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穆加會(huì):水泥產(chǎn)業(yè)智能制造相關(guān)技術(shù)探討

中國(guó)水泥網(wǎng)信息中心 · 2019-04-29 15:14

  3月15日,由中國(guó)水泥網(wǎng)主辦的“2019中國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨TOP100頒獎(jiǎng)典禮”在杭州召開(kāi)!此次會(huì)議以“與改革開(kāi)放同行 共創(chuàng)大時(shí)代”為主題。峰會(huì)為智能制造提供專(zhuān)場(chǎng),供業(yè)內(nèi)人士交流。中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司(南京)穆加會(huì)從以下四個(gè)方面對(duì)水泥產(chǎn)業(yè)智能制造相關(guān)技術(shù)展開(kāi)探討。

  一、水泥產(chǎn)業(yè)智能制造及智能化水泥工廠

  水泥產(chǎn)業(yè)智能制造是當(dāng)下水泥產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大革命。它是新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合,貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié),具有自感知、自學(xué)習(xí)、自控制、自決策、自執(zhí)行等功能的新型生產(chǎn)方式。

  智能化水泥工廠是水泥產(chǎn)業(yè)智能制造的主要載體。智能化水泥工廠建設(shè)主要包括從智能規(guī)劃開(kāi)始,涵蓋了智能控制、智能管理、智能物流、智能分析和智能服務(wù)等方面內(nèi)容,通過(guò)智能化水泥工廠的建設(shè),以此來(lái)實(shí)現(xiàn)水泥產(chǎn)業(yè)的智能制造。

  1、智能規(guī)劃

  智能規(guī)劃即通過(guò)完成生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及相關(guān)管理數(shù)據(jù)的采集,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通、數(shù)據(jù)互通及業(yè)務(wù)打通,從而消除信息孤島,實(shí)現(xiàn)智能化水泥工廠數(shù)字化設(shè)計(jì),為大數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)條件。

  2、智能控制

  智能控制即結(jié)合工藝設(shè)計(jì)、電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)、水、暖通等專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)要求,實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量控制要求、DCS系統(tǒng)控制要求、智能設(shè)備選擇、智能傳感及智能檢測(cè)應(yīng)用、專(zhuān)家優(yōu)化等多種技術(shù)的綜合設(shè)計(jì),是實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、增效、降耗的重要措施。

  3、智能管理

  智能管理涵蓋采購(gòu)、銷(xiāo)售、生產(chǎn)管理、能源管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、庫(kù)存管理、備品備件、礦山、移動(dòng)發(fā)布等。可提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低管理成本。

  4、智能物流

  智能物流系統(tǒng)即通過(guò)采購(gòu)、銷(xiāo)售、質(zhì)量、控制及財(cái)務(wù)的智能化無(wú)縫集成,實(shí)現(xiàn)地磅房無(wú)人值守,減少水泥廠由于人員或流程的因素出現(xiàn)的作弊現(xiàn)象和操作問(wèn)題。既提高了稱(chēng)重效率又提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

  5、智能分析

  多維度智能分析包括生產(chǎn)主題、庫(kù)存主題、質(zhì)量主題、設(shè)備主題、供應(yīng)主題、銷(xiāo)售主題、能源主題等。

  1)、生產(chǎn)主題:生產(chǎn)完成率及排名、生產(chǎn)主要經(jīng)營(yíng)指標(biāo)對(duì)標(biāo)、生產(chǎn)質(zhì)量日、月報(bào)表、熟料生產(chǎn)能耗分析、水泥生產(chǎn)能耗分析、維修費(fèi)用分析、績(jī)效考核。

  2)、庫(kù)存主題:原料庫(kù)存、生產(chǎn)庫(kù)存、熟料庫(kù)存、水泥庫(kù)情況。

  3)、質(zhì)量主題:生產(chǎn)過(guò)程化驗(yàn)、燃料化驗(yàn)、物檢、出廠水泥化驗(yàn)、自動(dòng)生成各類(lèi)分析報(bào)表,包括質(zhì)量日?qǐng)?bào)表、SPC趨勢(shì)圖等,為生產(chǎn)、質(zhì)量部門(mén)的決策提供依據(jù)。

  4)、設(shè)備主題:設(shè)備臺(tái)賬、設(shè)備維修、設(shè)備保養(yǎng)、備品備件管理、大小修、設(shè)備監(jiān)控關(guān)停機(jī)、OEE分析等綜合分析。

  5)、供應(yīng)主題:原燃材料采購(gòu)?fù)瓿陕始敖?jīng)濟(jì)指標(biāo)分析、備品配件完成率及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。

  6)、銷(xiāo)售主題:銷(xiāo)售完成率排名表、計(jì)劃與實(shí)際銷(xiāo)售對(duì)比表、銷(xiāo)售開(kāi)票平均價(jià)分析、銷(xiāo)售同期對(duì)比、銷(xiāo)售主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。

  7)、能源主題:主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析、成本量化分析、能耗分析、環(huán)境指標(biāo)分析 。智能分析助力水泥企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策包含且不局限于以上分析。

  8)、智能服務(wù):包含了生產(chǎn)遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)及工業(yè)數(shù)字化智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。生產(chǎn)遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)改變生產(chǎn)運(yùn)維方式及服務(wù)模式。工業(yè)數(shù)字化智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)部分生產(chǎn)、安全等場(chǎng)景利用智能識(shí)別技術(shù),自動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能,進(jìn)一步減少了人工干預(yù),提高了實(shí)時(shí)性。

  二、智能化水泥工廠與數(shù)字化智能型控制

  數(shù)字化智能型控制技術(shù)要求及第二代新型干法水泥示范生產(chǎn)線技術(shù)要求包含了數(shù)據(jù)采集、智能控制、質(zhì)量控制、能源管理、信息化管理等部分智能化水泥工廠的技術(shù)要求。

  關(guān)于崗位定員,影響崗位定員的可能因素為工廠管理模式  、智能裝備水平 、智能控制水平、信息化管理水平、人員素質(zhì)。

  三、數(shù)字化水泥工廠-元數(shù)據(jù)

 ?。ㄒ唬?shù)字工廠

  IEC給出的數(shù)字工廠的定義是:數(shù)字工廠是數(shù)字模型、方法和工具的綜合網(wǎng)絡(luò)(包括仿真和3D虛擬現(xiàn)實(shí)可視化),通過(guò)連續(xù)的沒(méi)有中斷的數(shù)據(jù)管理集成在一起。

  它是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中,對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化,并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式,是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

  簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),數(shù)字工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)字模型、方法和工具的綜合網(wǎng)絡(luò)。

 ?。ǘ⒃獢?shù)據(jù)

  《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》(2018年版)指出“元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)字典標(biāo)準(zhǔn)用于規(guī)定智能制造產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)涉及的元數(shù)據(jù)命名規(guī)則、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)元素和注冊(cè)要求、數(shù)據(jù)字典建立方法,為智能制造各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集成、交互共享奠定基礎(chǔ)?!?/p>

  根據(jù)《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》(2018年版)文件精神,元數(shù)據(jù)指的是在智能制造產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

  水泥工廠的元數(shù)據(jù)是指能夠準(zhǔn)確反應(yīng)水泥工廠的設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程、設(shè)備、質(zhì)量、生產(chǎn)、采購(gòu)、銷(xiāo)售、管理等整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程的數(shù)據(jù)要求。具體的數(shù)據(jù)表現(xiàn):直接數(shù)據(jù)、視覺(jué)感知數(shù)據(jù)及文本數(shù)據(jù)等等

  因此,如何打造智能化水泥工廠的元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)字典是水泥行業(yè)面臨的一項(xiàng)很重要的基礎(chǔ)工作。

 ?。ㄈ?、方法和要求

  用于獲得測(cè)量、分析、控制等水泥工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的手段采用智能傳感器、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等以及非接觸式感知設(shè)備自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象及數(shù)據(jù)采集,處理好數(shù)據(jù)采集與交換過(guò)程中的數(shù)據(jù)格式、程序接口的統(tǒng)一問(wèn)題,確保編碼的一致性。處理好數(shù)據(jù)交互時(shí),所使用的智能傳感器、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等智能裝備的信息模型、數(shù)據(jù)字典、通信協(xié)議、接口、集成和互聯(lián)互通、優(yōu)化等的技術(shù)要求,處理好智能生產(chǎn)過(guò)程中智能裝備之間,以及智能裝備與智能化產(chǎn)品、物流系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)軟件、工業(yè)云平臺(tái)之間數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通的問(wèn)題。

  (四)、智能化水泥工廠元數(shù)據(jù)

  智能化水泥工廠元數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)需結(jié)合工藝、設(shè)備、電氣自動(dòng)化、水、暖動(dòng)、土建(建筑、結(jié)構(gòu))余熱發(fā)電等專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)要求,采購(gòu)、銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)、人員等管理數(shù)據(jù)要求,結(jié)合智能傳感、智能識(shí)別、在線檢測(cè)、軟件集成等多種采集設(shè)備與產(chǎn)品,保證數(shù)據(jù)的實(shí)用性、有效性、代表性、數(shù)據(jù)質(zhì)量及數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的定義與規(guī)劃,是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠、智能化及水泥產(chǎn)業(yè)智能制造大數(shù)據(jù)分析的一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)條件,專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的規(guī)范化要求,對(duì)于老的水泥工廠智能化改造以及新工廠的智能化設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備的選型、采購(gòu)具有非常重要的意義。另外,信息數(shù)據(jù)的數(shù)量并非是無(wú)限制的數(shù)據(jù)累積,必須保證信息數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)、智能識(shí)別等)的價(jià)值性、有效性和完整性。

  建立智能化水泥工廠元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)字典標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定水泥產(chǎn)業(yè)智能制造產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)涉及的元數(shù)據(jù)命名規(guī)則、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)元素和注冊(cè)要求、數(shù)據(jù)字典,為水泥產(chǎn)業(yè)智能制造各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集成、交互共享奠定基礎(chǔ)。

  中材國(guó)際(南京)已經(jīng)結(jié)合工藝專(zhuān)業(yè)、設(shè)備專(zhuān)業(yè)、電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、水專(zhuān)業(yè)、暖動(dòng)專(zhuān)業(yè)根據(jù)智能化水泥工廠的設(shè)計(jì)要求,做了初步研究,并將初步研究成果應(yīng)用到了具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。

  四、智能化水泥工廠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)探討及案例分享

  智能化水泥工廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括四個(gè)部分,分別為:Digital Twin、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、IOT和CPS。

  (一)、Digital Twin:數(shù)字化雙胞胎

  數(shù)字化雙胞胎,是指以數(shù)字化方式拷貝一個(gè)物理對(duì)象,模擬對(duì)象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為,對(duì)產(chǎn)品、制造過(guò)程乃至整個(gè)工廠進(jìn)行虛擬仿真,從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率?;谠萍夹g(shù)的平臺(tái)解決方案的出現(xiàn),建立起了所有邊緣都與云建立聯(lián)系,開(kāi)啟了“全物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代,感知無(wú)所不在、連接無(wú)所不在,數(shù)據(jù)就一定無(wú)所不在,使得“數(shù)字化雙胞胎”概念進(jìn)入了工業(yè)生產(chǎn)云平臺(tái)解決方案。

  西門(mén)子提出的“數(shù)字化雙胞胎”模型概念的是,基于數(shù)字模型的虛擬企業(yè)和基于自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)企業(yè)鏡像,即“現(xiàn)實(shí)”與“虛擬”結(jié)合,“數(shù)字化雙胞胎”包括“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”、“生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎”和“設(shè)備數(shù)字化雙胞胎”。

  目前中國(guó)制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合,使得中國(guó)制造競(jìng)爭(zhēng)力得到大幅提升。未來(lái),數(shù)字雙胞胎也可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)處理和人工智能建模分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)去發(fā)生問(wèn)題的診斷、當(dāng)前狀態(tài)的評(píng)估以及未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè),并給予分析結(jié)果,模擬各種可能性,提供更全面的決策支持。

  Digital Twin是水泥行業(yè)智能制造下一步的發(fā)展方向,但是當(dāng)前還是需要做好最基礎(chǔ)的工作。

  (二)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

  建立目前合適的智能化水泥工廠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及安全設(shè)計(jì),真正為數(shù)據(jù)體現(xiàn)價(jià)值奠定基礎(chǔ),避免產(chǎn)生信息孤島。

  《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》(2018年版)關(guān)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)要求,主要包括體系架構(gòu)、組網(wǎng)與并聯(lián)技術(shù)和資源管理,其中體系架構(gòu)包括總體框架、工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、工廠外網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)增強(qiáng)技術(shù)等;組網(wǎng)與并聯(lián)技術(shù)包括工廠內(nèi)部不同層級(jí)的組網(wǎng)技術(shù),工廠與設(shè)計(jì)、制造、供應(yīng)鏈、用戶等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的互聯(lián)技術(shù);資源管理包括地址、頻譜等,但智能制造中工業(yè)網(wǎng)絡(luò)僅包括工業(yè)無(wú)線通信和工業(yè)有線通信。

  1.智能化水泥工廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu):

  1)、智能化水泥工廠網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)要求:實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通、數(shù)據(jù)互通、業(yè)務(wù)打通。

  2)、智能化水泥工廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì):設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)、控制層網(wǎng)絡(luò)、管理層網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)、支持TCP/IP、4G、WIFI等技術(shù)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與系統(tǒng)。

  3)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性措施:硬件防火墻、軟件系統(tǒng)授權(quán)機(jī)制、網(wǎng)閘

  2.智能化水泥工廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)案例分享:

  1)、核心網(wǎng)

  核心網(wǎng)位于中心機(jī)房,主要設(shè)備是互為備用的萬(wàn)兆核心交換機(jī)、防火墻,核心網(wǎng)通過(guò)防火墻連接至業(yè)務(wù)樓的三層交換機(jī)。系統(tǒng)的主要服務(wù)器與核心交換機(jī)連接,包括平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器,設(shè)備管理服務(wù)器,遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器,能源管理服務(wù)器等。

  核心網(wǎng)的另一個(gè)主要功能是對(duì)外連接辦公網(wǎng)絡(luò),集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)以及外網(wǎng)。為各類(lèi)客戶端對(duì)服務(wù)器的訪問(wèn)提供支持。

  2)、數(shù)據(jù)采集交換機(jī)

  數(shù)據(jù)采集交換機(jī)位于中心機(jī)房,主要設(shè)備是千兆網(wǎng)交換機(jī)。主要接入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域(電氣室)的水電氣表的采集器、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域(電氣室)的設(shè)備診斷采集器、物流數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。與核心網(wǎng)相連,為主要的服務(wù)器傳輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

  (三)、IoT:物聯(lián)網(wǎng)

  IoT(Internet of things):物聯(lián)網(wǎng),是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備,實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息,與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人,所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接,方便識(shí)別、管理和控制。是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展,物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)是一個(gè)“中國(guó)制造”的概念,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)的定義為當(dāng)下幾乎所有技術(shù)與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物體與物體之間:環(huán)境以及狀態(tài)信息實(shí)時(shí)的實(shí)時(shí)共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。廣義上說(shuō),當(dāng)下涉及到信息技術(shù)的應(yīng)用,都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇。物聯(lián)網(wǎng)具有:智能、先進(jìn)、互聯(lián)的三個(gè)重要特征。

  (四)、CPS:物理信息融合系統(tǒng)

  CPS(Cyber-PhysicalSystem):物理信息融合系統(tǒng),是德國(guó)工業(yè)4.0(Industry4.0)中的一個(gè)非常重要的組成部分。CPS是指利用物理信息融合系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng),制造,銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化、智慧化,最后達(dá)到快速,有效,個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。

  工業(yè)4.0的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),就是“原材料(物質(zhì))”=“信息”。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),是智能工廠中使用了含有信息的“原材料”,實(shí)現(xiàn)了“原材料(物質(zhì))”=“信息”。

  水泥產(chǎn)業(yè)智能制造與智能化水泥工廠的建設(shè)要以可靠的設(shè)備、穩(wěn)定的原燃材料、精確的檢測(cè)儀器、儀表和可靠穩(wěn)定的自動(dòng)化為基礎(chǔ)條件,利用元數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、CPS等現(xiàn)代技術(shù),完成傳統(tǒng)水泥產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),進(jìn)而達(dá)到改善勞動(dòng)條件、減少人工干預(yù)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品能耗、提升管理效能的目標(biāo)。

編輯:梁愛(ài)光

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2024-11-23 13:45:56