21世纪的水泥工厂：绿色互联

  当下正是水泥价值链的中心——水泥工厂建立耐性的要害时期。2020年，水泥职业深受新冠疫情影响，全球需求下降了约7%-8%——但各区域所受影响不尽相同【1】。在疫后复苏较好的我国，水泥职业也面对着限产和减排的压力。虽然工厂仅仅水泥价值链上的一个环节，但在引导职业应对推翻性趋势、推进企业取得未来成功方面却是至关重要。

  前方的路途十分明晰：拥抱数字化和可继续展开。将这两个趋势置于未来规划的首位，要害在于要一边建立高效的数字化作业新形式，一边前进水泥企业面对推翻时的耐性。

  未来水泥工厂的运营形式将与现在截然不同。在本文中，咱们将描绘有耐性、灵敏、绿色、高效的未来工厂愿景，讨论其商业价值，以及高层在建立展开路途时应考量的战略要素。

  未来的水泥工厂将经过优化能效、配方和产能来下降运营本钱，前进财物价值，凭借更具针对性的有用保护延伸设备的运转周期。每家工厂的环境脚印都降至最低，以保证在其运营的区域都能取得运营答应。工厂依据实时客户数据动态调整出产和物流，以满意客户所需。无附加值的作业完结主动化，职工可以将作业热心倾泻于增值活动中。各层级办理者长途即可获取实时信息，以更好地拟定决议计划。

  未来已来。咱们的剖析显现，数字化和可继续抓手将是水泥工厂大幅前进产能和功率的要害举动（图1）。它们可以将每吨水泥的赢利前进3-6美元【2】，让工厂的本钱曲线升至平等技能装备工厂中排名前25%的水平。（详见“今日的水泥工厂”）

  完结转型所需的资金数额取决于所采纳的举动。例如，为回转窑设置先进剖析试点【3】需求专家作业2-3个月，以搜集并剖析历史数据，建模和练习体系；出资代替燃料设备需求高达数百万甚至上千万美元的资金，以及长达一年的试运转时刻；更为急进立异的计划则需求更多的资金和时刻。除此之外，业界常见的杰出运营或合规性要求，以及其他一些规则也都需求资金投入。

  在幻想未来的水泥工厂时，首要需求了解今日典型的水泥工厂。咱们参阅的工厂运用六级预热器-预分化炉，包含辊压式生料磨和两个水泥磨，年产熟料200万吨，可以出产多种类型的产品。工厂设备的均匀运用率为90%，最多可以用15%的代替燃料。

  近期，工厂运用先进流程操控东西来办理回转窑、生料及水泥磨。工厂设有中控室全面监督运营，作业员每天会集检视数字屏上的班次成果。设备部门将每日查看日志记录到可靠性办理东西中，保证下次设备查看时点检员可以了解状况。在这样一家工厂，每吨水泥的本钱在35-40美元之间。

  和其他职业比较，水泥职业尚处于全面数字化转型的初级阶段。在54家被认为是“灯塔”（即运用工业4.0技能的抢先者）的制作工厂中，没有一家是水泥工厂（详见“制作4.0：世界经济论坛界说的灯塔工厂”）。但是，监管趋严、需求下降，以及修建生态体系发生的广泛改变，使得水泥职业迫切需求运用工业4.0技能以保证竞争力。

  在未来的水泥工厂中，价值（而不见得是产值）至关重要。依据数据实时进行决议计划将是常态，工厂会经过继续的调整习惯生态体系的改变。产品组合增至现有规划的5-10倍，经过动态的约束条件和方针寻优来办理运营，并同步调整相应的出产参数。数字孪生（Digital twins）模仿并优化了外部改变对运营的全体影响，将从焚烧等杂乱工艺到保护等更结构化的活动都包含在内。

  有必要留在作业现场的职工进一步削减，互动式线上仪表盘让办理者可以经过长途协作解决问题，他们可以依据全面的信息与团队一同快速决议计划。设备工程师会被及时奉告设备毛病或即时保护工单，并在增强实践的协助下，依照操作攻略一步步进行修正。

  强壮的技能根底将推进水泥价值链全面整合，包含不同功能之间的交融。先进剖析算法改进了物耗、产值、质量、能效以及熟料掺加量【4】。经过对设备归纳运用率（OEE）丢失的主动追寻以及先进剖析赋能软件，可以定制设备办理战略，前进设备可靠性并延伸运用寿命（图2）。

  自2018年起，世界经济论坛与麦肯锡协作研讨先进的制作领军企业（或称“灯塔”）不同于业界其他企业的特质。世界经济论坛将“灯塔”界说为有才干运用第四次工业革命（工业4.0）技能，经过工厂、价值链和事务形式的转型来完结财政和运营影响的制作企业。灯塔的概念并不局限于工厂本身，也代表了各种工厂形式的可仿制性以及价值链整合程度。

  到2020年9月，世界经济论坛灯塔网络包含了工业4.0中的54家抢先工厂。新的端到端灯塔运用数字互联来推行工厂内的数字化运营，一起为价值链中的各功能消除阻止。此外，端到端灯塔也继续推进技能扩展鸿沟，逾越工厂特点，灵敏前进效益并重塑客户旅程【1】。

  1. Kate Whiting，《这十座新的“灯塔”工厂展现了制作业的未来方向》，世界经济论坛，2020年9月17日，/span>

  2017年，水泥出产为全球贡献了7%的二氧化碳排放量。继续收紧的排放规范，以及社会和政府的一起脱碳方针都将对职业发生严重影响，可能会推翻全体价值链。水泥制作商需求从头审视其产品、出资组合及协作伙伴，并努力完结碳中和。

  依据咱们的剖析，到2050年，水泥职业的碳排放量将较2017年削减75%。其间，约20%来自运营前进，如能效前进和熟料代替；另10%来自代替燃料——但是，各区域代替燃料的可得性不同，钢铁、电力等相关职业在脱碳方面的展开状况也有所不同。天然火山灰、工业副产品【5】等熟料代替品也面对相似状况。

  碳捕集、运用与封存（CCUS）等立异技能的运用将有助于建造更绿色、高效的工厂。在推行方面，CCUS技能或许是最先进的技能计划。水泥厂家运用该技能捕集排放的二氧化碳，获取碳固化水泥（一种将二氧化碳锁定在终端产品中的运用办法），或许将碳存储在之前的油气田中。其他的清洁理念，包含电解和细菌发生碳酸钙都需求很多出资来落地，且先发优势显着。最重要的是，工厂与水泥出产的全体价值链严密挂钩，有助于其以最有用的方法完结碳减排和碳捕集。做实排放追寻、展开端到端碳核算，以及构建全价值链通明度都有利于完结最优状况。

  现在，大多数工厂依然依靠人工或过期技能，选用传统、非灵敏的运营方法，并在寻觅和留用重要岗位上的熟练工人方面应战重重。过往吞并的以及很多有待完结的新项目需求出资，使得工厂无心也无力展开完全革新。此外，虽然在曩昔20年里，水泥职业的IT根底设施和运营技能现已取得了极大展开，但新的“企业-资源-规划”体系、流程优化东西，甚至预见性保护因遭受办理革新的应战以及不同工厂间的文明差异，致使作用不行抱负。

  水泥企业应着手对其工厂甚至整个价值链进行评价，了解在每个商场细分范畴的距离和机会。如此一来，企业不仅能确认实践的数字化和可继续愿景，还能推进有关归纳战略的讨论，并将之融入每座工厂的具体转型路途图。水泥企业可以自上而下地为每座工厂建立方针，也可依据工厂的实践抓手自下而上地确认方针。不管采纳哪种方法，他们都能经过专门的才干学院来同步建造数字化才干。做好才干建造之后，工厂应志存高远，聚集于可以为企业和客户发明最大赢利的活动。

  成功的路途不止一条，每家工厂都应依据本身状况、方针、会集化志愿、现有内部才干等要素挑选合适自己的途径。起程之前，亟待水泥企业考虑的问题都与价值发明相关——哪些运用和技能可以最大起伏地前进价值？功率最高和产能最大，终究哪个才干带来全体价值最大化？完结全整合的出产流程能否发生更高赢利？

  疫情让水泥企业意识到敞开数字化转型旅程宜早不宜迟。数字化、可继续的未来愿景更能协助工厂在产能、功率和耐性上取得长时间优势，这一认知要比获取外部出资更为可贵。

  每座工厂都需求建立灵敏运营形式，包含对安排架构、才干、根底设施、流程和协作伙伴进行调整。领导者需求取得授权以引领团队达到方针，坚持敞开通明、以客户为中心，并建立团队的责任感。工厂不能只聚集本钱，在以精益方法展开日常运营的一起，还要重视可以发明更高价值的各项举动。安稳的安排架构可以保证安排有一起的方针、规范、渠道、文明和价值，然后完结敞开、简略的常识共享。更具功率、更可继续的展开仅仅未来愿景的一部分，在接下来十年中，水泥企业有必要在价值链各环节展开举动，保证水泥出产兼具经济性和生态可继续性。

  【1】 Paul Roger，《新冠疫情对全球水泥商场的影响》，全球水泥商场，2020年6月，/p>