、自动化和智能化水平参差不齐， 急需采用融合工艺机理的信息化、智能化技术， 推动生产、管理和营销模式从局部、粗放向全流程、精细化和绿色低碳发展方向变革， 解决资源、能源与环境的约束问题， 提高生产制造水平和效能， 实现水泥行业“ 降成本、补短板” 和跨越式发展。将人工智能和信息网络等新一代信息技术与水泥制造技术融合， 推动水泥工业生产、管理和营销模式的变革，已经成为我国水泥工业高质量转型发展的关键途径。海螺集团作为水泥行业龙头企业， 在水泥生产过程管控方面有着深厚的工业积淀，不仅拥有水泥工艺、电气自动化、机械装备和工业信息化等方面的专业技术人才队伍，而且建立了专业化的信息技术工程公司。三十多年来， 海螺集团对水泥自动控制、装备管理、工艺操作和供应链管理知识进行不断地总结和优化， 并通过计算机应用软件进行固化和统一， 形成了具有海螺特色的水泥生产知识库， 促进了海螺集团水泥产业的高标准化和高速发展， 同时也为海螺集团水泥智能工厂建设奠定了良好基础。
海螺集团以企业实际需求为导向， 针对原料来源多、质量波动大、质量检测及时性和准确性不足、生产操作依赖人工经验、产品发运环节劳动强度大等痛点问题， 深入分析行业生产管理现状， 通过聚焦生产管控、设备管理、安全环保和营销物流等核心业务，建成了行业首个水泥生产全流程智能工厂示范项目， 并快速推广应用， 初步形成了水泥智能工厂集群。
海螺集团深入分析行业未来发展趋势， 以解决生产实际问题为目标， 在水泥生产管理和自动化控制技术积累的基础上， 采用自主研发与集成创新相结合的方式， 以典型生产线为试点， 由点到面逐步推广应用， 持续迭代升级， 不断提升智能工厂技术及应用水平。
海螺集团水泥智能工厂以提高生产线效率和管理效能为目标， 综合运用移动通信网络、数据传感监测、信息交互集成和自适应控制等先进技术， 打造以水泥制造为基础， 向产业链上下游同步延伸， 涵盖产品全生命周期的智能制造体系， 总体战略规划（ 见图1) 如下。
（ 6 ） 建设具有海螺特色的工业互联网平台， 打造“ 海螺工业大脑” ， 实现“ 设备-生产线-工厂-区域-集团” 五级智能制造协同体系。
在此基础上， 逐步建成国内智能化覆盖率领先的水泥工厂、世界单体产能-领先的智能水泥工厂、国内行业水泥智能工厂集群、水泥智能制造和商业运营产业链。
海螺集团水泥智能工厂包含智能生产、智能运维和智慧管理三大平台（ 见图2 ） ，具体包括数字化矿山管理系统、专家自动操作系统和智能质量控制系统等八个涵盖水泥生产全过程的智能化控制及管理系统。水泥智能工厂的整体架构如图3 所示。
该平台在行业率先实现“ 一键输入、全程智控” 的生产模式， 只需在智能质量控制系统中输入熟料或水泥的质量预控目标， 系统自动根据原燃材料信息完成生产配料， 并向数字化矿山管理系统下达开采和配矿指令。专家自动操作系统按照配料参数和品质要求在节能稳产模式下自动引导生产。进入智能生产闭环后， 开采的矿石品位和终端产品的质量数据则又会由系统自动实时采集分析， 用以不断优化生产方案， 使产品品质、能源消耗等控制目标不断逼近预设的最优参数， 最终实现降低人员劳动强度、提高产品生产品质和降低资源能源消耗的运营目标。
涵盖了矿山三维模型、中长期采矿计划、爆破管理、取样化验、采矿日计划、精细化配矿、GPS 车辆调度、卡车装载量监控、混矿品位在线分析、配矿自动调整、生产管理、司机考核等矿山管理的各领域， 实现三维采矿的智能设计、配矿质量在线分析、矿车调度优化管理、矿山生产立体化管控， 解决水泥企业在矿山生产方面存在的配矿、监督和管理问题， 提高矿山生产效率、资源利用率和安全保障水平。
进厂原煤、入堆场石灰石等大宗原燃材料采用在线式跨带中子活化分析仪进行实时检测， 并建立堆场质量数据三维模型； 生料、熟料、水泥等经全自动取样器取样， 由炮弹输送系统送至中央实验室， 通过机械手、粉磨珏片一体机等全自动制样设备（ 见图5 ） 进行制样， 并由中子活化在线分析仪、激光粒度仪、X荧光分析仪及XRD 衍射仪等检测分析设备进行自动检测， 结合海螺集团多年来的生产控制经验， 开发了自动配料软件系统， 形成了集自动采样、样品传输、在线检验、自动化验和智能配料一体化的管理平台， 实现对原料、燃料、熟料和水泥等各类物料的全程自动取样、化验分析和配料调控。
利用世界先进的实时智能专家系统开发平台， 针对水泥生产过程中长滞后、多变量、难检测和多扰动的特点， 总结梳理近万条水泥矿山开采、工艺控制、生产操作、质量管理等相关技术知识和管理经验， 建立海螺集团水泥生产知识库， 并将大数据分析、人工智能技术与海螺工匠实操经验完美结合， 搭建最符合水泥生产的专家自动操作系统（ 见图6 ） 。
专家自动操作系统以MPC （ 模型预测控制） 、规则控制、模糊逻辑控制等先进的控制理论为基。