如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

9月16日,工信部印發《建材工業智慧製造數字轉型行動計劃(2021-2023年)》,並提出建材工業智慧化發展具體目標。

即:到2023年形成若干大資料、雲計算、物聯網、區塊鏈、5G通訊、虛擬現實、工業網際網路等新一代技術應用場景。推選6家智慧製造標杆企業,建立50個建材行業智慧工廠,打造20個數字礦山,培育100個在研發設計、生產製造、供應鏈管理、電子商務、裝置運維等領域單項應用取得突出成效的典型專案。

自《中國製造2025》釋出以來,在建設製造強國的國家戰略背景下,智慧製造成為推動水泥水泥行業實現高質量發展的關鍵力量。近年來,泰安中聯、洛陽中聯、全椒海螺、槐坎南方等一批水泥智慧工廠應運而生,標誌著我國水泥工業發展水平正在邁向一個全新的高度。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

洛陽中聯水泥有限公司

洛陽中聯水泥有限公司(簡稱:洛陽中聯)是中國建材旗下中國聯合水泥集團有限公司核心企業。近年來,企業圍繞“綠色化、智慧化、迴圈化、部品化”推進轉型升級,取得豐碩成果。

尤其是在智慧化建設方面,作為中聯水泥運營區打造的首個智慧化標杆企業,洛陽中聯整合當前業內先進的智慧化生產和管理系統,全力打造“智慧生產平臺、執行維護平臺、智慧管理平臺”等智慧化平臺,極大提高生產效率和員工安全保障,實現了“穩產助優產、優產促節能、節能優環保”。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

乾淨整潔的洛陽中聯廠區

全流程系統推進 洛陽中聯智慧化升級成果初顯

洛陽中聯的智慧化始於2019年。當年,洛陽中聯以“綠色化、智慧化、迴圈化”升級改造為契機,成立了綠色智慧化工作小組。

在經過大量的前期調研之後,工作小組確定了主要包括數字化礦山、全自動化驗室、窯磨專家最佳化控制系統、裝置健康狀態線上監測系統、點巡檢及裝置運維管理系統、能源管理系統、物流一卡通、生產管控MES數字化平臺、三維數字孿生VR系統、智慧包裝裝車發運等的智慧化改造內容。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

洛陽中聯廠區

隨後,在中聯河南運營區總裁劉宗虎以及洛陽中聯總經理冀亞瓊等相關領導的重視和推動下,構建起智慧工廠的頂層設計和統籌規劃,由工廠負責人直接領導,各相關專業全程參與,由中材邦業MES系統為生產管控整合大平臺,在礦山、能管、質量、裝置、物流、控制等生產管理運營全流程,由專業化公司完成專業化子系統,並且以MES為核心建立工業大資料倉庫,和OA、ERP、銷售、物流供應鏈等資訊化系統的資料實現互聯互通,徹底杜絕“資訊孤島”。

透過對生產、能源、裝置、過程管控、物流等各個維度的有效融合,最佳化人員結構和生產流程管控,有效保障生產穩定性與產品質量;進一步提高了生產系統執行效率,降低了人員勞動強度,最大限度杜絕安全隱患,降低汙染廢棄物排放。經過多輪最佳化,實現了系統執行自動化、管理視覺化、故障預控化、內外協調化、決策智慧化,並於2020年6月完成了專案驗收。

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洛陽中聯

中國聯合水泥集團河南運營區相關人士介紹稱,洛陽中聯智慧化升級涵蓋了企業生產經營的方方面面。

以發運為例,洛陽中聯採用全封閉式機器人裝車系統,自動適應當前所有車型,在提升發運效率的同時,徹底解決了水泥發運環節粉塵無組織排放問題。同時,由於實現了全程汙染參與,也有效保障了員工身體健康,避免了職業病危害。

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洛陽中聯全封閉式無人智慧發運系統

而在裝置巡檢方面,基於業內領先的裝置健康管理系統,實現了對生產裝置全生命週期的實時監控與健康預警。基於裝置管理水平的提升,以及物料運輸的無人化,洛陽中聯已經實現夜班無人巡檢,大大降低員工勞動強度並降低了夜班安全風險。

除此之外,據相關人士介紹,在智慧物流、無人巡檢、噪音治理、安全防護、智慧礦山、能源管理、質量控制等等方面,洛陽中聯也均做了大量工作。

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在眾多智慧化改造中,智慧化驗室系統被洛陽中聯給予厚望。相關人士表示,智慧化化驗室功能強大,當前相關技術還在消化吸收當中,未來基於智慧化驗室對生產經營端的反饋,將為企業生產經營方式帶來巨大變革。

資料顯示,該智慧化實驗室系統由德國克虜伯公司提供,透過下料口自動取樣,炮彈管道輸送至自動化驗室。機器人自動識別物料後,長長的機械手臂抓取到相應的檢測裝置,進行自動元素分析,分析結果自動反饋至質量控制系統,並根據質量要求,自動調節生產配料,改變了過去人工取樣勞動強度大、取樣頻次低、滯後性強等不利因素,有效提高了產品合格率。

洛陽中聯相關人士表示,智慧化驗室的核心在於對生產和經營端的反饋,基於這樣的能力,未來水泥甚至有可能實現定製化生產。即,根據使用者對水泥各項效能指標的要求,反饋到生產和礦山開採端,實現對產品效能的精準控制。

以反饋礦山開採為例,以往由於礦山各部位礦石品質存在差異,對熟料和水泥質量穩定性提出了挑戰。在實現對礦山的數字化改造之後,企業將建成“透明礦山”,水泥礦山各部位石灰石品位和儲量一覽無餘,結合智慧化驗室提供的生產資料,礦山將實現精準開採,礦石利用率和產品質量穩定性空前提高。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

洛陽中聯低鹼非活性石灰石綜合利用專案

另外,利用先進的能管系統和大資料,洛陽中聯實現了對生產能耗的智慧化控制,噸熟料煤耗降低至96kg標煤。根據洛陽中聯的設想,接下來隨著能管系統自學習能力的提升,未來洛陽中聯將可以根據生產需要制定不同的能效模式,屆時水泥廠將能夠根據市場變化自動調節用能,實現生產成本和能耗的最優平衡。

如今,隨著洛陽中聯不斷加快智慧化程序,眾多重複性、危險性、精確性的崗位被人工智慧取代。據瞭解,智慧化全面運用後,該公司的一線實操人工崗位削減了三分之一多。智慧化不但提高了工作效率,還透過大資料分析,確保資料精確度,為進一步提升產品質量提供了依據。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

讓水泥廠擁有“智慧” 未來實現自主生產

何為水泥工廠真正的智慧化?

從某種意義上講,真正的智慧工廠應該是以人工智慧為基礎,具備自適應、自學習、自糾錯等能力的“大型機器人”。此時的水泥廠生產經營將很少有人的參與,AI系統賦予水泥廠的“智慧”,讓其可以自主應對各種外部因素的變化,實現自主生產。

在洛陽中聯看來亦是如此,不過由於當前行業相關技術水平及融合情況等因素制約,水泥廠要真正實現自主生產經營還存在較大的難度。而根據洛陽中聯相關人士的介紹接下來,洛陽中聯將重點在質量和能耗兩個方面深化推進智慧製造。特別是在質量控制領域,結合大資料及AI系統,同時依託智慧化實驗室反推生產經營,實現水泥定製化生產。

洛陽中聯技術人員還告訴筆者,水泥質量控制是當前水泥廠智慧化建設過程中的難點之一,而質量控制的核心又在於熟料用量和質量控制。因此,將智慧化實驗室的潛能充分發揮,使其反推生產經營至關重要。未來的智慧化驗室將在某種程度上扮演企業生產經營的中樞作用,並以此為突破口,串聯企業所有智慧化系統,進而形成一個高度整合化,具備自主意識的超級AI系統,讓企業生產經營最大限度擺脫人為干預。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

而根據相關介紹,未來洛陽中聯將全面深化智慧製造與生產經營的融合,透過精細管理、技術升級、打造智慧工廠等舉措,進一步提升精細化和智慧化管理水平。未來的洛陽中聯,將是一個真正具備自我思考和學習能力,能夠獨立科學處置生產經營問題的“大型機器人”。

回顧過去,中國水泥工業透過最近20年的蓬勃發展,體量上已經引領世界多年,巨大的存量市場普遍面臨降本增效、轉型升級的需求,水泥工業要在質量上實現引領,智慧化是其中一個必不可少的手段。

如何讓水泥廠擁有“智慧”?探秘洛陽中聯智慧工廠

洛陽中聯

洛陽中聯是水泥行業中最早完成智慧工廠建設的企業之一,和泰安中聯、蕪湖南方、全椒海螺、槐坎南方等優秀企業一樣,是水泥行業的探索者、先行者。這些企業給行業樹立了標杆,隨著新一代資訊科技的不斷髮展和在水泥工業中的加速迭代和推廣應用,將促進水泥企業的智慧化生產和智慧化管理能力,加速水泥工業邁向高質量發展。

水泥行業的智慧化程序不可能一蹴而就,以洛陽中聯為代表的的行業先行者,已經點燃了水泥行業智慧化升級的“星火”,未來中國水泥行業的智慧化也必將呈現燎原之勢。