中國報告大廳網訊，隨著我國經濟的快速發展和城鎮化進程的加快，水泥行業作為基礎原材料產業，市場需求持續增長，但同時也面臨著產能過剩、環保壓力等多重挑戰。近年來，智能製造成為推動水泥行業轉型升級的關鍵力量。本文通過對水泥行業智能製造的發展現狀、存在問題及未來趨勢的分析，探討水泥行業在2025年的發展方向，為水泥企業的智能化轉型提供參考。
《2025-2030年全球及中國水泥行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，智能製造在水泥行業的應用不僅局限於生產製造的自動化和智能化，更涵蓋了數據層的數位化和執行層的智能化，其最終目標是構建智能工廠。通過人機互聯，實現物料、設備和人員的高效協同，利用監控系統和工廠生產系統完成生產工作。在虛擬化管理過程中，對物流和倉庫等數據流進行標準化處理。通過大數據挖掘，實現生產數據的深度分析和優化，提高資源利用效率，顯著提升生產力。
(一)國際水泥行業智能製造現狀
目前，全球水泥行業已實現了一定程度的自動化生產，但自動化水平仍處於較低階段。美國、德國、日本等已開發國家和地區對水泥產業進行了全面升級改造，形成了一批智能化生產線，並逐步向全行業推廣。這些國家的水泥企業通過引入先進的信息技術，實現了生產過程的實時監控和優化，顯著提高了生產效率和產品質量。
(二)國內水泥行業智能製造現狀
國內方面，海螺集團於2013年啟動智能工廠建設，先後建成4條智能生產線，主要包括智能原料車間、智能熟料車間、智能骨料車間及智能包裝車間。其中，智能熟料車間基於5G、大數據、物聯網、雲計算等新一代信息技術，打造了全新的綠色低碳數位化示範工廠。通過建設「一中心三平台」，實現了生產過程的實時管控，全面提升了生產效率，降低了能耗成本，提高了產品質量。此外，重慶建材集團、金隅冀東集團等企業也開展了智能製造項目建設。
儘管如此，國內外水泥行業在智能製造領域仍面臨許多挑戰，如自動化水平不足、數據分析能力弱、生產過程缺乏透明度、生產成本居高不下等問題依然存在。此外，各國政府對環保要求日益嚴格，企業需要不斷加大環保投入，增加環保設施，這進一步加劇了企業的運營壓力。
(一)頂層設計缺失或不合理
目前，我國水泥企業信息化基礎薄弱，缺乏頂層設計，企業內部生產系統和管理系統各自為戰，尚未形成一套完整的智能製造解決方案。由於水泥裝備自動化程度低，數位化水平不高，導致數據收集困難，海量數據無法有效利用，限制了水泥行業智能製造的發展。
(二)認識不正確
雖然國家層面出台了相關政策措施，推動了水泥行業智能製造的快速落地，但很多地方政府尚未出台具體實施細則或補貼政策，對水泥智能製造項目的審批流程也比較繁瑣。大多數水泥企業管理層對智能製造的認識還不夠深刻，認為智能製造就是花錢買設備，缺乏與企業戰略發展相結合的系統性思維，不願意投入資金進行智能化改造。此外，企業缺乏專業人才，尤其是具有豐富實踐經驗的複合型高端技術人才匱乏，難以支撐水泥行業智能製造的推進。
(三)基礎薄弱，系統集成難度大
水泥行業的數位化、智能化發展水平與鋼鐵、化工等行業相比仍有較大差距。目前，我國水泥企業在生產製造環節應用了分布式控制系統(DCS)和製造執行系統(MES)，但尚未實現全流程信息集成。在設備管理方面，主要採用可編程邏輯控制器(PLC)+組態軟體的方式，沒有實現數據實時採集、分析與共享。同時，水泥產品種類多、規格型號複雜，原材料的品質變化對生產過程影響明顯，需要建立一套成熟的工業大數據平台來解決企業經營中存在的問題，提高企業的決策能力和運營效率。然而，由於缺少頂層設計，部分水泥企業雖然已經完成了自動化、信息化建設，但系統之間沒有有效銜接，導致各系統數據重複錄入，甚至出現「信息孤島」現象。而且，水泥生產工藝較為複雜，涉及生料製備、熟料燒成、礦渣粉磨、水泥包裝等多個環節，生產過程中的關鍵參數包括溫度、壓力、濕度、濃度等，這些數據不僅需要從現場儀表上獲取，還需要藉助傳感器或其他智能終端設備來實現採集，因此在數據收集、傳輸及處理方面存在一定難度，制約了水泥智能製造的發展。
(四)裝備落後，工藝技術水平低
雖然部分企業進行了智能化升級改造，但仍存在許多問題。一是設備陳舊落後，生產線自動化程度不高，僅有少量傳感器用於採集數據，且數據精度有待提高。二是自動化控制系統功能單一，主要由PLC完成控制，不能滿足工藝優化、設備管理等需求。三是缺乏數位化工廠建設經驗，對數位化製造理念認識不足，導致無法真正實現智能化生產。
(一)智能化實驗室水泥生產線
智能化實驗室對各工序的產品質量進行實時監控，通過自動化採樣，向自動化實驗室中輸送樣品，機器人對物料進行自動化識別，並利用檢測設備分析相關元素，完成礦物分析。向DSC和配料系統等上傳數據，再結合反饋的數據對配料進行調整，利用這種工作模式可以彌補傳統人工取樣工作的不足，節省生產過程中的能耗，避免投入過多的人力資源。
(二)智能化實驗室項目
某水泥廠自動化實驗室投產之後，系統維持穩定運行，整體樣品檢測速度較快，可以提供準確的數據，保障水泥質量穩定。智能化實驗室項目為某水泥企業帶來的效益如表1所示。
(三)智能工廠案例分析
通過調研，選取某水泥公司進行案例分析。該水泥公司投產運用自動化實驗室之後，系統維持穩定運行，可以為生產過程提供客觀的數據，保障水泥質量。該智能工廠的建設目標為：「兩個一體化」(即產品質量和安全環保)、「三個全覆蓋」(即生產全過程控制、設備設施操作全過程管理、全員安全風險管控)。
在水泥生產全流程方面，將原有4條生產線改造為2條新型干法水泥熟料生產線，並對窯尾系統、生料製備系統等關鍵環節進行智能化升級改造。採用「智能配料系統」實現生產過程自動配料;採用「智能磨煤系統」實現生料粉磨無人值守運行;採用「智能控制系統」實現熟料冷卻、迴轉窯燒成、燒成工藝及窯尾煙氣處理系統的自動控制。
在生產裝備方面，依託現代信息技術，全面推進機械自動化，實現關鍵設備智能化、生產過程智能化。通過優化布置控制櫃和控制屏，使各個控制功能模塊集中設置於控制室內，便於實時監控、遠程維護與故障診斷;安裝工業乙太網，實現數據採集、傳輸、存儲、分析的網絡化和數位化;引入MES系統，實現對生產計劃、物料供應、生產調度、能源計量、質量管理、成本核算、財務結算等方面的信息化管理。
在企業管理方面，按照國家智能製造標準體系要求，以「生產精益化、運營信息化、管理數位化、決策智能化」為目標，建立起完善的信息集成平台，實現企業內部信息流、物流、資金流的集成和共享。
(四)智能化實驗室給水泥企業帶來的改變
準確性：通過提高取樣的代表性，降低了人為因素的干擾，獲得了準確性的結果。
保障原料配比的精確性：避免出現交叉污染的情況，利用高精度的數據，可以精準調配中子跨帶和配料系統。
保障水泥生產混合材摻加量的合理性：保障生料質量，同時可以提高熟料的強度。
推動綠色產業發展：提高窯廠運行的穩定性，科學地利用煤炭資源，降低水泥綜合能耗。
合理降低勞動強度：減少人員數量，提高崗位安排的合理性，節省勞動力支出。
(一)水泥行業智能製造發展戰略分析
水泥行業發展趨勢分析指出，通過對水泥行業智能製造SWOT分析，可以獲取四個備選戰略。其優勢在於積累行業智能化試驗的經驗，同時結合政策環境提供的發展機遇。缺點則是缺乏關鍵的競爭力。儘管在水泥產業中有著大量的智慧生產經驗，但還不能在多變的外界環境和市場競爭中做出迅速響應。許多規模較大的水泥企業建立了自己的智能化公司，或與其他智能企業建立了戰略夥伴關係，將工業經驗和先進智能技術相融合，形成水泥企業的智慧商業解決方案，以此促進整個水泥工業的智能製造。在今後的發展中，可以採用資金先行、集成先行的方針，以市場換取科技，從而促進整個行業的全面升級。
(二)水泥行業智能製造的發展趨勢
基本原理與工藝：實現產業的標準化與自動化。
智能化裝備：推廣利用工業機器人和智能化配套設備。
智能系統：實現配料比例等智能化。
智能化服務：提供信息分析與決策、智能化服務平台。
在水泥行業發展過程中，應不斷融合先進技術，逐漸提高水泥生產過程的自動化水平。近年來，環保工作的重要性日益凸顯，因此在實現智能化發展的過程中需要融合節能環保發展理念，構建科學的智能化解決方案。同時，融合各種先進的智能設備，做好人才知識儲備建設工作，持續提升水泥行業智能化製造發展水平，保障整體生產效率和產品質量，實現水泥行業的可持續發展目標。
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