礦渣粉企業(yè)智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究與探討

鄭大勇

粒化高爐礦渣是鋼鐵廠冶煉生鐵時產(chǎn)生的廢渣，礦渣粉是符合國家標準的粒化高爐礦渣經(jīng)干燥和粉磨工藝后，達到規(guī)定細度且符合一定活性指數(shù)的粉體，是混凝土與水泥制品行業(yè)不可或缺的功能性材料。 2017年，全國礦渣粉行業(yè)產(chǎn)能已達1.01億噸，它的廣泛應(yīng)用符合國家環(huán)保、綠色、低碳與可持續(xù)發(fā)展的理念，在建材行業(yè)中，礦渣粉產(chǎn)業(yè)已是繼水泥之后的第二大的膠凝材料產(chǎn)業(yè)。

生產(chǎn)過程中的能耗成本在礦渣粉企業(yè)成本核算中占較大比重，因此如何做好礦渣粉生產(chǎn)過程的節(jié)能降耗工作，選擇更加高效、經(jīng)濟、環(huán)保的生產(chǎn)方式，并通過技術(shù)進步、管理提升提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和各項環(huán)保指標，是相關(guān)企業(yè)生存和發(fā)展的頭等大事。

當前，鋼鐵、煤炭、石油等行業(yè)的信息化水平、智能生產(chǎn)程度、精益生產(chǎn)水平都取得很大進步，許多行業(yè)已經(jīng)在為即將到來的大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)革命做好準備，但是礦渣粉行業(yè)信息化工作起步較晚，行業(yè)整體信息化水平不高，大部分礦粉企業(yè)的信息化建設(shè)還只是用于企業(yè)財務(wù)管理，對生產(chǎn)過程管理和調(diào)度工作的信息化投入還有欠缺，生產(chǎn)過程自動化控制水平仍有所欠缺，還需要大量的人工干預，銷售物流無法達到有效監(jiān)督控制，企業(yè)生產(chǎn)效率、能耗指標等和其他行業(yè)相比，還有進一步提高的空間。本文重點研究和探討如何設(shè)計礦渣粉企業(yè)智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)，探討通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化手段實現(xiàn)工廠運行自動化、管理可視化、故障預控化、全要素協(xié)同化和決策智慧化的有效途徑。按照功能模塊劃分，礦渣粉企業(yè)智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)可主要由生產(chǎn)管理子系統(tǒng)和設(shè)備管理子系統(tǒng)組成。

一、生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

設(shè)計和實現(xiàn)礦渣粉生產(chǎn)管理子系統(tǒng)的主要目的是可以讓用戶通過PC端瀏覽器和手機APP實時跟蹤設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況，監(jiān)控各道工序的生產(chǎn)進度和作業(yè)過程，及時掌握生產(chǎn)異常情況，準確并完整地獲得各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)全透明化管理。進一步，生產(chǎn)部管理人員通過生產(chǎn)管理子系統(tǒng)可以實時監(jiān)控能源消耗情況，獲取真實的能源消耗數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程能源消耗進行分析，并根據(jù)能源消耗曲線變化趨勢分析能源消耗影響因素，控制能源成本消耗。根據(jù)模塊功能的不同，可以將生產(chǎn)管理子系統(tǒng)分割為下面的幾個軟件功能模塊。

（一） 數(shù)據(jù)采集

礦渣粉生產(chǎn)加工過程中所需要采集的數(shù)據(jù)參數(shù)分為現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)參數(shù)、生產(chǎn)工藝參數(shù)兩大類。數(shù)據(jù)采集模塊自動采集生產(chǎn)加工過程的時間、重量、質(zhì)量、溫度、頻率、震動、工藝參數(shù)、流量、壓力等數(shù)據(jù)，結(jié)合工藝特點并通過條件判斷進行各生產(chǎn)要素與生產(chǎn)數(shù)據(jù)的規(guī)范定義和邏輯關(guān)聯(lián)。進一步，數(shù)據(jù)采集模塊需要采集水渣加入量，并根據(jù)皮帶停開時間及上料時長推測料倉是否“欠料”或“滿倉”，將相關(guān)狀態(tài)提示給當班操作人員。

（二） 工藝參數(shù)管控

礦渣粉生產(chǎn)過程中所能采集的工藝參數(shù)包括上料量、電機軸承溫度、主排風機溫度、立磨機震動幅度、收塵器壓差和磨機進口壓差等。工藝參數(shù)管控模塊負責判斷工藝參數(shù)與實際值偏差，并給出提示或報警，規(guī)范操作行為，分析工藝技術(shù)標準的執(zhí)行率。

（三） 生產(chǎn)能源管控

生產(chǎn)能源管控模塊包括煤氣消耗管控和立磨機電耗管控兩個子模塊。其中煤氣管控消耗子模塊可通過煤氣速率的變化，形成煤氣變化趨勢圖，統(tǒng)計分析煤氣消耗情況，跟蹤影響煤氣消耗的關(guān)聯(lián)要素。立磨機電耗管控子模塊自動采集立磨機電量，計算出立磨機的電耗，分析影響耗電量的主要因素，并對比橫班耗電量差異，改善技術(shù)技能，提高生產(chǎn)管理水平。

（四） 生產(chǎn)運行記錄

生產(chǎn)運行記錄模塊定期記錄以下參數(shù)信息：1、立磨機出入口溫度、壓力、壓差；立磨機主電機溫度、振動、電量；料層厚度；研磨壓力、溜槽風道溫度、入口熱風溫度；磨輥潤滑油溫；主減速機潤滑油溫；2、主排風機電流、軸承溫度、繞組溫度、變頻頻率；3、熱風爐煤氣壓力、流量、出口溫度、爐內(nèi)溫度、助燃風機轉(zhuǎn)速；4、選粉機電流、軸承溫度、繞組溫度；5、收塵器溫度、壓力、壓差；6、外循環(huán)斗提電流、成品斗提電流。

（五） 生產(chǎn)報表管理

生產(chǎn)報表包括班組8小時報表、一期二期24小時報表和主要設(shè)備運行時間報表三種。班組8小時報表統(tǒng)計信息包括班產(chǎn)量，電和煤氣單耗及其他生產(chǎn)工藝參數(shù)等；一期二期24小時報表根據(jù)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按固定格式生成生產(chǎn)24小時報表；主要設(shè)備運行時間報表采集主要設(shè)備每天的運行時間（設(shè)備的停開機時長），并形成相應(yīng)的曲線。

（六） 礦渣粉質(zhì)量管理

礦渣粉質(zhì)量管理模塊包括小時出磨質(zhì)量臺賬、進廠水渣含水量臺賬、入磨水渣含水量臺賬、出磨粉活性檢驗、出廠粉數(shù)據(jù)檢測、礦渣粉質(zhì)量分析等功能和模塊。

二、設(shè)備管理子系統(tǒng)

設(shè)備管理子系統(tǒng)以標準化作業(yè)的設(shè)備管理模式為原則，通過對設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化整合，固化設(shè)備管理的各項業(yè)務(wù)流程，加強公司內(nèi)部資產(chǎn)的管理，提高設(shè)備綜合利用效率，提高對設(shè)備故障隱患的預防和預警能力，降低設(shè)備故障率，減低設(shè)備停機率，確保主要設(shè)備安全運行、穩(wěn)定可靠運行。根據(jù)模塊功能的不同，可以將設(shè)備管理子系統(tǒng)分割為下面的幾個軟件功能模塊。

（一） 設(shè)備編碼管理

設(shè)備編碼管理模塊根據(jù)編碼規(guī)則生成設(shè)備編碼，實現(xiàn)設(shè)備編碼標準化。

（二） 設(shè)備電子檔案管理

每個設(shè)備檔案信息由多個部分組成，主要包括以下內(nèi)容：1、設(shè)備基本信息，包括原有設(shè)備代號，以及設(shè)備名稱、規(guī)格型號、設(shè)備編碼、設(shè)備類型、設(shè)備標識、功率、生產(chǎn)廠商、供應(yīng)商等固有屬性；2、設(shè)備外觀圖像，以圖片形式展示的設(shè)備外觀形狀，保證用戶在面對各種不同設(shè)備時可以通過照片影像對設(shè)備有一個準確的了解；3、設(shè)備相關(guān)維修、保養(yǎng)、檢修和巡檢計劃，以及故障處理記錄；4、設(shè)備文檔：關(guān)聯(lián)查詢設(shè)備相關(guān)文檔。

（三） 設(shè)備狀態(tài)管理

設(shè)備狀態(tài)管理包含作業(yè)線停機信息管理、設(shè)備參數(shù)異常管理兩部分內(nèi)容。1、設(shè)備停開機管理：包含了設(shè)備連續(xù)停機和開機時長，累計停機和開機時長以及停機原因；2、根據(jù)系統(tǒng)采集到的設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)，設(shè)定參數(shù)報警，及時推送異常信息，發(fā)現(xiàn)并消除潛在的設(shè)備隱患，生成設(shè)備異常信息表。

（四） 巡檢管理

巡檢方式采用二維碼與GPS相結(jié)合：1、二維碼方式：移動終端會自動調(diào)用掃描二維碼軟件，掃描出的信息包括設(shè)備主信息、當前時間、巡檢員，巡檢過程中可上傳圖片，數(shù)據(jù)信息會自動傳輸?shù)絇C端的對應(yīng)功能模塊里；2、GPS定位：客戶端軟件在提交設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)時，通過GPS獲取當前位置并對數(shù)據(jù)進行分析后，上傳設(shè)備當前位置的經(jīng)緯度信息。巡檢管理模塊還包括巡檢點管理、巡檢計劃管理、巡檢記錄管理和巡檢計劃考核等模塊。

（五） 設(shè)備檢修管理

設(shè)備檢修管理模塊分為臨時檢修、計劃定修和計劃大修幾個模塊。

（六） 設(shè)備異常故障管理

設(shè)備異常故障管理模塊包括設(shè)備異常查詢、設(shè)備故障登記、設(shè)備故障處理、設(shè)備故障分析、設(shè)備故障整改處理等功能模塊。

（七） 設(shè)備維修保養(yǎng)管理

設(shè)備維修保養(yǎng)管理模塊根據(jù)維修保養(yǎng)周期自動生成維修保養(yǎng)計劃。

三、結(jié)語

礦渣粉生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)打通了人、設(shè)備、系統(tǒng)之間的關(guān)系，能解決以往的“碎片化管理”的弊端，實現(xiàn)全局感知，讓管理人員更了解現(xiàn)場和崗位職責，實現(xiàn)過程控制監(jiān)督，提高現(xiàn)場執(zhí)行力和異常情況反應(yīng)速度。礦渣粉生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的建設(shè)可以整合與生產(chǎn)有關(guān)的各應(yīng)用管理系統(tǒng)，為相關(guān)企業(yè)未來各類信息系統(tǒng)建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

作者單位：南京南鋼嘉華新型建材有限公司