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提起水泥厂,人们的印象中似乎总是烟囱林立、灰尘漫天、白雾升腾。但实际上,“绿色工厂”“人机一体化智能系统”早已成为它的新名片,曾经的“灰”水泥实现了“绿”发展。
福建省泉州美岭水泥有限公司(以下简称“泉州美岭水泥”)创立于1993年,目前拥有2条日产2500吨的新型干法水泥熟料生产线万吨。如今,数字技术与传统制造业深层次地融合已是大势所趋。2021年,泉州美岭水泥主动融入数字化浪潮,与中国移动福建公司泉州分公司(以下简称“泉州移动”)携手打造全省首个水泥行业5G+智能工厂项目,探索出一条属于美岭水泥的数智化、绿色化发展道路。
记者走进位于永春县坑仔口镇的泉州美岭水泥生产线,只见厂区内干净整洁,堆取料机、回转窑、篦冷机、水泥磨机等各种大型设备林立,站在地面上环视四周,不禁发出疑问:“5G+智能工厂究竟智能在哪儿?”
“你看,那就是我们为厂区配备的5G专用网络基站。”泉州移动永春分公司解决方案经理林龙东介绍,“在这些大型生产设备面前,我们的网关、传感器、摄像头等设备显得不起眼,但小东西发挥着大作用。”
水泥行业是传统高耗能行业,劳动生产率偏低、经营成本高、信息孤岛等问题一直困扰着企业的高水平质量的发展。为处理问题,泉州移动根据公司需求,在生产线G+窑尾烟室高温气体分析仪、5G+窑头高温火焰摄像头、5G+智能电表集中器等多种测控及在线分析仪器仪表,实现对产品粒度、温度、湿度、振幅、电耗等数据的实时采集、上传及边缘云计算,同时还能监测设备正常运行、物料消耗、能源等情况。
“现在数据有了实时显示和系统性的统计归整,不仅减少生产系统对人员的依赖,也大幅度减少了管理人员统计分析的工作量。”谈起建设智能工厂带来的变化,泉州美岭水泥信息化工程师冯世忠深有感触。
此外,依托5G+机器视觉,厂区内实现外来人员行走路线、员工安全帽佩戴、设备漏油漏料、物料堵塞及明火烟雾等情况自动识别与预警,为水泥的安全生产上了一道防护墙。
为实现企业的绿色发展,泉州美岭水泥上线APC系统(窑磨专家智能控制管理系统),通过应用传感器、智能算法、大数据建模等技术,在传统的DCS系统(集散控制管理系统)之上,通过程序架构优化控制,并与水泥行业生产装备专家系统相结合,实现智能控制,提升生产线的自动化、智能化水平。
然而,作为全省水泥行业的首个5G+智能工厂,泉州美岭水泥项目在推进中遇到不少难题,APC系统与水泥工艺的匹配就是其一。林龙东和记者说,水泥生产的全部过程中的变量复杂,受原燃材料、生产的基本工艺、操作水平等多重因素影响,每家水泥企业的水泥生产的基本工艺情况有较大差别。因此,APC系统部署初期,公司就发现部分子系统不能很好地适应实际生产的全部过程,系统投运率迟迟无法提升。
为此,泉州移动积极沟通处理问题,向水泥行业工艺专家取经,将APC系统推倒重来,根据公司实际的需求重新优化控制变量,及时了解运行中的隐藏问题……经过近一年的改进和提升,如今APC系统在线%以上,提升了水泥生产效率和产品的稳定性,有效助力企业节能降耗、降本增效。
新一代数字技术的蓬勃发展,为水泥行业带来的不只有技术的进步,更有管理的变革。
在泉州美岭水泥的生产管控中心,生产的全部过程的重要环节数据在大屏幕上实时呈现,工作人员坐在电脑前实时监控并调整相关模块数据。
“这里是‘智慧工业驾驶舱’,也是公司的‘神经中枢’。”冯世忠介绍,“智慧工业驾驶舱”通过生产数据采集自动化、生产厂房可视化和生产的全部过程智能化,集成生产、设备、能源、环保等环节的重要信息,管理人员打开“智慧工业驾驶舱”,就可以实时了解生产运行情况,提高决策效率,优化生产流程。
不仅如此,借助三维数字孪生平台,泉州美岭水泥构建三维可视化场景,涵盖从原料、生产到包装全流程,并基于三维数字孪生工厂交互平台,接入生产运营关键工艺参数,如熟料日产量、水泥综合电耗、实物煤耗等数据,帮企业及时有效地发现问题,构建高效节能的新发展模式。
冯世忠表示,有了5G+智能工厂后,泉州美岭水泥效益明显提升,设备年运转率提高3%以上,工作效率提升11%,窑磨操作强度降低70%,年用煤量节约1460吨,年用电节约150万度,每年可节约300万元生产所带来的成本。此外,工业废渣的掺入量进一步加大,变废为宝,实现资源、能源的循环利用,每年可减排二氧化碳2900多吨。