一、項目名稱：

水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發(fā)及工程化應用

二、提名者及提名意見

提名者：合肥水泥研究設計院有限公司

提名意見：“水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發(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。

本推薦書中所列內容真實可靠，符合申報要求。該項目符合國家產業(yè)引導政策，技術水平高，應用范圍廣，經濟效益顯著，提名2023年度安徽省科學技術獎（技術進步類）。

三、項目簡介

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

國務院先后于2011 年、2015 年、2017 年發(fā)布了《工業(yè)轉型升級規(guī)劃》、《中國制造2025》和《關于深化“互聯(lián)網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》三個指導性文件。三個文件一脈相承，從工業(yè)軟件、工程應用和大數(shù)據、人工智能等方面，給出了傳統(tǒng)產業(yè)的發(fā)展方向。

為推進水泥制備的數(shù)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(shù)十年的裝備研發(fā)、產線設計、生產調試、系統(tǒng)運維等方面的綜合優(yōu)勢，以提升水泥制備系統(tǒng)生產自動化水平、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鍵技術與裝備的研發(fā)及工程化應用》的研究。

項目關鍵技術創(chuàng)新點如下：

1.水泥制備關鍵裝備的感知-診斷-自愈全流程數(shù)智化

面向水泥制備裝備的數(shù)字化感知、智能化診斷、專業(yè)化運維的問題，研究了裝備的狀態(tài)監(jiān)測、故障表征和智能運維技術；采用關鍵裝備的多源感知與異常預警、數(shù)字模型及數(shù)據協(xié)同、智能執(zhí)行與閉環(huán)控制等關鍵技術；開發(fā)了輥面形貌在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了小空間無標記點條件下水泥裝備三維數(shù)字化構建和大尺寸回轉運動部件在線全自動快速掃描建模；研究了裝備耐磨層表面缺陷智能識別和異常自動恢復算法，實現(xiàn)了裝備狀態(tài)的在線監(jiān)測、健康管理和故障自愈。

2.基于機理數(shù)據融合的水泥制備過程優(yōu)化控制

針對水泥制備過程原材料品種多、品質波動大，設備數(shù)量多、流程耦合度高，人工操作難以達到精準控制和持續(xù)優(yōu)化的問題。研究了基于專家經驗和數(shù)據驅動的水泥制備過程控制算法，開發(fā)了水泥制備生產控制平臺，提出了針對不同工藝流程的多回路、多耦合的動態(tài)協(xié)調優(yōu)化控制方案，實現(xiàn)了水泥制備過程的效率提升和生產優(yōu)化。

3.水泥制備系統(tǒng)的全鏈路數(shù)字孿生系統(tǒng)

針對水泥制備流程多源數(shù)據交叉、耦合，數(shù)據匯總、分析難、數(shù)據價值無法充分挖掘，關鍵主機裝備地域分散、工況各異、共性問題難以發(fā)掘等問題，開發(fā)了水泥制備裝備-系統(tǒng)-運維的數(shù)字化孿生系統(tǒng)，通過對工藝和裝備的仿真，優(yōu)化裝備設計，實現(xiàn)水泥制備生產的效率提升；通過數(shù)字化賦能水泥制備生產過程，幫助企業(yè)提升裝備設計、優(yōu)化生產決策、精益運維管理，實現(xiàn)水泥制備全流程的持續(xù)提升。

4.基于行業(yè)知識大數(shù)據的GAI輔助決策技術

針對復雜工況下水泥制備過程決策自動化問題，研究了面向多變量時序數(shù)據的狀態(tài)識別方法，建立了制備過程狀態(tài)的自動定義和在線分析系統(tǒng)，將基于閾值的狀態(tài)定義，轉變?yōu)榛谮厔莸臓顟B(tài)自動識別和識別結果實時推送；研究了基于大規(guī)模數(shù)據集訓練的自然語言處理模型的構建方法，搭建了專業(yè)的水泥制備裝備及系統(tǒng)知識庫，解決了決策來源專業(yè)性的問題，將基于經驗的人工決策，轉變?yōu)榛谥R的輔助決策，實現(xiàn)了生產操作的知識沉淀和管理水平的決策提升。

四、客觀評價

安徽省科學技術情報研究所對本項目的創(chuàng)新點進行了科技查新，報告認為，本項目采用的關鍵檢測和控制技術，在國內外除本單位外均無公開文獻報道。

項目成果經安徽省硅酸鹽學會組織評價，評價結果顯示：本項目為生產控制、系統(tǒng)智能化和裝備優(yōu)化的集成創(chuàng)新，實現(xiàn)了對關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先，系統(tǒng)電耗指標居國際先進。

五、推廣應用情況、經濟效益和社會效益

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

采用本技術的水泥制備企業(yè)，平均水泥產量可提高4%，平均單產電耗下降3%；此外通過數(shù)字化賦能水泥生產企業(yè)，也改變了水泥企業(yè)的生產組織和管理模式，操作人員從“操作者”變?yōu)椤氨O(jiān)管者”；統(tǒng)計人員從“制表者”變?yōu)椤昂藢φ摺保恢悄芄芸叵到y(tǒng)打通了“人”、“機”、“料”、“法” 、“環(huán)”之間的數(shù)據壁壘，幫助企業(yè)領導優(yōu)化生產決策，實現(xiàn)生產的持續(xù)優(yōu)化。

當前建材行業(yè)正處在轉變發(fā)展方式、優(yōu)化產業(yè)結構、轉換增長動力的攻關期，產能過剩矛盾還沒有根本解決，產業(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年全國水泥產量約21.3億噸，應用該技術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、全國有20%的水泥制備系統(tǒng)應用此技術來計算，則1年可節(jié)電6.4億千瓦時，相當于年節(jié)約20萬噸原煤、降低二氧化碳排放60萬噸。

六、發(fā)表文章和主要知識產權等目錄

（一）文章

（二）專利

（三）軟件著作權

（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，承擔實驗研究、工藝研究及開發(fā)、關鍵設備及技術研究開發(fā)、關鍵設備加工制造、工程技術服務、科技成果推廣、評價等工作。

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(tǒng)籌協(xié)調、標準驗證等工作。

九、完成人合作關系說明

李輝為中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司的技術研發(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鍵技術與裝備的研發(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)過程中，負責人李輝牽頭組建了研發(fā)團隊，主持開展各項研發(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。