論水泥工廠智能化發(fā)展的方向

劉 焱

（徐州中聯(lián)水泥有限公司， 江蘇 221011）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及以德國為首提出的工業(yè) 4.0，為了保持在國際上的核心競爭力我國也提出了《中國制造2025》的戰(zhàn)略目標(biāo)。智能制造已經(jīng)成為工業(yè)未來發(fā)展的新方向。為了緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略部署，水泥行業(yè)也是追隨時代的潮流，加緊朝著智能化方向發(fā)展。然而在水泥工廠的智能化發(fā)展不能盲目的智能化，一切的發(fā)展都要落實(shí)在水泥企業(yè)切實(shí)的效益上，這樣企業(yè)才能持續(xù)發(fā)展，智能化才顯得有意義。

1 我國水泥工廠智能化發(fā)展的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)很多水泥廠處于轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，面臨著很大的壓力。首先，在互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，各類信息技術(shù)的使用更加廣泛，物聯(lián)網(wǎng)、增材制造、協(xié)作機(jī)器人、機(jī)器視覺、預(yù)測性維護(hù)、仿真VR、5G技術(shù)等技術(shù)的出現(xiàn)，為水泥廠的快速發(fā)展提供了技術(shù)支持，對水泥廠的發(fā)展具有很好的促進(jìn)作用。其次，由于近幾年國內(nèi)勞動力成本大幅度增加，同時很多工廠出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的情況，在競爭激烈的市場環(huán)境下，水泥廠要想取得進(jìn)一步的發(fā)展，讓自己在眾多企業(yè)中脫穎而出，就應(yīng)該遵循時代的步伐，逐步走向自動化、智能化的發(fā)展道路。目前，水泥廠面臨招工難，專業(yè)技術(shù)人才匱乏的問題，必須實(shí)現(xiàn)減員增效，迫切需要推進(jìn)智能工廠建設(shè)。越來越多的水泥企業(yè)在國家和地方政府的大力扶持開啟了智能工廠建設(shè)的浪潮。在這種趨勢下，很多企業(yè)盲目的去追求智能化的發(fā)展，以為這樣可以提高水泥的生產(chǎn)效率和企業(yè)的競爭力及效益。結(jié)果導(dǎo)致很多水泥企業(yè)在智能化的浪潮中，盲目的引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，自動化設(shè)備導(dǎo)致企業(yè)投資過大，而這些引進(jìn)的設(shè)備短時間內(nèi)無法磨合問題從而達(dá)不到預(yù)期的效益，使企業(yè)陷入困境。

2 我國水泥工廠智能化存在的問題

2.1 水泥工廠管理層的問題

管理層的智能化意識薄弱，盲目跟風(fēng)市場大環(huán)境而不是去審視自身企業(yè)是否具有智能化的基礎(chǔ)。

2.2 水泥廠在智能化發(fā)展中缺乏智能化人才

企業(yè)只注重引進(jìn)先進(jìn)的自動生產(chǎn)設(shè)備，卻沒有培養(yǎng)以及引進(jìn)的智能化人才，導(dǎo)致水泥企業(yè)短期內(nèi)無法達(dá)到預(yù)期的效益。

2.3 工廠運(yùn)營層還是黑箱

智能工廠建設(shè)涉及多個方面的內(nèi)容，包括智能裝備、自動化控制、傳感器、工業(yè)軟件等，如此就造成水泥廠要面臨與多個領(lǐng)域的供應(yīng)商洽談，集成難度很大。一些水泥廠自動化生產(chǎn)線沒有做好科學(xué)規(guī)劃，造成信息孤島問題嚴(yán)重，并且自動化孤島問題嚴(yán)重，各個生產(chǎn)線之間的聯(lián)系不緊密，需要設(shè)置中轉(zhuǎn)庫轉(zhuǎn)運(yùn)。工廠運(yùn)營中的信息孤島與自動化孤島問題，導(dǎo)致車間生產(chǎn)黑箱問題，生產(chǎn)過程還難以實(shí)現(xiàn)全程追溯，與生產(chǎn)管理息息相關(guān)的制造數(shù)據(jù)、工時數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。

2.4 設(shè)備效率低下

生產(chǎn)設(shè)備健康狀態(tài)未進(jìn)行有效管理，常常由于設(shè)備故障造成非計劃性停機(jī)影響生產(chǎn)，設(shè)備沒有得到充分利用。

2.5 水泥廠的采購，生產(chǎn)，運(yùn)營溝通效率低下。

3 我國水泥工廠智能化發(fā)展建議

3.1 水泥廠管理層全面的深刻的認(rèn)識自身和企業(yè)的情況

企業(yè)組織加強(qiáng)對水泥工廠智能化的認(rèn)識，全面仔細(xì)的分析自身企業(yè)的軟硬件基礎(chǔ)。根據(jù)自身的情況一步一步的加強(qiáng)智能化的建設(shè)。在改革開發(fā)大發(fā)展的幾十年中我國的水泥行業(yè)，由于過多地追求速度與規(guī)模和效益，已經(jīng)帶來不少粗糙與短板。比如，很多企業(yè)不少設(shè)備自身為帶病運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，無法接受控制調(diào)整；還比如企業(yè)原燃料供應(yīng)很不穩(wěn)定，很難保證均化要求與生產(chǎn)穩(wěn)定；又比如，大量缺乏在線監(jiān)測儀表，使自動化、智能化缺乏信息、數(shù)據(jù)支持；更比如，計量設(shè)施誤差較大，依舊靠盤庫估計熱耗，甚至經(jīng)常調(diào)整熟料的生料料耗，無法衡量智能效益。

3.2 培養(yǎng)以及引進(jìn)相關(guān)智能化的人才

在引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備的同時，也及時引進(jìn)相關(guān)的智能化工程師在改造、完善上述硬件設(shè)施的同時，自動化工程師就應(yīng)著手編制軟件程序，除了選擇最適宜的儀表檢測數(shù)據(jù)的傳輸手段、選擇最先進(jìn)的程序

設(shè)計編程語言之外，還必須花功夫理解水泥生產(chǎn)工藝的控制思想與規(guī)律，這是決定智能程度高低的決定因素。它們不僅對自動化人員是必學(xué)知識，水泥工藝人員同樣也是高端要求。如果沿襲現(xiàn)在中控操作的八仙過海、各顯其能，就沒有智能可言。所以，千萬不能對工藝的某一習(xí)慣操作手法輕易采信、仿真。比如，至今大多業(yè)內(nèi)人士將游離鈣、比表面積奉為控制熟料、水泥質(zhì)量的依據(jù)，并以此指導(dǎo)調(diào)整燒成溫度或碾磨壓力。如果智能化編程真以此作為依據(jù)，也許就很難實(shí)現(xiàn)‘具有理解的真正人工智能”，智能化決不可能體現(xiàn)出更大價值。后期設(shè)備的維護(hù)也同樣必不可少。人工有累的時候，機(jī)器設(shè)備也同樣有“累”的時候，只有引進(jìn)或者培養(yǎng)專業(yè)的維護(hù)人員，才能保證設(shè)備的壽命以及精確控制，這樣才能提高設(shè)備的利用率，才能保證水泥工廠實(shí)現(xiàn)可持續(xù)有效的生產(chǎn)。

3.3 水泥廠自動化系統(tǒng)的設(shè)計

3.3.1 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計是水泥自動化系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。軟件設(shè)計一定要根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)工藝與設(shè)備特點(diǎn)，使得軟件功能可以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求。在軟件設(shè)計中，應(yīng)該盡量遵循操作簡單的原則，避免因?yàn)檐浖僮鲉栴}為現(xiàn)場生產(chǎn)帶來阻礙，有利于水泥廠的自動化控制。分析水泥廠自動化系統(tǒng)的軟件設(shè)計，如：（1）人機(jī)交互設(shè)計，利用交互實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的顯示，操作人員能夠清晰的看見計算機(jī)內(nèi)部的圖像，實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)的高效實(shí)用。（3）變量設(shè)計，水泥廠標(biāo)記變量中的元素，明確元素在自動化系統(tǒng)中的功能，從而了解自動化應(yīng)用程序的運(yùn)行。多個變量信息，自動化的變量設(shè)計，可以輔助系統(tǒng)運(yùn)行，從而使自動化系統(tǒng)在水泥廠中得到應(yīng)用。（2）警報設(shè)計，利用報警功能，對水泥自動化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的錯誤，發(fā)出警報，提醒現(xiàn)場人員及時終止錯誤操作，從而進(jìn)一步采取糾正措施，保證生產(chǎn)過程的高精度化。

3.3.2 硬件設(shè)計

水泥自動化系統(tǒng)中硬件部分在生產(chǎn)中具有支撐性的作用。硬件設(shè)計要點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：第一，過程站，在自動化系統(tǒng)中，過程站屬于基本控制，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的高效控制，過程站包括線程、中央處理器控制等多個模塊，為水泥廠自動化系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的控制鏈，降低失誤率；第二，以太網(wǎng)，具有高效性、自適應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)，為自動化系統(tǒng)的可靠性保駕護(hù)航，即使通信傳輸中存在節(jié)點(diǎn)障礙，也不會影響整體通信，營造安全、穩(wěn)定的通信環(huán)境。以太網(wǎng)遵循IEEE802.3協(xié)議在自動化系統(tǒng)通訊中起的輔助作用。

集散控制系統(tǒng)（DCS）DCS 是當(dāng)前控制技術(shù)中比較成熟和完善的，很多系統(tǒng)開發(fā)商都有自己公司的一整套解決方案。利用現(xiàn)存的技術(shù)將會享有系統(tǒng)集成容易、可靠性高、操作性好等方面的優(yōu)勢。DCS 控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn):（1）DCS 系統(tǒng)作為計算機(jī)控制系統(tǒng)中較為完善和成熟的技術(shù)，能夠?qū)Ψ植加谳^大范圍內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，并采用集中管理、分散控制的策略。（2）DCS 系統(tǒng)編程靈活，可以方便地實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲、動態(tài)顯示、報表打印等功能。（3）DCS 可采用組態(tài)軟件，容易組態(tài)，系統(tǒng)集成方便，可靠性高。自動化系統(tǒng)利用通信技術(shù)連接各個自動化系統(tǒng)打破PLC控制的局限，加強(qiáng)和優(yōu)化了水泥廠的自動化控制的過程。

在水泥廠自動化系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)屬于核心部分，利用分散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化功能。在水泥廠自動化建設(shè)中，先根據(jù)DCS核心，建設(shè)中控室，對水泥生產(chǎn)車間進(jìn)行控制，同時構(gòu)建現(xiàn)場站，包括窯頭、窯尾，根據(jù)窯系統(tǒng)的建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)對控制對象的建設(shè)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大控制范圍，從每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)完成對水泥生產(chǎn)的控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的全線控制，發(fā)揮出分散控制的特點(diǎn)與功能；接著按照DCS系統(tǒng)要求，實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)的配置，利用計算機(jī)對不同生產(chǎn)回路進(jìn)行控制，集中獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)集中控制與管理。

4 合理使用自動化系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)的使用，大大提高了生產(chǎn)效率，降低車間生產(chǎn)壓力。水泥廠生產(chǎn)效率的穩(wěn)定依賴于自動化系統(tǒng)的以下功能：第一，現(xiàn)場應(yīng)用，利用自動化系統(tǒng)對現(xiàn)場傳感器進(jìn)行控制，收集車間生產(chǎn)信息，并對生產(chǎn)狀況作出判斷，從而合理調(diào)整輸送量，借助現(xiàn)場總線系統(tǒng)，推進(jìn)現(xiàn)場的自動化控制；第二，控制應(yīng)用，自動化系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中采相關(guān)信息，對生產(chǎn)信號進(jìn)行識別，從而提供控制指令，提升自動化系統(tǒng)的控制水平；第三，監(jiān)控應(yīng)用，通過自動化系統(tǒng)的監(jiān)控作用，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督，從而作出其他指令，控制生產(chǎn)配置，保證生產(chǎn)過程的安全，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控水泥廠的發(fā)展；第四，管理應(yīng)用，利用自動化系統(tǒng)讀取水泥生產(chǎn)信息，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析，對后續(xù)的水泥生產(chǎn)提供依據(jù)，提高生產(chǎn)的科學(xué)性。

自動化系統(tǒng)在水泥廠中的應(yīng)用有很大的潛力，其中，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)+是水泥廠自動化系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)傳感控制能力強(qiáng)，對于水泥廠自動化系統(tǒng)的控制，對于水泥廠智能化、自動化的發(fā)展具有進(jìn)一步的推動作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)的智能診斷、智能運(yùn)行，提高自動化系統(tǒng)的控制效率，最終實(shí)現(xiàn)水泥廠的智能化服務(wù)。

5 打造智能OA系統(tǒng)

OA系統(tǒng)的應(yīng)用不僅在于辦公業(yè)務(wù)方面的計算機(jī)處理，更重要的是借助計算機(jī)實(shí)現(xiàn)辦公效率與質(zhì)量的提高，促使辦公的方向、思路以及路徑發(fā)生改變。隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異，市場經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷改變的同時從以往的銷售為主服務(wù)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱朔?wù)為主的服務(wù)模式，這也促使企業(yè)的行政辦公的內(nèi)容、方式發(fā)生了明顯的改變，并從以往的文檔為主轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒘?、工作流為核心的管理模式。在知識共享以及信息交流等方面的中重視度不斷提升。目前來看，OA系統(tǒng)的特征在于三個方面：①信息交流的及時性。借助OA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息的及時共享以及相互幫助，企業(yè)與客戶之間可以及時溝通交流掌握客戶的需求從而調(diào)整服務(wù)方式與內(nèi)容，及時借助網(wǎng)絡(luò)電子協(xié)議尋找到其他的人員，溝通交流效率較高，辦公效率也會隨之提升；②信息廣泛性。OA系統(tǒng)支持之下企業(yè)的信息具備集成化與信息化管理的特征，OA系統(tǒng)中對于文檔的組織和管理重視度較高，其主要是基于用戶的檢索與查詢獲得幫助，并在某個存在疑問時及時獲得信息支持，及時檢索并解決問題；③成本較低。OA系統(tǒng)的應(yīng)用可以促使企業(yè)的經(jīng)營模式發(fā)生改變，尤其是無紙化、網(wǎng)絡(luò)化的辦公，可以促使企業(yè)的經(jīng)營效率顯著提升，促使企業(yè)的自動化、信息化辦公效率提升的同時也間接降低了經(jīng)營成本，這對于企業(yè)的持續(xù)發(fā)展具備顯著推動作用。應(yīng)使OA具有信息集成平臺和知識管理平臺兩大功能。信息集成平臺：能夠集成財務(wù)EMS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)，相對獨(dú)立又相互串聯(lián)，從原料的采購到生產(chǎn)到銷售盈利形成閉環(huán)，控制公司的成本，提高公司的效益。知識管理平臺：系統(tǒng)性的利用企業(yè)積累的信息資源、專家技能，改進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新能力、響應(yīng)能力，提高生產(chǎn)效率。

6 結(jié)語

綜上所述，水泥工廠在智能化發(fā)展是必然的的趨勢。水泥工廠的智能化發(fā)展方向主要有兩方面：一方面，是先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn)即硬件智能化；第二方面，是智能化人才和工藝人員，工業(yè)軟件要同步完善即軟件的智能化；另外，企業(yè)組織特別要注意全面仔細(xì)的分析自身實(shí)際的軟硬件情況，逐步實(shí)現(xiàn)智能化；三，對物聯(lián)網(wǎng)等智能化新技術(shù)的探索才能使水泥工廠智能化這條路走的更好。這樣才能在智能化的浪潮中找準(zhǔn)方向，不必盲目投資過大而躊躇不前陷入困境，為企業(yè)帶來好的效益。