【案例方向】提品質
【企業名稱】華新水泥股份有限公司
【案例簡要】水泥工廠大規模使用替代原燃料，傳統的質控方法已不能滿足質控需求。華新水泥自主研發了智能在線質控系統，結合大數據與AI技術研發質控模型，多系統互通，實現了水泥生產全過程智能質控，提升了水泥產品質量和生產穩定性。
一、實施背景
水泥是能源消耗和二氧化碳排放的重點行業之一，節能、減排、降碳是水泥工業可持續發展的核心，現階段大規模快速減碳核心技術之一是使用替代燃料。華新水泥積極響應國家號召，大規模使用替代原燃料。替代原燃料種類多、成分波動大，傳統的質檢和控制方法落后，質量信息傳遞滯后，難以及時驅動業務優化。水泥制造大規模使用替代原燃料面臨運行穩定的巨大挑戰，穩定質量難，需要一套智能質量控制系統對水泥生產全過程實施智能質控。
二、典型經驗做法
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華新智能在線質量控制系統HOQC，是基于質量預測模型，自動采集生產全流程質量數據，與其他業務系統互聯互通，以質量數據驅動生產流程，實現大量使用多種類、多品質替代原燃料時質量穩定控制。通過自研接口實現離線檢測數據自動采集；使用在線檢測設備實現質量實時閉環測控；通過大數據與AI技術研發質量預測模型與智能配料；多系統互聯互通，打破數據孤島，實現質量驅動、組合式創新。
圖1 技術規劃圖
?。ǘ嵤┻^程和舉措
根據水泥制造質量控制特點及需求研發出華新智能在線質量控制系統（圖2所示）。
圖2 系統架構圖
1.質量管理線上運行：在線質檢數據直接接入HOQC系統，離線質檢數據通過自研接口接入，質檢工單自動分配，互聯DCS、ADL物流、智能行車、ERP、SAP等，實現質量管理線上運行。
圖3 系統互聯互通
2.使用在線檢測設備實現質量實時閉環測控：
1）利用PGNAA實時監控進廠石灰石質量，質量波動時及時調整。
圖4 進廠石灰石在線分析
2）自研粒徑分析儀（高速攝像頭+自研顆粒分割算法），實現對進廠石灰石粒徑全程測控。
圖5 在線粒徑分析
3）利用PGNAA在線監測生料成分，實現入生料磨原料自動配料。
圖6 生料在線元素分析及配料
4）利用在線粒度分析儀，在線監測生料/水泥粒度，與磨機聯動，實現對出磨生料/水泥粒度自動控制。
圖7 在線粒度分析
3.多系統互聯互通，打破數據孤島，實現質量驅動、組合式創新。
對接HIMP行車/ADL/DCS系統，實現水泥生產全流程質量管理。對接ERP，原燃材料收貨質量信息自動匹配。對接華新商城，出廠水泥質檢報告單自動出具。
圖8 多系統互通互聯
4.通過大數據與AI技術研發質量預測模型與智能配料:
1）HOQC智能質控系統與ADL物流及智能行車系統互通，實現對物料進、出聯合儲庫智能質控管理。
圖9 原燃料規劃及提取
2）建立熟料-生料-原料雙閉環控制模型，實現生料自動配料。
圖10 熟料-生料-原料雙閉環控制模型
3）根據實測水泥1天、3天、28天強度線性回歸，建立水泥28天強度預測模型。
圖11 水泥強度預測模型
三、應用成效
（一）經濟效益
華新智能質量控制系統已在祿勸、陽新、黃石、武穴、襄陽工廠推廣，成效明顯，原燃料穩定性提升>10%，產品合格率提升約5%，水泥的熟料消耗系數降低約2.73%。截至2024年12月，HOQC系統累計創造近4.2億元的經濟效益，華新全面推廣后預計將產生1.23億元/年的巨大經濟效益。
?。ǘ┥鐣б婧铜h境效益
截至2024年12月，應用該項目碳減排累計約160萬噸，節能減碳效果明顯。華新全面推廣后，預計碳減排約218萬噸/年。
四、推廣價值
本案例通過研發智能在線質控系統HOQC自動采集生產全流程質量數據，使用在線檢測設備實現質量實時閉環測控，如使用PGNAA實時監控進廠石灰石及入生料磨物料成分、自研粒徑分析儀實時監測出破碎機超大石塊、搭建模型實現水泥粉磨細度自動控制等，并通過大數據與AI技術研發質量預測模型與智能配料，對接HIMP/ADL/DCS/ERP/華新商城，多系統互聯互通組合創新。
本案例技術成果有效提升了華新水泥產品質量及總體生產運營數字化水平，并從降本增效和節能減碳等方面為企業帶來了顯著的改善和收益；有效改善了水泥行業高能耗、高污染、高排放、低效率的行業痛點，增強企業核心競爭力，具有行業典型示范效應和推廣應用價值。
