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总第819期



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“几十年坚持做一件事——水泥生产智能化”——记自动化与电气工程学院王孝红教授

作者: 来源:本报记者 陈敏   发表日期:2022-11-17    

近日,中国发明协会公布了2022年度“发明创业奖·创新奖”名单,我校作为第一完成单位申报的“水泥生产智能化关键技术及应用开发”项目获一等奖,自动化与电气工程学院王孝红教授为项目第一完成人。该项目整体技术成功推广应用于百余条生产线,包括水泥巨头拉法基集团、俄罗斯及南非等国家的水泥企业、中国建材集团、山水集团(100%应用)等,实现了从理论研究、工程示范到推广应用,项目成果达到国际先进水平。

在王孝红带领下,济南大学在水泥生产智能化研究及应用方面一直走在全国前列。目前,全国30%以上的水泥自动化生产线,山东省80%以上的水泥自动化生产线都出自王孝红团队之手。

2018年,中国建材联合会建筑材料行业水泥生产智能化研发重点实验室在济南大学挂牌成立。

2022年,王孝红教授当选为中国建筑材料联合会专家委员会数字化与智能化学部主任。

诸多成绩和荣誉的背后是王孝红教授在水泥生产自动化、智能化领域的坚守,是一名高校科研工作者的持续奋斗,是一位教育工作者教书育人的无私奉献。

“几十年坚持做一件事——水泥生产自动化”

说起自己在水泥生产自动化领域的研究与应用,本科就读于山东建材工业学院(济南大学前身之一)的王孝红教授总是有说不完的话。水泥生产自动化是一个不断发展的过程,1984年,济南大学自动化研究所从水泥(立窑)集成自动化开始,确立了最初的研究方向并在这一领域中深入探索,后来经过新型干法水泥生产线集成控制系统,优化控制系统、能源管理,发展到如今的智能优化系统、智能化工厂,形成了科学研究、水泥生产自动化应用的双领先。在水泥智能化领域,王孝红及其团队形成了一套完整的理论体系和技术体系,构建起具有自主知识产权的智能集成优化平台,实现水泥企业智能优化运行,整体水平到达国际先进,引领了水泥工业智能制造技术的发展。

王孝红教授是这一过程的见证者,更是参与者。是什么魔力让王老师在这一领域深耕30余年初心不改,并将继续下去?是对初心的坚守,是源于热爱,更是一种执着务实的精神。时间回到1993年,一场名为Robot J-League的机器人足球赛在日本东京举行,并随后扩大为机器人世界杯。看过比赛后,正在钻研水泥生产自动化的王孝红从中受到启发,寻求到继续深入研究的灵感。也就是在那一年,他被任命为济南大学自动化研究所所长。用王孝红教授自己的话说就是,“三十多年的时间,我就干了一件事——水泥工业自动化、智能化。”

“水泥行业智能化升级是必然之势”

人们对水泥行业的刻板印象是“高耗能”“高污染”“粗老笨重”,王孝红团队立志要用大数据、云计算和网络技术重新定义这个行业。“我们要用信息技术来改造传统水泥工厂,实现水泥工业绿色、智能化生产和高质量的发展。”王孝红说。

“在新旧动能转换背景下,未来的水泥行业将不再是传统重工业,智能化升级已是必然之势。”和水泥打了一辈子交道,王孝红教授对于水泥行业的未来发展趋势明察秋毫。王孝红介绍,将大数据、人工智能、工业物联网等技术应用于水泥生产过程,实现智能化生产,“这不仅让企业在准确度和工作效率方面有巨大的提升,还能大幅减少对工人的身体危害,减少企业人力成本,这更符合国家的‘双碳’战略目标。”

“我们利用自己研发的技术来解决中国水泥工业的智能化,在某些指标方面已超越国外的技术。比如在水泥生产优化方面,利用智能化的技术,生产一吨熟料能节约2公斤煤,对于国内大多数日产5000吨的熟料生产线来说,一天就是节约10吨煤。我们的节电水平也是非常高的,水泥生产电耗达到每小时50度以下,达到了国际先进水平。”说起对水泥智能化的研究与应用,王教授如数家珍。

在王孝红的带领下,济南大学在水泥智能化方面一直走在全国前列。目前,全国30%以上的水泥自动化生产线,山东省80%以上的水泥自动化生产线,都出自王孝红团队之手。2018年9月25日,中国建材联合会建筑材料行业水泥生产智能化研发重点实验室在济南大学正式挂牌成立。“这是对我们多年工作的肯定,也是对我们未来发展的鞭策。我们用辛勤的科研工作来改造传统工业,逐步实现传统产业的智能化发展。”王孝红动情地说。

“我们立志用国内的技术来改造传统工业,逐步实现传统工业的智能化。”他们是这样说的,也是这样做的。王孝红和他的团队在山水集团、临沂中联水泥厂合作建立研究院,对临沂中联水泥厂进行智能化升级改造、在宁夏建材集团实现了“互联网+建材”跨地域智能互联模式和在中材江西电瓷智能制造新模式示范工程中都取得了一定的经济效益和社会效益。在临沂中联水泥厂的智能化升级改造中,针对工厂存在的操作系统不稳定、能源利用率低、能耗高等问题,对生产核心参数实时在线监测,将控制目标波动性降低40%,吨熟料标准煤耗降低1-2.5%,实现了生产稳定性提高、节能减排、提质增效、安全环保的目的。

“在这样的工厂,设备的维护非常重要,我们可以通过大数据,分析会产生什么问题,什么时候进行维修,并提前发出预警,从而减少企业损失。我们要用自己研发的技术,解决中国水泥生产智能化问题。”王孝红对水泥工厂智能化改造的未来进行了展望。

“我们的研究应用遍布世界各地”

王孝红教授多年来在水泥自动化、智能化领域的深耕细作,让他在这一领域取得了骄人的成绩。作为项目负责人,他主持或参与了国家“863”计划项目、国家发改委高技术项目、工信部国家智能制造专项、中国建筑材料联合会项目、科技部中欧合作、山东省重大科技创新工程、山东省自主创新重大专项等多项科研项目,多项成果达到国际先进水平。获国家发明专利17项,软件著作权26项,先后在Automatic,IEEE Transactions on Automatic Control,Applied Mathematics and computation,Mathematical Problems in Engineering,《自动化学报》和《控制工程》等国内外重要学术刊物上发表论文150余篇,其中100余篇被SCI、EI收录并多次被引用。获山东省科技进步二等奖5项,中国建筑材料流通协会科学技术进步二等奖、中国建筑材料联合会科技进步一等奖、山东省科技进步一等奖、中国发明协会发明创业一等奖各1项。

正是在他和团队的不断努力下,济南大学的水泥生产智能化研究才能走在全国前列,甚至处于世界领先水平。他们的研究应用已遍布俄罗斯、白俄罗斯、土耳其、印度、摩洛哥、加勒比地区、中东、东南亚等十几个国家、地区。“世界建材行业的领导者——拉法基集团都在应用我们的智能化研究成果。”王孝红教授自豪地说。

人才培养是教师工作的本分

在自动化与电气工程学院,提起恒拓杯电子电路设计大赛可以说无人不知,这是一项主要面向全校本科生、研究生,旨在激发学生创新意识、培养学生科研兴趣的赛事,至今已举办了十五届。15年来,无数的学生因为参与其中,从而激发了学习和研究的兴趣。一位获奖学生就表示,自己大学一年级观看“恒拓杯”后,便被其中各种奇思妙想所吸引,从而立志努力学习,加入实验室刻苦钻研并最终站上了领奖台。

这项赛事的发起人就是王孝红教授。“这既是为了培养学生的综合素质,提高学生的动手实践能力,同时也为学生提供一个展示自我的舞台。”王孝红教授说,“人才培养是一项系统工程,我们的人才培养方向是不断地为水泥行业和相关领域输送高素质的管理和应用型人才,学会求知、学会做事、学会共处、学会做人。”——这是王孝红教授从教以来一贯坚持的育人观点,并始终身体力行。

“三年的研究生相当于读了六年”,这是王老师对自己硕士生的严格要求。王老师将自己务实的工作作风传达给学生,他不让学生成为“论文机器”,而是踏踏实实静下心来干点实事,做点能应用于社会实践的东西。“严格、严谨、务实、团结协作”,是王老师的博士生张荣丰、马骁雨、蔡永琦对他的一致评价。团队和谐的工作氛围,奋进向上的工作精神,吸引了更多的年轻人加入其中,去开创一番实实在在的事业。

板凳要坐十年冷,文章不写半句空。作为一名科技工作者,王孝红教授积极投身科技创新,解决了一些“卡脖子”的关键技术难题,把论文写在祖国大地上,为水泥生产智能化发展燃薪助力。

人物简介:王孝红,工学博士,二级教授,博士研究生导师。山东省泰山学者特聘专家,山东省有突出贡献中青年专家,并享受国务院政府津贴。山东省政协委员,山东省党外知识分子联谊会理事,山东省智库高端专家。现为济南大学自动化研究所所长,中国科学院沈阳自动化研究所客座研究员,中国建筑材料联合会专家委员会数字化与智能化学部主任,建材工业智能制造标准委员会副主任委员,建筑材料行业水泥生产智能化研发重点实验室主任,中国自动化学会机器人专业委员会委员,中国硅酸盐学会自动化分会理事,山东省制造业信息化专家组成员,山东省建材工业综合自动化工程技术研究中心主任,山东省高校建材工业综合自动化重点实验室主任,山东省自动化学会副理事长,山东省颗粒学会常务理事,山东建材工业协会专家委员会主任。