智能化水泥工厂实施方案简介

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1、智能化水泥工厂实施方案简介穆加会;喻长虹;雍登明;李星;马骏;孙洋洋【摘 要】水泥产业智能制造贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环 节,文章详细介绍了智能水泥工厂建设包括的从智能规划开始,并涵盖智能控制、智 能物流、智能管理、智能服务等方面的总体内容及基础条件,智能化工厂能实现资 源的整合优化和提高,从而进一步提高企业的生产效率和产品质量.期刊名称】水泥工程年(卷),期】2019(000)001【总页数】4页（P81-84） 【关键词】 智能化水泥工厂;智能物流;智能管理;智能服务【作 者】 穆加会;喻长虹;雍登明;李星;马骏;孙洋洋【作者单位】 中国中材国际工程股份有限公司（南京）

2、,江苏南京 211100;苏州中材建 设有限公司,江苏南京 211100;中国中材国际工程股份有限公司（南京）,江苏南京 211100;中国中材国际工程股份有限公司（南京）,江苏南京 211100;中国中材国际工 程股份有限公司（南京）,江苏南京 211100;中国中材国际工程股份有限公司（南京）,江 苏南京 211100【正文语种】 中 文【中图分类】 TQ1720 前言 水泥产业智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设 计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自 执行、自适应等功能的新型生产方式。水泥产业智能制造具有以智能化水泥工厂为

3、载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑 等特征，水泥产业智能制造的核心技术、管理要求、主要功能和经济目标，体现了 水泥产业智能制造对于我国水泥产业转型升级和持续发展的重要作用。智能化水泥工厂是以打通水泥生产企业生产经营全部流程为着眼点，实现从产品设 计到销售，从设备控制到企业资源管理所有环节的信息快速交换、传递、存储、处 理和无缝智能化集成。智能水泥工厂建设主要包括从智能规划开始，并涵盖智能控 制、智能物流、智能管理、智能服务等方面。1 实施的总体内容及基础条件 智能化水泥工厂作为水泥产业智能制造的主要载体，围绕感知、控制、决策和执行 等智能功能的要求，实施总

4、体方案见图1。1.1 总体架构建设总体架构建设包括了系统平台、数据中心、网络信息安全的总体架构设计、主体专 业设计、数字化工厂等内容，总体架构建设实现了水泥工厂的数字化、实现了网络 联通、数据互通及业务打通，避免产生信息孤岛，完成了生产过程数据及相关管理 数据的采集，奠定了大数据分析的基础条件。系统总体架构采用集中分布式的体系结构，该体系架构既能够满足集团化管控的系 统要求，又能满足本地化需求，该系统架构具有以下特点：（1）统一的系统技术平台，该系统平台支持集中分布式的系统架构要求；（2）统一的数据中心，所有的应用数据在数据中心统一采集，集中管理；（3）统一的硬件部署。基于J2EE技术的系统平

5、台，充分融合了 SOA（Service Oriented Architecture,面 向服务的架构）的设计理念，支持多种分布式方案和多种异构系统的集成，跨操作 系统、跨终端，可以适应各种硬件环境和软件资源。平台具有可维护性与可复用性、 跨平台性、分层设计、适用性、易用性、可配置性、可集成性、可扩展性等特点， 基于 SOA 的设计理念、基于 ESB 的服务总线能够和企业其他应用系统无缝结合， 可以在保留原有系统架构和功能的基础上灵活配置和集成新的系统，并且可以十分 方便地进行二次开发，满足用户的定制性需求。数据中心数据采集了不同系统、不同类型的数据，采用 OPC、PROFIBUS、 RS485

6、 等各种采集方式，将生产线数据、余热发电数据、电能表数据、水表数据、 气表数据、质量数据（含化验室数据、在线分析仪、细度分析仪等）、智能物流数 据、设备管理数据、视频监控系统图像数据、采购、销售等第三方数据采集进入数 据中心并对数据进行加工处理。数字化水泥工厂元数据的设计结合了工艺、设备、电气自动化、水、暖动、余热发 电等专业设计要求，采购、销售、财务、人员等管理数据要求，使用智能传感、智 能识别、在线检测、软件集成等多种采集设备与产品，保证数据的实用性、有效性、 代表性、数据质量及数据的关联性，实现基础数据的定义与规划，实现了数字化工 厂、智能化及水泥产业智能制造大数据分析的一个非常重要的基

7、础条件，专业设计 数据和管理数据的规范化要求，对于老的水泥工厂智能化改造以及新工厂的智能化 设计及相关设备的选型、采购具有非常重要的意义。智能化水泥工厂工业互联网包括了设备层网络、控制层网络、管理层网络及支持 TCP/IP、4G、WIFI 等技术的工业网络设备与系统的规划与设计，为信息互联互通、 业务流程的互联互通打下了坚实的基础，消除了信息孤岛的隐患，为数据创造价值， 真正实现智能化水泥工厂的数字化、网络化、智能化创造了条件。图 1 智能化水泥工厂实施总体方案1.2 智能控制智能控制结合了工艺设计、电气自动化设计、水、暖通等专业设计要求，实现了多 种技术的综合应用，智能控制包括了质量控制要求

8、、DCS系统控制要求、智能设 备选择、智能传感及智能检测应用、专家优化等多个方面，是实现提质、增效、减 员、降耗的重要措施。生产过程质量控制采用原料入磨皮带加跨带式在线分析仪、原料出磨和水泥出磨在 线粒度检测仪、自动化实验室、在线游离钙检测仪、原煤在线检测等质量控制手段， 比如在线分析仪和DCS系统的综合应用，实现了高频在线实时调整原料配料的检 测控制，极大地降低了人为的干预率，并且能够保证出磨生料的合格率，为提高产 能（约5%）、降低燃料消耗（约3%4%）、降低熟料研磨成本、增加熟料强度（约23 MPa）、延长耐火砖的使用寿命奠定了良好的条件。生产过程质量控制 提高了产品质量，减少了岗位定员

9、，为企业带来了直接的经济效益。DCS（Distributed Control System ）控制系统是实现水泥生产线智能控制的重要 组成部分，也是实现智能控制的重要基础。精细化编程控制要求，实现设备的一键启停，降低操作人员的人工干预，启停时间 的设定符合设备本身的要求，避免随意设定启停时间，设备空转，造成不必要的能 耗损失，对设备保护信号的判断要求准确、可靠，尽量降低设备的无效跳停，造成 不必要的生产和能耗损失，对专用设备的控制必须满足设备的控制要求，达到设备 使用的最佳效果；增加和完善PID自动控制调节回路，减少人工干预及实现专家 优化从在线到离线变换时的平稳转换；实现工作参数偏离最佳工作

10、参数点时能自动 调节，减少中控人员手动操作的工作量。专家优化软传感器技术的应用，作为关键 测量设备的备份。允许相关的检测仪表损坏维修期间控制和优化系统可以持续工作。 专家优化是节能降耗、减员增效的一个重要的智能控制手段，在提升生产系统稳定 性的前提下，可以直接带来节煤、节电的经济效益。窑系统专家优化软件的投运， 进一步提升了生产系统的稳定性，提高了系统的运转效率，可以直接带来提高熟料 产量（1.5%4% ）、减少燃料消耗（1.5%4% ）、节约电耗（1.5%4% ）以及间接延长耐火砖的使用寿命等直接效果，在线细度检测仪及在线颗粒及配仪配合 原料磨系统、水泥粉磨系统专家优化软件的投运，一方面提高

11、了质量控制效果，同 时提高了整体的操作水平，另一方面可以取得明显的节电效果。专家优化系统的投 运，很好地控制了熟料质量偏差，把熟料质量波动控制在最小最经济的范围内，针 对游离氧化钙这个重要的质量指标，至少使其波动值减少了 10%以上，提高了运 转时间，减少了工厂的维护成本。水泥包装自动化，散装控制自动化，水处理自动化，堆取料机无人驾驶等智能装备 及自动化控制的应用，降低了人工干预，直接减少了劳动定员。1.3 智能管理 智能管理包括了采购管理、销售管理、生产管理、能源管理、质量管理、设备管理、 库存管理、备品备件、移动发布等基本管理模块，智能管理模块的使用，对于提升 劳动生产率、降低管理成本起到

12、很大的作用。质量管理模块，提高了质量控制、质量分析和质量管理水平，使企业质量管理变得 更加高效、有效、可控、可追溯，并能通过质量管理信息，提供质量控制和质量管 理决策依据。通过质量管理信息化模块和生产管理、物流系统实现无缝集成及与 DCS 系统的集成，实现质量的可控、可追溯管理，化验室质量管理系统和物流、 财务、生产实现了无缝集成，加强了质量预警的管控，预计可降低质量管理成本 30%以上。生产计划管理模块，实现了可视化排程，通过数据集成及统计分析功能，在第一时 间显示各设备情况、库存情况、物料情况，提高数据的准确性，有效制定生产计划， 强化了工厂层面对车间管理的力度，预计提升工厂 20%的管理

13、效率。设备管理系统包含了设备档案、设备台账、设备备件等设备资产管理、包含了设备 维修、设备保养、设备润滑、大小修、工单管理等设备维护管理、主机设备的在线 诊断及分析功能、智能巡检、备品备件管理、OEE分析、手机发布、知识库管理 等。设备管理系统的实施，将迅速提升设备管理的水平和效率，预计备品备件库存 成本下降 30%以上，通过设备维修、设备保养的智能化管控，可大大提升设备的 利用效率，估计设备利用率提升 20%以上。能源管理信息系统是企业信息化系统的一个重要组成部分，其主要功能是实现了能 源系统分散的数据采集和控制、集中的管理调度和能源供需平衡，以及实现所需能 源预测，为在生产全过程中实现较好

14、的节能、降耗和环保的目标创造条件。能源管 理系统的实施，实时监控各个监控点的水、煤、电、气、燃油计量仪表数据及设备 状态，按工段、按工序、按主机设备、按班组进行能耗统计分析、能耗异常分析、 生产用能分析，实现能源绩效管理、班组及工厂对标管理等，同时减少了抄表、统 计人员，减少了抄表统计所带来的人为差错。对生产能源数据进行采集、加工、分 析，处理，实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等全方位 的监控和管理，达到企业节能增效的目的。销售管理模块以客户订单为核心驱动整个销售业务，与电商管理系统、财务、库存 等子系统无缝整合,实时监督销售订单的执行情况，实现销售全程的自动化管理。 加

15、快销售系统的响应速度，提升客户满意度。加强到对销售发货、销售价格、客户 信用的严格管理，降低销售风险和销售成本。智能管理真正实现了从集团、工厂、车间到班组的全方位的可视化管理要求。对于 提高劳动生产率、降低管理成本提供了最直接的帮助。1.4 智能物流 智能物流系统主要由电子汽车磅秤、自动打印系统、视频监控、红外监控、智能道 闸、LED大屏显示系统、一卡通系统组成，通过与系统平台结合，最大幅度的减 少水泥厂由于人员或流程的因素出现的作弊现象和操作问题，达到减少人员配置， 提高称重效率，减少过磅给企业带来的经济损失。智能物流系统，保证系统高效、稳定、经济、安全的运行，达到了减员高效。1.5 智能服

16、务 智能服务包括生产远程服务平台、工业数字化智能视频监控系统和企业云平台。 生产远程服务平台改变了现有工厂的生产运维方式和服务模式，生产远程服务平台 完成生产数据实时监测、系统状态异常警报、定期发布系统运行情况报表并进行偏 差分析，系统控制优化建议、具有生产问题咨询服务、远程培训、专题分析功能、 管理考核功能、专家库管理功能、手机发布等功能。工业数字化智能视频监控系统包括视频监控系统、自动识别预警系统和屏幕显示系 统三大部分。视频监控系统对主要的工艺段、主要工艺设备等实现了整体防控，能 够有效的记录、管理、防范特殊情况的发生，并提供视频录像，自动识别预警系统 是由人防提升到技防的重要环节，弥补

17、了人工监看的疲劳，通过自动识别预警系统 与 DCS 系统联动，自动产生报警及实时显示，包括设备启停视频联动，设备异常 告警视频联动，现场对讲视频联动，包含了对烟雾或粉尘识别、人员入侵检测、车 辆检测、特定场景设备动作检测等智能预警功能。监控中心液晶大屏显示前端各个监控点的视频图像，大屏幕系统以显示各监控点的 视频图像为主，并预览屏幕显示出现异常的监控点。1.6 智能分析智能分析系统基于产、供、销、存工业大数据，围绕“数据收集、数据管理、数据 分析、知识形成、智慧行动”的全过程的思路和原则，通过建立的数据中心，对数 据进行充分挖掘、分析，根据不同的管理重点、管理层次和维度对业务进行专业性 分析，

18、以发现问题并为管理决策起到数据支撑的作用。实施智能化工厂的基础条件为：设备可靠、检测仪表稳定、准确、自动化系统可靠 稳定，原燃料稳定等。2 总体实施效果智能化水泥工厂的建设可大幅改善劳动条件，减少生产线人工干预，提高产品质量，降低产品能耗，提升管理效能，提高生产过程可控性，最重要的是借助于信息化技 术打通企业的各个流程，实现从设计、生产到销售各个环节的互联互通，并在此基 础上实现资源的整合优化和提高，从而进一步提高企业的生产效率和产品质量。 参考文献【相关文献】1 工业与信息化部.水泥行业规范条件（2015年本）,2 工业与信息化部.中国制造2025.3 工业和信息化部、国家标准化管理委员会.国家智能制造标准体系建设指南（2018）.4 工业和信息化部、财政部.智能制造发展规划（2016-2020 年）.5 GA/T 3672001,视频安防监控系统技术要求S,2002.