電解鋁企業智能制造建設思考研究

霍志強

摘要：安全環保、高校節能應作為我國電解鋁企業的發展方向，也是有色冶煉產業發展的大勢所趨，本文基于對行業的生產經驗，從智能制造的建設標準、原則、實施方式等對電解鋁行業從智能制造的制定和實施進行闡述，并結合當下的技術形式，提出了每個實施要素的長期計劃，為工業智能制造在電解鋁產業的建設提供了相應對策。

關鍵詞：電解鋁;企業智能制造;思考研究

為達成工作流程的高度集成化操控和生產中的可視化管理，把提高質量與效率作為重心，經過生產狀態監控和生產過程管理一體化，兩種建設想法用于構建數字化工廠體系，并提升工業生產的活性和管理效率，以實現企業的經濟效益持續提升，強化企業市場競爭力，本文就智能制造的高層設計、研發和切實執行等，提出了一系列可參考的建設性想法。

一、智能制造建設的原則和框架

1.1以企業為主體，戰略為導向

根據企業的整體規劃，結合地域特點、工藝設備、管理理念，明確企業智能制造的核心。

1.2做好全局規劃，逐步實施

掌握智能制造建設方向，做好上層設計，根據企業實力和業務須要，逐步實施。

1.3以問題為指向，依據實際情況實施

通過解決企業生產、管理過程中的切實問題為起點，落實重要設備和控制技術的迭代，結合企業實際情況搞好智能化工廠建設。

1.4以創新為導向，數據控制

運用工業互聯網、5g等技術特點整合智能制造信息基礎建設，創建數據庫，結合數據成果完善管理過程，進而達成優化學習架構。

二、工業數據互聯網

依照車間設備和物流體系構建一套完善的底層工業物聯網體系，完成設備與資料的數據以及其他方面數據的搜集、更新、傳輸和儲存，為智能工廠系統提供真實可信的即時生產數據，推動智能工廠系統運行，達成智能工廠的建造。

結合工廠工藝流程的特征，每個生產模塊必須在各自的區域內建立網絡，達成在該區域內信息共享互連。因為每個生產區塊的環境架構的差異，考慮要搜集和感知數據的獨特性，每個模塊之間的網絡拓撲結構和組建模式要依照單獨的實際生產狀況實施設計和安排;最后把區域里的網絡連接到主干網，所以整體數字化工廠聯網平臺的網絡拓撲構成是以分布式的混合模式結構。

三、數據采集和長期規劃

3.1管控層面

3.11.員工數據

員工上下班考勤（長期：通過Wi-Fi、5g以及智能攜帶裝備等使用，達成人事員工整體把控）。

3.12配置數據

（1） 能源表數據：其包含電解鋁配置中的電水表和壓縮氣體，用來計算設備能源消耗。

（2） 設備數據：配置中自有的PLC數據、控制單元數據、狀況數據等。

（3）第三方系統插口數據：應用于工控機上在線檢測功能中的單機檢驗數據。

（4）長期：采用虛擬現實和數字孿生技術對電解槽、大號電機、空氣壓縮機等主要設備創建模型，達成故障預警和診斷功能，最后實現無人化的目的。

3.13資料數據，優化庫存

（1）每類原材料批檢驗的數據、層級、庫存數、編碼等相關信息。

（2）車間材料消耗數據。

（3）運輸數據：原鋁運送。

（4） 長期：在分析大量數據的基礎上，制定材料需求計劃，達成原材料庫存的最優化。

3.14環境數據

重點是廢氣排放和過程管控狀況。

3.2電解系統

（1）電解槽控制系統

在對當前槽控機通信電路和主控系統的改進，完成對控制室與電解值班室彼此的信息通信;最后的達成槽控系統遠程集中管理，生產數據曲線映射。

（2）三溫、電流布置檢驗系統

通過研究電解槽溫度測量方式和陽極導管電流檢驗法，聯合光纖測溫技術和在線電流檢驗技術，達成電解槽無人員測量溫度和檢測電流的分塊設計，解決員工每日每槽逐一散熱窗手動測量溫度工作，以及迅速察覺電流分布不平衡實時報警。

（3）天車出鋁作業精準控制系統

在出鋁天車裝配上準確出鋁控制系統，在現場終端填寫槽號和出鋁數。出完鋁完畢后相應信息保存到數據庫系統里，可以便利地制成報表，解決鋁報表人員手動統計的麻煩，把車輛輸送系統里的時刻狀況提供數據支撐。

（4）設備二維碼

將二維碼貼在每個電解槽的鋁輸出口中，手機掃描即可使用，最后達成每個電解槽積累數據如：硅、銅含量、鋁產量、電壓差等;然后發展到整個工廠裝備的二維碼管理體系，將精細管理的思想融合到二維碼設備的管理之中。

3.3電源系統

（1）綜合保障系統

根據設計院設計，可在集控室達成對整流裝置、高壓電箱、變壓器等電源設備的遠程控制、信號測量、遠程調試等。

（2）水循環系統

通過更新改建整流器循環水系統的閥門、控制系統等，最后在集控室達成了循環水系統的無人監管、遠程操控，還能監控溫度、壓強和流量的運行數據。

（3）低壓觀測

針對車間級別低壓電能計量設備實施升級改建，將能源消耗發送到服務器端，方便進行能耗分析，改善管理規范，具化管理體系。

3.4倉庫管理系統

為了建立數字化倉儲，我們有必要把倉庫中的全體人員、資料和貨架進行編碼，要依據編碼完成對出庫入庫的錄入。

（1）入庫信息的收集

依據物料信息，系統平臺顯示輸入場景，在完成數據的輸入后會自覺生成二維碼，并把二維碼貼到倉庫中的物品外包裝上。

（2）出庫信息收集

物料在出庫的時候，使用手持設備掃描物料上二維碼并進入到出庫平臺登入界面，輸入相關出庫信息，比如發放備件的名稱、序號、功用、采用設置以及出庫員工的數據等。

（3）清點信息的收集

通過手動設備，對庫存物資的二維碼編碼逐個進行掃描完成物料庫存的盤點。

（4）出入庫的單據信息收集

與其他系統數據進行洽接，導入信息;也可以提供錄入界面輸入信息。

結束語：

數字技術已經得到普及和運用，中央控制系統也擁有迭代更新的能力，可以使用大量數據來做出決策，持續更新算法，可以在空氣壓縮機、排煙機、變壓設備等中等型號著手，打造孿生模型，對大型設備運轉趨勢進行提早預測，盡快實施措施，避免故障產生，從長遠來看，在電解槽上達成孿生技術的運用，完全改變電解鋁企業的生產狀況，從減少能源、原材料的消耗再到降低人工干預、提升能效利用效率等方面為節能減排做貢獻。

參考文獻：

[1]黃克勤， 吳海洋， 賈德庚. 電解鋁企業智能制造建設實踐[J]. 四川有色金屬，2021，（03）：5-7.