全球建材行业首座“灯塔工厂”落户华润建材科技

2023年12月14日,世界经济论坛(WEF)公布新一批全球灯塔网络成员名单,华润建材科技控股有限公司旗下田阳水泥被选为“先进的第四次工业革命(4IR)灯塔”,成为全球建材行业首座“灯塔工厂”、粤港澳大湾区央企首座“灯塔工厂”。华润建材科技以技术和数据为主题,依托先进的IIOT技术架构、可拓展的垂直行业工业互联网平台、有力的数据分析体系和生态系统,入选《全球灯塔网络年度白皮书》六个领先案例之一,进一步彰显华润全球竞争力和领先地位。
灯塔工厂”由达沃斯世界经济论坛与麦肯锡合作开展遴选,评审过程极其严苛,获评企业被誉为“世界上最先进的工厂”,具有榜样意义的“数字化制造”和“全球化4.0”示范者,代表当今全球制造业领域智能制造和数字化最高水平
“灯塔工厂”是华润建材科技承接“打造华润集团流程制造产业的转型标杆典范”任务的重要交付,是华润集团争当央企数字化转型排头兵的生动实践,也是建材行业以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能,发展新质生产力的有益探索。华润集团基于“智慧华润”远景目标,深度推进产业数字化和数字产业化建设,以前沿技术催生新产业、新模式、新动能。华润建材科技始终坚持技术创新,积极推进产业转型升级,通过“自主研发,内外结合”用先进技术解决生产运营过程中的难点,探索全流程智能工厂。“灯塔工厂”创建过程中,基于对数字化转型和智能制造建设既有成果进一步诊断、总结和提升,重点围绕“战略”“平台”“组织”“生态”四个方面“全局性”推进建材行业灯塔工厂建设。
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▲田阳工厂全貌

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长效的战略执行力
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“十三五”中期,华润建材科技提出推进“产业链延伸”和“产业转型升级”,将“数字化转型”作为产业转型升级的重要方向。进入“十四五”,华润建材科技深刻认识推进数字化转型的重要性、紧迫性,进一步将“引领数智化转型”提升至企业使命的高度,继续深化“创新驱动发展”能力,推进“数智赋能”,并将打造“信息化、数字化、智能化三化平台”作为支撑整体业务战略实现的坚实底座,将数字化转型融入企业的战略发展、管理提效、运营优化、产业升级。
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▲中央控制室
2018年,华润建材科技探索智能工厂建设,围绕EHS管理、矿山、生产、质量、设备、发运六大业务领域,以实现“安环管得住、生产看得清、质量控得稳、设备连得上、能耗省得下”为目标,设计智能制造解决方案,在田阳工厂“先试先行”全流程智能工厂,智能化、数字化为工厂带来新一轮提升。2020年7月,田阳智能制造一期上线,在矿山开采和水泥生产完成部署基于先进自动化、物联网、人工智能、5G等先进技术的12个4IR用例;持续开展智能制造二期配套子系统深度应用建设,至2022年已部署30多个数字化、智能化用例,并进行组织架构、运营机制、人员素养的整体优化,实现人均水泥产量和质量提升,二氧化碳排放量下降,向资源节约型、环境友好型、可持续发展的流程制造企业转型,打造了行业下行周期中的新型竞争力。
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▲智能化验室
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▲纯电动无人矿卡
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坚实的平台底座
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华润建材科技基于建材行业特点,量身定制了“润丰智慧”垂直行业工业互联网平台,全面服务35个水泥基地、2个事业部,支持不同业务领域数字化用例快速开发及部署,运行26大类100多种算法;通过“平台化推广+自主研发应用”降低建设及运维成本约30%;提高智能制造场景研发及应用推广效率约50%。
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▲润丰智慧工业互联网平台
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发展的组织能力
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华润建材科技组建“控股-基地” 自上而下的两级数字化转型推进组织建设,纵深推动变革,对组织架构、运行机制和模式、人员能力进行全面重塑。构建分层分类的数字素养技能培训体系,开展“星空星火星光”数字素养技能培训。“星空班”面向总经理层,提升数字认知力、凝聚力、领导力,推进转型变革;“星火班”面向设备、质量、电气、矿山等相关岗位 “建设者”,提升数字执行力,落实转型项目;“星光班”面向专业层 “支持者”,提升数字专业能力,承接专业要求。目前体系培训覆盖100%基地总经理,200余名建设骨干,170多名专业人才,培养60名数字化转移员,62名设备智能诊断工程师,线上参训人数超过5000人。
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共赢的科技生态
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华润建材科技集聚内外部资源,联合推动关键用例的建设、关键技术的攻坚。与行业协会等机构合作,制定并发布相关的行业标准。积极开展国家工业互联网标识解析二级节点建设,以质量追溯、物流追溯、设备智能运维、供应链等四大场景,推进跨企业、跨地域数据的互联互通。在内部从基础建材逐步覆盖到结构建材、功能建材,推动各业态转型。与上、下游伙伴通力合作,形成应用、服务、算法等行业新资源,引领行业数字化转型、推动行业高质量发展。
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2023年3月,华润建材科技正式启动申报第一个建材行业“灯塔工厂”,经过长达九个月的冲刺作战,从全员生产率、生产运营成本效率、产品质量及客户服务等多方面进行变革及优化,人效、财务、运营、可持续共11项关键KPI、15项细分KPI的表现有显著提升。当前,田阳工厂利用数字化用例和先进技术,实现二氧化碳排放下降24%,人均水泥产量提升105%,设备非计划停机下降56%,质量稳定性提升25%。华润建材科技将全面总结灯塔经验,助力工厂降本增效,发挥灯塔效应,形成一批灯塔标准的数字化工厂,打造灯塔网络。坚定数字化转型脚步,引领建材行业高端化、绿色化、可持续发展,聚集新质生产力,探索建材行业新型工业化道路。

全球建材行业首座“灯塔工厂”落户华润建材科技

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智能制造、大数据、NFT、VR、AR……囊括一系列新鲜概念的工业4.0时代已经扑面而来,发展数字经济是我国把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。华润水泥顺应时代发展和技术革新趋势,在“十三五”中期制订了数字化转型整体规划,在生产、营销、物流等方面大力开展数字化、智能化建设。进入“十四五”时期,华润公司进一步依托工业互联网平台,灵活应用5G、AI等新技术,深耕6大应用场景,打造新一代智能工厂;同时着力培育3大能力,通过工厂数字化、智能化转型赋能生产运营,致力实现工厂的“安全管得住、生产看得清、质量控得稳、设备连得上、能耗省得下”。

一、构建工业互联网(垂直行业)平台筑牢智能工厂底座

华润水泥洞察建材行业的业务需要和发展趋势,坚持以系统性思维,采取“整体规划、分步实施”策略,依托过往10多年扎实的信息化、数字化基础和集团新一代技术资源,着力打造出工业互联(垂直行业)平台暨“润丰智慧”工业互联网平台,协同运作工业应用、算法、数据等新型生产要素,一体化解决水泥、骨料、石材等多业态的发展需求。

“润丰智慧”工业互联网平台(V1.0)于2022年6月27日发布,目前已融合安全管理、质量管理、设备管理、能源管理等6大智能制造场景,通过平台与智能制造应用的同频共振,全面服务于华润水泥30多家水泥生产基地。目前已接入各类设备及采集终端近4.7万个,日采集数据量超100G,运行算法26大类100多种;平台实现工业设备互联互通,实时采集生产、工艺、设备等数据,完成多专业、多部门数字化协同;在骨料、人造石材等新项目建设过程中,同步依托平台开展智能化设计和建设,发挥平台在业务协同、数据分析等方面的能力,加速新业务拓展进程,有效提升项目的建设质量。

目前,“润丰智慧”工业互联网平台通过“资源共享”,减少IT基础设施投资30%;基于“云边协同”服务,应用推广速度提高50%;其深厚的“业务中台、数据中台”及通用平台能力,进一步推动整体业务平台化,促进行业生态协同的有效形成。

“润丰智慧”工业互联网平台架构示意

二、精心布局6大业务应用场景提升生产运营效能

基于“润丰智慧”工业互联网平台的“智能工厂”是怎样的?下面我们走进华润水泥基地现场,揭秘工业互联网平台上“智能工厂”的六个典型应用场景。

  场景一:数字化绿色矿山

在数字化矿山开采中,通过5G和三维建模技术将采配矿数字化,结合智能矿车调度系统,平台可自动规划行车路径、调派无人驾驶矿车,实现铲装设备、运输设备、装卸点高度协同;当矿车遇到紧急避险或故障急停时,安全员可通过应急接管系统,及时接管无人驾驶矿车。

通过数字化矿山系统与无人驾驶矿车的应用,矿山实现生产人效提升50%,资源综合利用达100%,引领水泥行业采矿技术发展新潮流。

数字化矿山矿卡无人驾驶

  场景二:水泥窑磨先进控制

华润水泥通过自主研发建立APC先进控制模型,并运用工业互联网平台的AI能力,对重要工艺参数进行建模分析、预测,实现窑、磨、余热发电系统的自动控制、自动调优,降低了中控操作员的工作负荷,实现节能减耗。同时投用分解炉温度、窑头罩负压、水泥磨辊压机等16个先进控制模型,可全程智能控制窑、磨、余热发电系统,在行业内首次实现黑屏操作,将操作员劳动强度降低95%,熟料单位产品综合能耗下降1.5kg/t.cl。

窑磨先进控制系统组态及趋势

  场景三:数字化质量检控

在应用数字化技术之前,水泥生产过程中生料、熟料等物料需人工完成取样、制样和检验工作,存在检验效率低、检验结果滞后生产控制等问题。“润丰智慧”工业互联网平台构建的质量管理系统,可通过集成现场在线分析、智能化验室等检测设备,实现取样器自动取样,样本“炮弹”自动发送到接收站制样、检测,并推送检测结果至配料系统和质量管理系统,实现质量领域数据的全联接,降低检验人员工作强度90%以上,人效提升70%以上,生料三率值合格率提高10%以上。

采、制、检一体化智能化验室

  场景四:设备智能运维

水泥厂传统运维普遍依靠人工,需巡检人员到设备现场通过目测、听声、手摸等方式对设备进行检查监测,判断设备运行状态普遍依靠个人经验,存在隐患发现不及时、判断不准确、工作效率低等问题。华润水泥物联网5G通讯设备可采集、监测关键设备振动、温度等数据,接入“润丰智慧”工业互联网平台,建立100个以上机理模型和算法对设备进行智能分析,提前预测出设备隐患,指导现场维修维护工作。截至目前,设备故障次数及时间同比下降57%,实现从传统预防性维护向预测性维护模式转变。

设备智能运维监控画面

  场景五:智能化安全管理

水泥生产现场环境较为复杂,需依靠各级管理人员到现场检查及纠正不安全行为,工作量和安全管理难度方面均存在较大问题。华润水泥致力安全管理零死角、多维度、全覆盖,重点推进5G通讯智能视频监控、VR安全培训馆、智能手环、相关方EHS自助培训考试等多级应用,建立安全作业模型,在现场作业行为监测、安全培训教育、职业健康跟进、相关方管理等方面实现数字化、智能化高效运作模式。在提高各层级安全管理人员安全素养方面成效显著,习惯性违章下降90%以上,安全管理工作效率提高50%,为安全生产、员工健康保驾护航。

智能安全管理现场与VR培训

  场景六:智能化物流

传统水泥发运模式下,货车司机需在厂区门岗凭行驶证排队登记,经人工开票,人工过皮重、人工装车、人工过毛重、人工打印票据等环节才可提货出厂,等候时间较长,发运效率较低。华润水泥利用一卡通智能发运系统,实现厂内无人发运模式,支持自助下单、自助开卡、自动排号、自动过磅、自动放料、精准装车等功能;满足车辆限载治超要求,减少员工粉尘接触,避免职业健康风险,消除安全隐患;实现在途动态监控,支持路径规划、动态围栏、异常停车提醒等功能,发运效率整体提高30%,有效提升客户满意度。

一卡通智能发运及自动装车

截至目前,华润水泥智能工厂建设成果已获多方认可,年经济收益近亿元,并入选国家工信部2022年移动物联网应用典型案例库,获得国家工信部“绽放杯”5G应用征集大赛一等奖、广西智能工厂示范企业和华润集团智数化标杆单位、科技创新成果等荣誉。

三、深化培育三大能力促进高质量转型发展

华润水泥全面总结“润丰智慧”工业互联网平台和6大应用场景建设成效,提出在水泥业务关键领域实现数字化全覆盖的前进目标,并制定数字化组织保障、全员数字素养、企业创新活力三大能力的培育计划,促进平台与6大场景深入推广应用。

  能力一:强有力的数字化组织保障

华润水泥成立数字化转型工作专班,统筹推进各层级、各业态的智能化、数字化工作,通过政策研究、技术趋势分析等手段,制订切实可行发展目标,从业务实际出发、以技术驱动转型,全面推进智能工厂建设。

推动水泥基地组织变革,组建智控部统筹数字化生产运营及运维,实现生产组织管理扁平化、集成化;优化调整工艺、质量、设备等管理制度,完善考核体系、开展数字化考核评价,匹配数字化生产运营新模式;成立智能化、数字化专业服务公司——润丰智慧科技公司,以“让智造更简单”为使命,肩负华润水泥数字化转型的“加速器”、行业软件产品及方案的“孵化器”重任;建立一支由管理人员、业务骨干、数字专才构成的数字化混合编队,深入基地业务现场调研分析、安装调试,并潜心研究算法、设计系统,保证完成各项任务的高效建设、高质量交付。

  能力二:覆盖全员的数字素养技能

华润水泥建立“星空班、星火班、星光班”分层、分类的数字素养技能培育体系,持续开展数字化系列专题培训,宣贯智数理念、普及智数知识,提升专业能力,保障新一代智能工厂的稳步落地。

依托智能制造基地总经理“星空班”,提升“管理层”的数字化转型认知力、领导力,发挥率先垂范、引领变革的“头雁”作用,推动数字化转型提速;依托智能制造卓越工程师“星火班”,提升“中坚层”的数字化转型执行能力、应用能力和实施能力,有序推进转型重点项目落地;依托数字化专业人才“星光班”,提升“专业层”的数字化、智能化技术能力,承接各项智能与数字化专业工作。

“星空班”座谈会

  能力三:源源不断的企业创新活力

在建设智能工厂的创新实践过程中,工业互联网平台是一个互联互通的共享平台,也是一个创新平台,它能化繁为简,培育“数字+业务”创新土壤,激发来自业务一线的高质量创新。

依托大量创新基础,突破创新质变,在先进控制、设备运维、质量管控、能源管理和安全管理等水泥工业应用软件关键领域取得新突破,实现基本自主可控。华润水泥在工业互联网和智能制造方面的探索、研究,赢得多方认可,获得国家重大专项“5G+工业互联网”融合创新应用,持续依托工业互联网平台,以新技术、新装备赋能传统制造业。华润水泥与合作伙伴成立的“5G+智慧建材”联合创新实验室,以共同研发建材行业5G模组/终端为目标,目前已推出5G安全帽、智能运维终端2款5G模组产品原型。

华润水泥智能工厂建设是一项庞大的系统工程,我们致力以战略为指引、平台为支撑、业务为导向,以数字化组织、数字化素养、数字化创新三大能力为保障,深化6大业务应用场景,源源不断提供智数转型发展驱动力。目前,华润水泥已实现近半水泥基地的数字化覆盖,“十四五”期间将持续迭代升级,完成全面覆盖。发展的道路是漫长的,但发展的前途是光明的,我们打造了一个懂行业的工业互联网平台,形成了一批成熟的智能化应用,也锻炼出一支懂专业、能创新、可信任的实施队伍。回望过往奋斗路,扬帆未来笃行时,华润水泥愿携手行业伙伴,戮力同心、构建生态、引领转型,发挥更多更大的数字化转型价值,为企业、行业的高质量发展作出新的贡献。

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