電解鋁企業(yè)智能制造建設(shè)思考研究

霍志強(qiáng)

摘要：安全環(huán)保、高校節(jié)能應(yīng)作為我國電解鋁企業(yè)的發(fā)展方向，也是有色冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢所趨，本文基于對行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從智能制造的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、原則、實(shí)施方式等對電解鋁行業(yè)從智能制造的制定和實(shí)施進(jìn)行闡述，并結(jié)合當(dāng)下的技術(shù)形式，提出了每個實(shí)施要素的長期計劃，為工業(yè)智能制造在電解鋁產(chǎn)業(yè)的建設(shè)提供了相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞：電解鋁;企業(yè)智能制造;思考研究

為達(dá)成工作流程的高度集成化操控和生產(chǎn)中的可視化管理，把提高質(zhì)量與效率作為重心，經(jīng)過生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控和生產(chǎn)過程管理一體化，兩種建設(shè)想法用于構(gòu)建數(shù)字化工廠體系，并提升工業(yè)生產(chǎn)的活性和管理效率，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)提升，強(qiáng)化企業(yè)市場競爭力，本文就智能制造的高層設(shè)計、研發(fā)和切實(shí)執(zhí)行等，提出了一系列可參考的建設(shè)性想法。

一、智能制造建設(shè)的原則和框架

1.1以企業(yè)為主體，戰(zhàn)略為導(dǎo)向

根據(jù)企業(yè)的整體規(guī)劃，結(jié)合地域特點(diǎn)、工藝設(shè)備、管理理念，明確企業(yè)智能制造的核心。

1.2做好全局規(guī)劃，逐步實(shí)施

掌握智能制造建設(shè)方向，做好上層設(shè)計，根據(jù)企業(yè)實(shí)力和業(yè)務(wù)須要，逐步實(shí)施。

1.3以問題為指向，依據(jù)實(shí)際情況實(shí)施

通過解決企業(yè)生產(chǎn)、管理過程中的切實(shí)問題為起點(diǎn)，落實(shí)重要設(shè)備和控制技術(shù)的迭代，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況搞好智能化工廠建設(shè)。

1.4以創(chuàng)新為導(dǎo)向，數(shù)據(jù)控制

運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5g等技術(shù)特點(diǎn)整合智能制造信息基礎(chǔ)建設(shè)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，結(jié)合數(shù)據(jù)成果完善管理過程，進(jìn)而達(dá)成優(yōu)化學(xué)習(xí)架構(gòu)。

二、工業(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)

依照車間設(shè)備和物流體系構(gòu)建一套完善的底層工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系，完成設(shè)備與資料的數(shù)據(jù)以及其他方面數(shù)據(jù)的搜集、更新、傳輸和儲存，為智能工廠系統(tǒng)提供真實(shí)可信的即時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，推動智能工廠系統(tǒng)運(yùn)行，達(dá)成智能工廠的建造。

結(jié)合工廠工藝流程的特征，每個生產(chǎn)模塊必須在各自的區(qū)域內(nèi)建立網(wǎng)絡(luò)，達(dá)成在該區(qū)域內(nèi)信息共享互連。因?yàn)槊總€生產(chǎn)區(qū)塊的環(huán)境架構(gòu)的差異，考慮要搜集和感知數(shù)據(jù)的獨(dú)特性，每個模塊之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組建模式要依照單獨(dú)的實(shí)際生產(chǎn)狀況實(shí)施設(shè)計和安排;最后把區(qū)域里的網(wǎng)絡(luò)連接到主干網(wǎng)，所以整體數(shù)字化工廠聯(lián)網(wǎng)平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)成是以分布式的混合模式結(jié)構(gòu)。

三、數(shù)據(jù)采集和長期規(guī)劃

3.1管控層面

3.11.員工數(shù)據(jù)

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(dá)成人事員工整體把控）。

3.12配置數(shù)據(jù)

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

（2） 設(shè)備數(shù)據(jù)：配置中自有的PLC數(shù)據(jù)、控制單元數(shù)據(jù)、狀況數(shù)據(jù)等。

（3）第三方系統(tǒng)插口數(shù)據(jù)：應(yīng)用于工控機(jī)上在線檢測功能中的單機(jī)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（4）長期：采用虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字孿生技術(shù)對電解槽、大號電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等主要設(shè)備創(chuàng)建模型，達(dá)成故障預(yù)警和診斷功能，最后實(shí)現(xiàn)無人化的目的。

3.13資料數(shù)據(jù)，優(yōu)化庫存

（1）每類原材料批檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)、層級、庫存數(shù)、編碼等相關(guān)信息。

（2）車間材料消耗數(shù)據(jù)。

（3）運(yùn)輸數(shù)據(jù)：原鋁運(yùn)送。

（4） 長期：在分析大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，制定材料需求計劃，達(dá)成原材料庫存的最優(yōu)化。

3.14環(huán)境數(shù)據(jù)

重點(diǎn)是廢氣排放和過程管控狀況。

3.2電解系統(tǒng)

（1）電解槽控制系統(tǒng)

在對當(dāng)前槽控機(jī)通信電路和主控系統(tǒng)的改進(jìn)，完成對控制室與電解值班室彼此的信息通信;最后的達(dá)成槽控系統(tǒng)遠(yuǎn)程集中管理，生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線映射。

（2）三溫、電流布置檢驗(yàn)系統(tǒng)

通過研究電解槽溫度測量方式和陽極導(dǎo)管電流檢驗(yàn)法，聯(lián)合光纖測溫技術(shù)和在線電流檢驗(yàn)技術(shù)，達(dá)成電解槽無人員測量溫度和檢測電流的分塊設(shè)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(shí)時報警。

（3）天車出鋁作業(yè)精準(zhǔn)控制系統(tǒng)

在出鋁天車裝配上準(zhǔn)確出鋁控制系統(tǒng)，在現(xiàn)場終端填寫槽號和出鋁數(shù)。出完鋁完畢后相應(yīng)信息保存到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)里，可以便利地制成報表，解決鋁報表人員手動統(tǒng)計的麻煩，把車輛輸送系統(tǒng)里的時刻狀況提供數(shù)據(jù)支撐。

（4）設(shè)備二維碼

將二維碼貼在每個電解槽的鋁輸出口中，手機(jī)掃描即可使用，最后達(dá)成每個電解槽積累數(shù)據(jù)如：硅、銅含量、鋁產(chǎn)量、電壓差等;然后發(fā)展到整個工廠裝備的二維碼管理體系，將精細(xì)管理的思想融合到二維碼設(shè)備的管理之中。

3.3電源系統(tǒng)

（1）綜合保障系統(tǒng)

根據(jù)設(shè)計院設(shè)計，可在集控室達(dá)成對整流裝置、高壓電箱、變壓器等電源設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、信號測量、遠(yuǎn)程調(diào)試等。

（2）水循環(huán)系統(tǒng)

通過更新改建整流器循環(huán)水系統(tǒng)的閥門、控制系統(tǒng)等，最后在集控室達(dá)成了循環(huán)水系統(tǒng)的無人監(jiān)管、遠(yuǎn)程操控，還能監(jiān)控溫度、壓強(qiáng)和流量的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（3）低壓觀測

針對車間級別低壓電能計量設(shè)備實(shí)施升級改建，將能源消耗發(fā)送到服務(wù)器端，方便進(jìn)行能耗分析，改善管理規(guī)范，具化管理體系。

3.4倉庫管理系統(tǒng)

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

（1）入庫信息的收集

依據(jù)物料信息，系統(tǒng)平臺顯示輸入場景，在完成數(shù)據(jù)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(shè)備掃描物料上二維碼并進(jìn)入到出庫平臺登入界面，輸入相關(guān)出庫信息，比如發(fā)放備件的名稱、序號、功用、采用設(shè)置以及出庫員工的數(shù)據(jù)等。

（3）清點(diǎn)信息的收集

通過手動設(shè)備，對庫存物資的二維碼編碼逐個進(jìn)行掃描完成物料庫存的盤點(diǎn)。

（4）出入庫的單據(jù)信息收集

與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行洽接，導(dǎo)入信息;也可以提供錄入界面輸入信息。

結(jié)束語：

數(shù)字技術(shù)已經(jīng)得到普及和運(yùn)用，中央控制系統(tǒng)也擁有迭代更新的能力，可以使用大量數(shù)據(jù)來做出決策，持續(xù)更新算法，可以在空氣壓縮機(jī)、排煙機(jī)、變壓設(shè)備等中等型號著手，打造孿生模型，對大型設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)趨勢進(jìn)行提早預(yù)測，盡快實(shí)施措施，避免故障產(chǎn)生，從長遠(yuǎn)來看，在電解槽上達(dá)成孿生技術(shù)的運(yùn)用，完全改變電解鋁企業(yè)的生產(chǎn)狀況，從減少能源、原材料的消耗再到降低人工干預(yù)、提升能效利用效率等方面為節(jié)能減排做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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