山東東華水泥有限公司成立于2004年8月，是世界500強企業山東能源淄礦集團和中國聯合水泥集團投資建設的新型環保現代化大型水泥生産企業,年産熟料、水泥千萬噸。2018年3月,山能淄礦集團決定,在水泥行業裡率先開發建設首家“工業大腦”項目,推動企業從傳統建材業向大資料服務業轉型。2018年7月10日,東華水泥和阿裡雲計算簽訂了合作協定。
很多人不相信這個“工業大腦”能比得上人的大腦，工藝工程師們各抒己見。通過大資料的計算，分析了影響原料磨電耗和台時産量相關的幾個因素，但在循環風門上調節産生争議，“這個可動不得！這個不需要動！動得太頻繁執行器損壞怎麼辦！”工藝工程們發出了質疑。
但是，隻有放開步子走出去才能知道行不行，“在能保證安全的情況下，能試就一定要試試，我們給大資料一個機會！”東華人最終選擇了嘗試。2018年東華水泥開始和阿裡雲合作，給水泥裝上“工業大腦”。
每一分能耗成本都是收益
雖說水泥并非淘汰類行業，但現在已經被貼上了高耗能、限制類、去産能的标簽，自動化控制方面遠遠落後于國外水準。東華水泥率先提出了一個大膽的設想：能否通過大資料，建設“水泥工業大腦”解決熟料生産全過程降能耗和提高産品品質，甚至預測裝置故障等問題。
此前，阿裡雲已經在一些制造行業做了創新嘗試，推出了ET工業大腦，它主要解決制造業的核心問題，通過智能算法和強大的計算能力，分析工業生産中收集的資料，優化機器的産出。
阿裡雲的算法工程師們和東華水泥的工藝工程師們一起交流，反複試驗，在一次又一次的磨合中，雙方達成了共識：大資料的應用，要把原來師傅在傳幫帶中教授的東西，更高效地通過機器傳遞出來，讓機器"學習"哪些資料是有用的，然後自動優化，讓生産環節更精準、快速、省力。
讓機器幫助人類實作最優決策
在水泥行業，阿裡雲通過持續彙聚整合水泥行業的技術、經驗與資料的能力，通過輸出“供、研、産、銷”全鍊路智能算法服務，激活水泥企業的資料價值，建構獨特競争優勢，主要通過2個方面實作：
首先，将水泥生産營運過程中，所産生的原材料資料、生産過程資料、品質資料、銷售資料等進行整合，消除資訊孤島，把資料變成資産；其次，在不增加改變現有裝置工藝的前提下，通過雲計算、大資料和人工智能技術來改善煤耗和電耗名額，計算最優控制參數，預期煤耗電耗名額至少降低2%。
最終，阿裡雲通過助力水泥企業建設“工業大腦”，打通裝置、産線、生産和營運系統，通過對資料智能分析建立模型提高生産率降低能源消耗，減少污染物排放，形成智能工廠。
具體到項目執行層面，整個過程被分為以下四步：
資料采集與清洗：
結合工藝專家經驗，水泥工業大腦首先将智能生産系統、智能控制系統、智能裝置管理系統、智慧能源管理系統等異構系統中的海量資料進行提取，包括質檢資料、DCS資料、環境資料等。同時對資料進行清洗，剔除噪音資料或無效資料，補充不完整資料或缺失資料，為下一步模型訓練提供高品質的資料資産。
模型搭建：
采用先進的機器學習算法、神經網絡算法，并結合先進過程控制模型，對所收集到的多元度資料進行模組化，包括輸入資料、輸出資料、狀态與環境資料，真實還原水泥産線上的實際生産過程。并通過對大資料模型的參數進行調節，以實作從輸入參數到輸出參數的非線性映射關系。
機器學習：
通過采集6個月的曆史資料，分析多達98個變量之間的耦合關系，基于深度學習技術，建構系統各參數間的關系模型，并對模型的輸出進行預測，使風、煤、料的最佳組合範圍可量化、可視化，達到“同等産量熟料，品質最好；同等品質情況下，産量最高；或是同質同産情況下，生産能耗最低”。
線上控制：
通過結果預測，反推生産過程關鍵變量應該如何調節。最終生産線工藝參數的設定，會結合工藝參數範圍、步長資訊、工藝參數實時值等，由水泥工業大腦進行多變量綜合分析、實時針對各工況的産量、品質、能耗多目标進行尋優，推薦一組最佳的工藝參數實時反寫回DCS（分散控制系統），實作水泥核心生産過程的自動駕駛、無人值守。
憑借超強的學習能力，工業大腦幫助東華水泥不斷降低能耗排放，通過“綜合能耗優化模型”進行熟料生産線的自動控制，即在無需人工幹預的情況下，能耗優化模型推薦的參數自動推送給産線自動化裝置，實作了更加穩定可靠的智能控制，綜合能耗名額有效降低2.13%。
此外，水泥“工業大腦”的可持續與可複制性也得到驗證。算法具備自學習能力，可定期自更新算法模型，長期保持投運率。并且該模型可适應多種工況，從無固廢到有固廢。同時，工業大腦在不同産線隻需10天便可部署完成，具備了向全行業推廣的可能性。
不僅如此，東華公司和阿裡雲通過持續彙集整合水泥生産營運過程中所産生的原材料資料、生産過程資料、品質資料、能耗資料等資料，還可以實作資料的資産化；未來，雙方還将會在生産管理、能源管理、裝置管理、安全管理、物流管理等更多的場景，運用資料分析、雲計算等技術，賦能水泥産業，幫助水泥企業實作單點智能、局部智能，最終走向全局智能。
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