２０２０年“５Ｇ＋工业互联网”水泥行业报告(一)水泥行业经济运行情况(二)水泥企业发展趋势和需求(三)5G应用典型场景及技术方案(一)产业政策扶持(二)行业发展现状(一)数字化转型新趋势(二)信息化需求新挑战(一)水泥行业5G网络部署方案(二)典型应用场景1. 矿山爆破业务场景2. 矿山开采运输业务场景3. 水泥生产环节监测场景4. 安全运维业务场景5. VR远程参观场景(三)典型案例1. 海螺水泥2. 华润水泥3. 重庆西南水泥4. 江西瑞金万年青水泥5. 红狮水泥6. 千业水泥010406010104050610101316202527272729293030前 言Ⅲ(四)“5G+工业互联网”水泥行业发展建议(一)加快“5G+工业互联网”新型网络基础设施建设(二)加快培育水泥行业可复制可推广的典型应用场景(三)打造“5G+工业互联网”水泥行业创新能力31313131缩 略 语32前 言PREFACE4G改变生活，5G改变社会。
作为新型基础设施的重要组成部分，5G和工业互联网的融合创新发展，将赋能工业行业数字化转型，促进经济高质量发展。
我国是水泥生产和消费大国，水泥产量占世界水泥总产量的60%左右。
当前，水泥行业正处于新旧动能更迭的关键阶段，自动化、智能化和信息化水平参差不齐，亟需提高生产制造水平和效能，实现水泥行业“调结构、降成本、补短板、增效益”高质量发展。
“5G+工业互联网”融合了云计算、大数据、人工智能等技术，将构建满足水泥行业业务发展需求的大带宽、低时延、大连接的无线网络基础设施，催生融合创新应用，为水泥行业高质量发展增添新动能，带来发展新机遇。
华润水泥、海螺水泥、千业水泥等一大批水泥企业积极发力，与基础电信企业合作，利用“5G+工业互联网”技术赋能水泥行业各大业务场景，提质增效显著，为业界树立一批内网改造建设、融合应用创新的标杆样板工程。
为推动“5G+工业互联网”在水泥行业的应用，中国电信集团有限公司联合中国水泥协会、中国信息通信研究院技术与标准研究所、建筑材料工业信息中心等相关单位编写本白皮书，分析水泥行业的发展现状及需求，梳理了“5G+工业互联网”典型应用场景，指导行业开展“5G+工业互联网”应用实施。
十三五期间，水泥行业深入贯彻落实国办发〔2016〕34号《关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》文件精神，以“去产能、补短板、调结构、增效益” 为发展主旋律，以创新驱动发展为动力，以质量和效益提升为目的，以供给侧结构性改革为主线，着力淘汰落后产能，压减过剩产能，与此同时，积极推动水泥行业与信息化深度融合。
《水泥工业“十三五”发展规划》明确指出，要“深化工业互联网、物联网、云计算、大数据在水泥工业中的系统应用，推进水泥工业生产过程数字化、智能化、柔性化发展。
”2015年，工业和信息化部发布《原材料工业两化深度融合推进计划（2015-2018年）》，要求在水泥行业选取2～3家先进企业，建设基于自适应控制、模糊控制、专家控制等先进技术的智能水泥生产线，到2018年水泥行业应用优化控制系统的生产线要达到50%，建成一批生产装备智能、生产过程智能、生产经营智能的智能化工厂。
2019年11月，工业和信息化部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》（以下简称“512工程”），提出要基于“应用相对普遍、融合程度较深、产业影响较大、产业链中上游”的原则，遴选10个“5G+工业互联网”重点行业，挖掘20个“5G+工业互联网”典型应用场景。
2020年9月，工业和信息化部印发《建材工业智能制造数字转型行动计划（2021-2023年）》，提出“创新一批工业互联网场景。
构建网络、平台、安全三大功能体系，鼓励企业积极探索“5G+工业互联网”，促进工业互联网与建材工业深度融合”。
该产业政策文件是“5G+工业互联网”512工程实施以来，工业和信息化部出台的首个针对具体行业明确“5G+工业互联网”引导方向的文件，对推动水泥等行业生产方式的自动化、智能化、无人化变革意义重大。
水泥作为国民经济建设中重要的基础性原材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程，具有长期不可替代性。
水泥工业是国民经济重要的基础产业，是改善人居条件、治理生态环境和发展循环经济的重要支撑。
我国是水泥生产和消费大国，水泥产量占世界水泥总产量的60%左右。
在我国经济高速增长时期，水泥工业得到了迅猛发展，但随着经济发展由高速增长阶段向高质量发展的转换，固定资产投资增速放缓，全国水泥需求进入了一个平台期。
我国每年水泥需求总量连续8年维持在22-24亿吨之间，根据国家统计局数据显示，2019年全国水泥产量23.5亿吨，同比增长4.9%。
同时，中央坚持以供给侧结构性改革为主线不动摇。
为换回碧水、蓝天、净土，今年以来污染防治攻坚战不断发力，在节能减排、错峰生产、矿山综合整治等环保政策的实施与推动下，水泥产能发挥被制约。
一边是需求平稳，一边是供给收缩，同时，在协会和大企业的带动下行业自律的效果明显提升，促使我国水泥市场总体产能过剩的供需矛盾得到了明显改善，多数地区库存水平处于低位运行，支撑水泥价格一路上扬，根据中国水泥协会统计，2019年全国PO42.5(散)水泥市场价格指数439元/吨，比2018年的427元/吨，上涨11元/吨，同比增长2.67%。
全国水泥价位创本世纪历史高位。
2019年“量稳价升”的运行特征，带动了水泥行业销售收入首次突破万亿，达到10126亿元，同比增长12.5%，实现利润总额1867亿元，创历史新高。
根据中国水泥协会统计，截止到2019年底，全国新型干法水泥生产线累计共有1624条，设计熟料年产能18.2亿吨，水泥熟料产能总量得到明显控制，已经连续三年没有增长。
水泥行业集中度不断提升，2019年底全国前十家熟料产能集中度已经达到58%。
水泥熟料生产线日产平均规模从2016年的3337 t/d提升至3610t/d。
图 1：2010-2019年我国水泥产量走势图图 2：2015-2019年我国水泥市场价格指数（PO42.5散）走势图图 3：2010-2019年我国水泥熟料产能走势图水泥行业的发展目前正处于新旧动能更迭的关键阶段，自动化、智能化和信息化水平参差不齐，亟需采用融合工艺机理的智能化和信息化技术，推动生产、管理和营销模式从局部、粗放向全流程、精细化和绿色低碳发展方向变革，解决资源、能源与环境的约束问题，提高生产制造水平和效能，实现水泥行业高质量发展。
水泥行业的数字化转型正在稳步推进，主要体现在以下几个方向：一是从生产工艺的数字化转型角度看，水泥行业具有无间断的生产特性，一旦停机可能造成巨额经济损失，通过机器视觉、AI检测等技术手段，第一时间排除生产故障，保障生产的连续性。
通过自动化+系统，降低了生产系统操作难度，提升设备的可操作性，加快了生产节奏。
根据各自企业现有工艺情况量身制定一套完整、标准、自动控制的操作方式，减少操作员人为干预，避免了人力执行的不确定性，推动生产更加高效。
二是从设备运行的数字化转型的角度看，水泥生产设备数量众多，导致设备检修工作量大、备品备件库存压力大。
设备一旦发生突发故障，无法按计划生产，不但会影响生产进度，也无法保证产品质量。
提高设备可靠性、减少故障停机成为数字化生产的重要方向，通过数据分析可以提前进行预知性检修和检查，加快故障分析判断进度，进而提升维修速度，有效保障水泥生产的连续性和稳定性。
三是从安全与环境管理的角度看，水泥生产的不安全因素较多，本公司人员安全防护，外来人员安全识别、行走路线、危险区域预警等都可通过数字系统进行及时有效的辨别。
环境管理方面，强化环境污染的实时监测，通过机器视觉和AI分析，避免污染事件的发生；强化生产工艺管理，自动调节氨水、脱硫剂等辅助材料及添加，达到控制指标值，降低能源消耗，减少环境污染。
智能水泥工厂建设成为水泥产业数字化转型的重要载体，涵盖了智能控制、智能管理、智能物流、智能分析和智能服务等方面内容，通过生产过程的自动化控制、生产信息的数字化收集处理、全局的智能化协同等手段，使生产制造更加透明化，极大提高了水泥产品质量水平。
与此同时，数字化、网络化、智能化的发展趋势，给水泥企业的信息化水平提出新要求，也带来了前所未有的挑战。
1.IT和OT亟须加快融合流程工业应用开发场景逐步成熟，水泥行业对信息化的需求真正痛点挖掘不足，信息化发展呈现碎片化趋势。
需求的不清晰，导致无论是网络侧还是芯片模组终端领域，在针对水泥行业特性的投资开发积极性不够，柔性化生产、预测性维护、服务化延伸等在内的关键行业价值的尚未充分兑现。
需要进一步推动IT与OT的深度融合，加大OT部分投入力度，切实解决现场问题，提高可靠性和实用性。
2.技术和标准需加快提升水泥工业DCS发展较早，自动控制相对成熟，有自身的工业自动化标准，对各种协议相对熟悉。
而工业互联网的应用和开发需要自动化标准的同步提升。
在技术可靠性及数据采集方面，尚未满足用户需求。
尤其是水泥工业现场各类采样点成千上万，数据应用分类也需要与流程工艺结合，才可实现流程再造，对信息化的要求很高。
3.行业典型应用需加快渗透目前水泥工业经过多年发展，设备大型化，装备成系统，对专业技术人员技能要求越来越高，采用图像识别技术应用，设备诊断系统，全生命周期的设备管理系统等典型应用系统十分必要。
现代信息化办公目前大部分停留在无纸化办公，亟需延伸渗透到班组、个人等。
4.网络安全需要进一步保障智能化工厂的打造，数据的处理成为非常重要的应用场景，未来定制化、个性化的需求增加，柔性制造成为行业发展的重要方向，水泥产业链接的设备更多、场景更为丰富，海量数据的安全存储、使用将面临极大挑战，对数据安全提出了更高的要求。
5G的商用落地，结合云计算、大数据、人工智能等新技术，为智能水泥工厂建设增添新动能。
5G灵活的网络部署模式，给工业企业解决数据安全问题、催生融合创新应用，带来了新的机遇。
华润水泥、海螺水泥、千业水泥等一大批水泥企业积极发力，与基础电信企业合作，利用“5G+工业互联网”技术赋能水泥行业各大业务场景提质增效，为业界树立一批内网改造建设、融合应用创新的标杆样板工程。
5G应用典型场景及技术方案行业5G网络部署主要有三种模式：一是直接使用运营商的公众网络，通过网络切片等技术保证行业用户的网络资源。
二是在行业用户机房部署“边缘UPF+MEC平台”保证用户业数据不出园区，满足低时延应用部署需求。
三是行业用户建设5G专网，专网专用，现阶段我国尚不具备相关条件。
综合考虑行业应用需求，大型企业普遍选择部署“边缘UPF+MEC平台”方式，实现生产设备/设施、仪表仪器、传感器、控制系统、管理系统、工业应用系统等关键要素的泛在互联互通，实现生产区域网络全覆盖，有效提升精准管理能力。
