pc鍔犳嬁澶ч娴?.0棰勬祴:從經驗主導到數據驅動,AI如何幫助水泥行業轉型升級?

時間:2019-12-18 11:40:00 來源:中國水泥網信息中心 添加人:

加拿大28*分析 www.zpfzj.com   工業4.0時代,水泥行業面臨著節能降耗、優產減排等諸多挑戰,當經驗主導的工藝優化方式存在無法避免的天花板,以數字化、智能化手段來推動綠色高效發展,成為水泥行業轉型升級的新契機。12月9日,阿里云在杭州舉辦“2019水泥智能化創新研討會”,圍繞大數據、人工智能、云計算在水泥行業的應用做深入探討。中材國際、南方水泥、西南水泥、金隅冀東、紅獅水泥、臺灣水泥、山水水泥、亞東水泥、中國水泥網、中材邦業、赤霄科技、西南科技大學、上海交通大學等業內百余家單位代表出席。

  研討會上,阿里云分享了工業大腦聚焦數據的工藝優化和自動駕駛方案,目前已經在東華水泥等多家水泥廠應用,為企業帶來可觀的經濟效益。

  當前,制造業普遍面臨著人工成本上漲、能源成本上漲、環保重任艱巨等挑戰。水泥行業作為能源消耗大戶,也面臨著相同的問題。結合過去一年走訪國內近百條水泥產線的經歷,不難發現,當前水泥生產面臨的兩大核心痛點:

  1) 煤和電的成本占水泥成本的40%~70%,節能降耗、減少污染排放是重要課題;

  2) 由于原料、燃料、工況波動大,水泥行業始終無法實現高度自動化和智能化生產,生產質量和能耗水平嚴重依賴于人工經驗。

  因此,整個水泥行業轉型升級的訴求在于:在保質保量的前提下,通過穩定的自動化生產控制來實現節能降耗。

  水泥產線的核心工藝高度相似,生料磨、回轉窯和水泥磨組成的“兩磨一燒”環節是每條產線的標配,也是能耗大、依賴人工操作的環節。聚焦“兩磨一燒”的工藝優化和自動控制,或許是解決水泥行業之痛的有效路徑。

  不同于以往經驗主導的優化方式,阿里云工業大腦提出了數據驅動的解題思路。無論是磨主電機、窯主電機,還是子環節涉及的各類風機,在生產過程中都會產生大量運轉數據,基于歷史的運轉數據與效果數據進行深度挖掘分析,利用人工智能技術實現參數自動尋優,再嵌入到產線設備中,讓機器幫助人類實現復雜工序下的實時優決策與控制,在生產保持平穩的情況下降低能耗。

  阿里云工業大腦通過與東華水泥、中材邦業、南方水泥等行業企業深度合作,摸索出一條AI與水泥“兩磨一燒”工藝深度結合的數字化創新之路,整個過程主要分為以下幾步:

  1、數據沉淀

  結合工藝專家經驗,沉淀反映和影響水泥生料/熟料質量及能耗的數據,包括質檢數據、DCS數據、環境數據等。以生料磨工藝為例,磨機壓差、出入磨風溫、磨機料層厚度、斗提電流和精確至每半分鐘的生產電耗數據,都是后續分析的基礎數據。

  2、識別關鍵因子,構建數據字典

  “兩磨一燒”環節有上萬個維度的數據,通過分析不同數據維度對品質和能耗的影響權重,對這些因子做重要性排序,經過與產線工藝專家探討,識別出關鍵影響因子,作為后續算法模型的標準輸入。

  3、優化算法建模

  當確認了所需的數據輸入后,即可進行算法模型的開發,分為三個方向,

  1) 經典的工業控制算法,如PID,MPC等;

  2) 對工業過程的強化學習,將工藝經驗融入算法中;

  3) 通過能耗模型來預測生產能耗并從中尋找優的控制參數。

  終將這三類獨立的算法組集成,融合成為阿里云工業大腦的智能水泥引擎。采用云端優化+邊緣端控制的方式,實現優參數自動下發、自動控制,同時實現產線節能降耗。

  4、產線多工段協同

  雖說“兩磨一燒”是一整條連續的生產過程,但其中的三個子環節是相對獨立的。因此,我們的產品也將生料磨、回轉窯、水泥粉磨分開來做,先按不同工段來做局部優化,實現整體的優化。這樣也能滿足不同水泥廠的個性化需求,根據具體情況自由組合不同???。

  阿里云工業大腦的“兩磨一燒”智能引擎聚焦生產優化和自動控制兩層問題,利用生產數據進行模型訓練,實現生產參數的自動尋優和自動控制,提升生產效率和平穩率,同時降低煤耗和電耗。

  東華水泥是與阿里云工業大腦合作的水泥企業。通過對DCS數據、質檢數據、能耗數據進行一系列清洗、加工和轉換,東華水泥基于產線數據建立能耗優化模型,并融合工藝專家的一線經驗,獲得凝結數理與行業機理調優算法,運用在產線控制中。憑借強的學習能力,工業大腦幫助東華水泥不斷降低能耗排放,新成果已實現單產標準煤耗下降至100千克/噸,電耗突破50度/噸,大幅降低生產成本。

  與此同時,阿里云工業大腦牽手中材邦業,采用云端優化+邊緣端控制方案,實時優化水泥燒成生產線的溫度、壓力、給煤量、冷卻等參數,幫助水泥廠實現生產過程自動駕駛,投產率達95%以上,投運效果相當于中等操作人員水平。

  今后,阿里云將會在生產管理、能源管理、設備管理、安全管理、物流管理等更多的場景,運用數據分析、云計算等技術,賦能水泥產業,幫助水泥企業實現單點智能、局部智能,走向全局智能。

  正如中材國際副總裁徐培濤在研討會上所言,隨著經濟發展與社會進步,未來我們真正需要的水泥產線有兩條,一條是穩定的產線,另一條是精細的產線,兩者都需要通過智能化、自動化的技術手段實現。在新興技術的加持下,水泥這個龐大、傳統的行業,也必然迎來高質量發展的新動力。

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