論水泥工廠智能化發展的方向

劉 焱

（徐州中聯水泥有限公司， 江蘇 221011）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展以及以德國為首提出的工業 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》的戰略目標。智能制造已經成為工業未來發展的新方向。為了緊跟國家發展戰略部署，水泥行業也是追隨時代的潮流，加緊朝著智能化方向發展。然而在水泥工廠的智能化發展不能盲目的智能化，一切的發展都要落實在水泥企業切實的效益上，這樣企業才能持續發展，智能化才顯得有意義。

1 我國水泥工廠智能化發展的現狀

現階段，國內很多水泥廠處于轉型的關鍵時期，面臨著很大的壓力。首先，在互聯網的大背景下，各類信息技術的使用更加廣泛，物聯網、增材制造、協作機器人、機器視覺、預測性維護、仿真VR、5G技術等技術的出現，為水泥廠的快速發展提供了技術支持，對水泥廠的發展具有很好的促進作用。其次，由于近幾年國內勞動力成本大幅度增加，同時很多工廠出現產能過剩的情況，在競爭激烈的市場環境下，水泥廠要想取得進一步的發展，讓自己在眾多企業中脫穎而出，就應該遵循時代的步伐，逐步走向自動化、智能化的發展道路。目前，水泥廠面臨招工難，專業技術人才匱乏的問題，必須實現減員增效，迫切需要推進智能工廠建設。越來越多的水泥企業在國家和地方政府的大力扶持開啟了智能工廠建設的浪潮。在這種趨勢下，很多企業盲目的去追求智能化的發展，以為這樣可以提高水泥的生產效率和企業的競爭力及效益。結果導致很多水泥企業在智能化的浪潮中，盲目的引進了先進的生產設備，自動化設備導致企業投資過大，而這些引進的設備短時間內無法磨合問題從而達不到預期的效益，使企業陷入困境。

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，盲目跟風市場大環境而不是去審視自身企業是否具有智能化的基礎。

2.2 水泥廠在智能化發展中缺乏智能化人才

企業只注重引進先進的自動生產設備，卻沒有培養以及引進的智能化人才，導致水泥企業短期內無法達到預期的效益。

2.3 工廠運營層還是黑箱

智能工廠建設涉及多個方面的內容，包括智能裝備、自動化控制、傳感器、工業軟件等，如此就造成水泥廠要面臨與多個領域的供應商洽談，集成難度很大。一些水泥廠自動化生產線沒有做好科學規劃，造成信息孤島問題嚴重，并且自動化孤島問題嚴重，各個生產線之間的聯系不緊密，需要設置中轉庫轉運。工廠運營中的信息孤島與自動化孤島問題，導致車間生產黑箱問題，生產過程還難以實現全程追溯，與生產管理息息相關的制造數據、工時數據也不準確。

2.4 設備效率低下

生產設備健康狀態未進行有效管理，常常由于設備故障造成非計劃性停機影響生產，設備沒有得到充分利用。

2.5 水泥廠的采購，生產，運營溝通效率低下。

3 我國水泥工廠智能化發展建議

3.1 水泥廠管理層全面的深刻的認識自身和企業的情況

企業組織加強對水泥工廠智能化的認識，全面仔細的分析自身企業的軟硬件基礎。根據自身的情況一步一步的加強智能化的建設。在改革開發大發展的幾十年中我國的水泥行業，由于過多地追求速度與規模和效益，已經帶來不少粗糙與短板。比如，很多企業不少設備自身為帶病運轉狀態，無法接受控制調整；還比如企業原燃料供應很不穩定，很難保證均化要求與生產穩定；又比如，大量缺乏在線監測儀表，使自動化、智能化缺乏信息、數據支持；更比如，計量設施誤差較大，依舊靠盤庫估計熱耗，甚至經常調整熟料的生料料耗，無法衡量智能效益。

3.2 培養以及引進相關智能化的人才

在引進先進設備的同時，也及時引進相關的智能化工程師在改造、完善上述硬件設施的同時，自動化工程師就應著手編制軟件程序，除了選擇最適宜的儀表檢測數據的傳輸手段、選擇最先進的程序

設計編程語言之外，還必須花功夫理解水泥生產工藝的控制思想與規律，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知識，水泥工藝人員同樣也是高端要求。如果沿襲現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慣操作手法輕易采信、仿真。比如，至今大多業內人士將游離鈣、比表面積奉為控制熟料、水泥質量的依據，并以此指導調整燒成溫度或碾磨壓力。如果智能化編程真以此作為依據，也許就很難實現‘具有理解的真正人工智能”，智能化決不可能體現出更大價值。后期設備的維護也同樣必不可少。人工有累的時候，機器設備也同樣有“累”的時候，只有引進或者培養專業的維護人員，才能保證設備的壽命以及精確控制，這樣才能提高設備的利用率，才能保證水泥工廠實現可持續有效的生產。

3.3 水泥廠自動化系統的設計

3.3.1 軟件設計

軟件設計是水泥自動化系統功能得以實現的基礎。軟件設計一定要根據現場生產特點，結合生產工藝與設備特點，使得軟件功能可以滿足現場生產需求。在軟件設計中，應該盡量遵循操作簡單的原則，避免因為軟件操作問題為現場生產帶來阻礙，有利于水泥廠的自動化控制。分析水泥廠自動化系統的軟件設計，如：（1）人機交互設計，利用交互實現人機界面的顯示，操作人員能夠清晰的看見計算機內部的圖像，實現自動化系統的高效實用。（3）變量設計，水泥廠標記變量中的元素，明確元素在自動化系統中的功能，從而了解自動化應用程序的運行。多個變量信息，自動化的變量設計，可以輔助系統運行，從而使自動化系統在水泥廠中得到應用。（2）警報設計，利用報警功能，對水泥自動化系統進行監督，及時發現生產中的錯誤，發出警報，提醒現場人員及時終止錯誤操作，從而進一步采取糾正措施，保證生產過程的高精度化。

3.3.2 硬件設計

水泥自動化系統中硬件部分在生產中具有支撐性的作用。硬件設計要點包括以下幾點：第一，過程站，在自動化系統中，過程站屬于基本控制，能夠實現生產過程的高效控制，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提供準確的控制鏈，降低失誤率；第二，以太網，具有高效性、自適應強等特點，為自動化系統的可靠性保駕護航，即使通信傳輸中存在節點障礙，也不會影響整體通信，營造安全、穩定的通信環境。以太網遵循IEEE802.3協議在自動化系統通訊中起的輔助作用。

集散控制系統（DCS）DCS 是當前控制技術中比較成熟和完善的，很多系統開發商都有自己公司的一整套解決方案。利用現存的技術將會享有系統集成容易、可靠性高、操作性好等方面的優勢。DCS 控制系統有以下特點:（1）DCS 系統作為計算機控制系統中較為完善和成熟的技術，能夠對分布于較大范圍內的執行機構進行控制，并采用集中管理、分散控制的策略。（2）DCS 系統編程靈活，可以方便地實現歷史數據存儲、動態顯示、報表打印等功能。（3）DCS 可采用組態軟件，容易組態，系統集成方便，可靠性高。自動化系統利用通信技術連接各個自動化系統打破PLC控制的局限，加強和優化了水泥廠的自動化控制的過程。

在水泥廠自動化系統中，DCS系統屬于核心部分，利用分散系統實現自動化功能。在水泥廠自動化建設中，先根據DCS核心，建設中控室，對水泥生產車間進行控制，同時構建現場站，包括窯頭、窯尾，根據窯系統的建設，從而實現對控制對象的建設，在此基礎上進一步擴大控制范圍，從每一個生產環節完成對水泥生產的控制，實現生產線的全線控制，發揮出分散控制的特點與功能；接著按照DCS系統要求，實現自動化系統的配置，利用計算機對不同生產回路進行控制，集中獲取生產數據，實現集中控制與管理。

4 合理使用自動化系統

自動化系統的使用，大大提高了生產效率，降低車間生產壓力。水泥廠生產效率的穩定依賴于自動化系統的以下功能：第一，現場應用，利用自動化系統對現場傳感器進行控制，收集車間生產信息，并對生產狀況作出判斷，從而合理調整輸送量，借助現場總線系統，推進現場的自動化控制；第二，控制應用，自動化系統在生產過程中采相關信息，對生產信號進行識別，從而提供控制指令，提升自動化系統的控制水平；第三，監控應用，通過自動化系統的監控作用，對生產過程進行監督，從而作出其他指令，控制生產配置，保證生產過程的安全，實現全面監控水泥廠的發展；第四，管理應用，利用自動化系統讀取水泥生產信息，并對相關數據進行存儲、分析，對后續的水泥生產提供依據，提高生產的科學性。

自動化系統在水泥廠中的應用有很大的潛力，其中，實現物聯網+是水泥廠自動化系統的主要發展方向。物聯網傳感控制能力強，對于水泥廠自動化系統的控制，對于水泥廠智能化、自動化的發展具有進一步的推動作用。物聯網技術的引入，實現自動化系統的智能診斷、智能運行，提高自動化系統的控制效率，最終實現水泥廠的智能化服務。

5 打造智能OA系統

OA系統的應用不僅在于辦公業務方面的計算機處理，更重要的是借助計算機實現辦公效率與質量的提高，促使辦公的方向、思路以及路徑發生改變。隨著計算機技術和網絡技術的日新月異，市場經濟規模不斷改變的同時從以往的銷售為主服務模式轉變為了服務為主的服務模式，這也促使企業的行政辦公的內容、方式發生了明顯的改變，并從以往的文檔為主轉變為信息流、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系統的特征在于三個方面：①信息交流的及時性。借助OA系統可以實現信息的及時共享以及相互幫助，企業與客戶之間可以及時溝通交流掌握客戶的需求從而調整服務方式與內容，及時借助網絡電子協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系統支持之下企業的信息具備集成化與信息化管理的特征，OA系統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系統的應用可以促使企業的經營模式發生改變，尤其是無紙化、網絡化的辦公，可以促使企業的經營效率顯著提升，促使企業的自動化、信息化辦公效率提升的同時也間接降低了經營成本，這對于企業的持續發展具備顯著推動作用。應使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EMS系統、ERP系統、MIS系統，相對獨立又相互串聯，從原料的采購到生產到銷售盈利形成閉環，控制公司的成本，提高公司的效益。知識管理平臺：系統性的利用企業積累的信息資源、專家技能，改進企業創新能力、響應能力，提高生產效率。

6 結語

綜上所述，水泥工廠在智能化發展是必然的的趨勢。水泥工廠的智能化發展方向主要有兩方面：一方面，是先進的生產設備的引進即硬件智能化；第二方面，是智能化人才和工藝人員，工業軟件要同步完善即軟件的智能化；另外，企業組織特別要注意全面仔細的分析自身實際的軟硬件情況，逐步實現智能化；三，對物聯網等智能化新技術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方向，不必盲目投資過大而躊躇不前陷入困境，為企業帶來好的效益。