數字化工廠
——湖南柿竹園郴州鎢制品分公司自動化應用實踐

李飛 侯貴瓊｜文

本文通過對湖南柿竹園有色金屬有限責任公司郴州鎢制品分公司MES 等系統集成互聯應用的介紹，闡述了數字化工廠的典型應用。即通過現場儀表-自動控制系統-生產管理系統-樣品送檢系統-財務管理系統的集成互聯，實現企業數字化的運營和管理。

湖南柿竹園有色金屬有限責任公司郴州鎢制品分公司（以下簡稱“郴州鎢”）仲鎢酸銨（APT）年產能兩萬噸，是全球鎢制品生產量最大、產品規格品種最全、生產指標最優，環境治理水平領先的鎢制品生產企業。其中鎢冶煉采用蘇打、氟鹽壓煮，酸性萃取，連續、間歇雙結晶生產工藝。其連續浸出工藝、調酸自動化、硫化氫6級逆流吸收、廢水蒸餾回用零排放、氨蒸餾回收等工藝，實現經濟環保與經濟價值的雙豐收，采用PLC和DCS（正在逐步替換為PLC，下同）對現場重點生產過程進行控制，其技術和裝備水平在鎢冶煉行業達到國際領先水平。全廠控制點數超過10000個，控制回路超過200個。該項目涵蓋濕法冶煉廠的大多數工藝流程，具有廣泛代表性。

本文主要介紹郴州鎢現場儀表-自動控制系統-生產管理系統-樣品送檢系統的數字化建設情況，說明數字化應用將給企業生產與管理帶來的巨大變革，郴州鎢作為上述項目的需求和使用方，通過前期與相關單位溝通交流，對儀表及自動化、生產管理系統、樣品送檢系統等信息化建設工作進行了統一規劃。上述項目在2022年已全部投入運營，目前運行良好。

數字化工廠建設

郴州鎢采用PLC 和DCS 現場控制系統，實現儀表、設備、電氣監控的一體化控制。并通過數字化生產管理系統、數字化工藝流程控制、數字化精益生產、樣品送檢系統數據共享以及數據分析與決策支持等手段，提升工藝生產效率，保障產品質量，促進工廠數字化轉型升級。本研究實踐了數字工廠技術在鎢冶煉工藝中的應用，優化了工藝生產流程，提升了生產效率和產品質量，并取得了良好的經濟效益。同時，通過數據分析和決策支持等手段，鎢冶煉數字工廠得以實現智能化決策，提高了企業決策效率和準確性。本文介紹了數字工廠在鎢冶煉領域的實踐應用。未來，本研究將進一步優化數字化生產管理，提高智能化設備和傳感器的精度和穩定性，在數據采集和處理上做深入研究，進一步提升數字工廠在鎢冶煉領域的應用效果。

研究內容

隨著科技的不斷發展，數字化生產管理逐漸成為各行各業的趨勢。本文旨在探討鎢冶煉數字工廠的建設與應用，以提高鎢冶煉生產效率和質量。

首先，本研究的目的是探討數字工廠在鎢冶煉中的應用，如何利用數字化技術提高鎢冶煉的生產效率和質量。鎢冶煉數字工廠建設的重要性在于，數字化生產管理可以幫助鎢冶煉企業實現生產過程可視化、可控制化、智能化，更好地提高生產效率，減少人為疏漏，降低生產成本，提高質量穩定性。同時，鎢冶煉數字工廠可以實現數據的采集、分析和利用，幫助企業優化生產流程和資源管理，提高故障排除效率和安全生產水平。

其次，本文將探討數字化生產管理系統在鎢冶煉中的應用。數字化生產管理系統可以監測和控制所有生產過程并生成實時反饋。該系統還可以集成所有流程數據，以便鎢冶煉企業管理者可以及時了解生產狀況并采取相應的措施。數字化生產管理系統的建設，有助于鎢冶煉企業實現真正的智能化、自動化和數字化。除此之外，數字化生產管理系統可以進行生產數據統計和分析，為企業決策提供依據。

再次，本文還將分析數字化應用如何實現對鎢冶煉生產工藝的優化和改進，通過對生產數據的分析和比較，數字化應用可以快速發現潛在問題并及時加以處理，從而有效提高生產的穩定性和生產效率。此外，數字化應用還可以實現智能化的生產調度和計劃編制，優化生產的資源配置和產能利用效率，提高企業的生產效益和核心競爭力。

最后，雖然數字化應用在鎢冶煉生產中的應用已經取得了不錯的成果，但是數字化應用的局限性也不可忽視。數字化應用需要大量的數據支撐，如果生產線上的數據質量不高，就會影響數字化應用的應用效果。同時，數字化應用還需要大量的技術和人才支持，如果企業自身的技術和人才水平不高，就會影響數字化應用的推廣和應用。因此，在數字化應用的推廣和應用過程中，企業需要同時注重技術和管理方面的提升，才能更好地利用數字化應用提高生產效率和核心競爭力。

綜上所述，本文旨在探討數字化生產管理在鎢冶煉生產中的應用，其中包括數字化生產管理系統、工藝過程控制、數據分析與決策支持等內容。數字化生產管理的應用將有助于優化鎢冶煉生產過程，提高生產效率和質量穩定性。本文的創新點在于探討數字化生產管理在鎢冶煉中的應用，為鎢冶煉企業提供實現數字化轉型的指導。

鎢冶煉數字工廠的概述

1.鎢冶煉工藝與流程

鎢是一種重要的稀有金屬，具有高熔點、高密度、高耐腐蝕性等特點，因此廣泛應用于航空、航天、電子、軍工等領域。郴州鎢主要加工工藝一般包括以下環節：

MES集成互聯的相關系統

精鎢酸鈉溶液的制備：以白鎢礦為原料，使用碳酸鈉或氟化鈉在高溫高壓條件下將鎢酸鈣轉化為鎢酸鈉溶液，再去除磷、砷、硅錫等雜質。

鎢酸銨溶液的制備：以精鎢酸鈉溶液為原料，加入硫化鈉，用硫酸調節溶液pH值，在去除雜質鉬的同時將溶液轉化為偏鎢酸鹽，再利用有機相萃取偏鎢酸根，最后以氨水反萃有機相，得到鎢酸銨溶液。

APT 的制備：將鎢酸銨溶液濃縮后結晶后得到APT。

藍鎢、黃鎢的制備：以APT為原料，在煅燒爐中高溫煅燒（其中藍鎢通氮氣）得到。

工藝具有工序多、工藝復雜、耗能高等特點。因此，數字工廠技術的引入在提高該工藝的效率和質量方面發揮了重要作用。數字化技術可以通過系統化、智能化的方式來監控、優化和調度鎢冶煉的各個環節，最大限度地提高產能和效益。鎢冶煉數字工廠將成為未來的重要發展方向，帶來更高的功效和效率，有望廣泛應用于鎢冶煉行業。

2.數字工廠技術的引入

數字化技術的引入可以改善鎢冶煉的生產效率和質量。通過全流程數字化管理實現生產全流程的數據采集、可視化發布、跨部門數據協同共享等方式，幫助企業實現了對生產全過程的可視化、數字化實時監控，提升了生產透明度和效率，還可以極大地降低生產風險，提高生產的質量和穩定性。

數字化技術的引入可實現生產數據的在線化采集、分析和處理，實時監控生產過程的各項指標，為企業的生產管理提供精準數據支持。只有通過數字化的手段，企業才能夠及時發現生產過程中的問題，對其進行快速響應，做到精細化的生產管理，進而提高生產效率，降低成本，提高企業經濟效益。

通過自動化控制系統實現工藝參數的實時監控和自動控制。數字化的自動化控制系統可以根據工藝要求自動進行操作，并根據數據反饋進行實時調整，實現對工藝參數的全過程自動控制，提高了生產效率，減少了人為失誤的可能性。它可以幫助企業實現生產的數字化、智能化、自動化和可視化，提高企業的生產效率和精益化管理水平，進而提高企業的經濟效益和核心競爭力。

3.鎢冶煉數字工廠的優勢

數字化應用實現了鎢冶煉生產過程數據的可匯總、可展示、可查詢和可分析，可動態管理整個生產過程，從提高生產效率、優化工藝流程、降低產品成本等方面都發揮了重要的作用。

首先，數字化應用提高了生產效率。通過數字化應用，生產過程數據得到了實時的展示和收集，工藝流程中發生的問題可以快速發現并得到解決，不僅能減少人力資源投入，也能夠有效提高生產效率。

其次，數字化應用優化了鎢冶煉生產流程。通過數字化應用，可以對鎢冶煉生產的每個過程進行量化和可視化的展示，方便廠家針對生產過程中出現的各類問題及時調整工藝和流程，提高產量和質量，滿足市場需求。

再次，數字工廠的數據化管理和反饋，方便了企業的質量管理和追溯。通過數字化的數據采集和分析，企業能夠實現一些先進的數字化質量分析與管理方式，比如SPC統計過程控制、FMEA故障模式及結果分析等，從而實現優質產品的生產。

最后，數字化應用的擴展性和靈活性有助于降低生產成本。制定數字化應用軟件還可以根據工廠的需求進行合理的數據分析，從中尋找合適的優化方法，提高生產效率排除無效成本。但我們也要看到，數字化應用也存在一些局限性。

其中最大的局限性是數字化應用自身需要大量的人力資本進行維護和更新，對生產過程監控能力具有極高的要求，如果維護不及時，則無法體現數字化應用在工業制造中的優勢。此外，對于數字化應用運用的范圍和實施的目標需在實施前做好較為詳細的分析和調研，避免造成經濟浪費和不必要的人力資源流失。

設備管理的相關內容

綜上所述，數字化應用的優勢是明顯的，可行性得到了充分驗證，同時也對企業的經營管理提出了更高的要求，需要全面優化生產流程，提高管理水平和技術水平，科學的辯證取舍是實現數字化應用在鎢冶煉生產中全面推進的關鍵。

數字化生產管理系統

1.系統架構與設計

數字化生產管理系統是數字工廠建設中的重要一環，它是基于現代信息技術和先進的控制技術發展而來的，其目的是實現生產系統的智能化和網絡化。在數字化生產管理系統中，系統架構與設計的重要性不言而喻。

系統架構是數字化生產管理系統的基礎，也是保證系統正常運行和高效工作的前提條件。系統架構需要按照數字化生產管理系統的整體結構設計，包括硬件、軟件、人員、設備等要素，以及各個模塊之間的連接和交互。

設計好的數字化生產管理系統的硬件和軟件要素需要實現對數據的采集和處理，這是數字化生產管理系統中的重要部分。數據采集應當從生產現場的各個環節進行，包括機器、儀表、傳感器、控制器等設備，以及生產工藝過程中各個階段的數據信息。

在數字化生產管理系統中，生產過程控制與優化是極其重要的一環。采用生產過程優化技術，可以提高產品的質量和生產效率，另外還可以用來優化生產工藝和調整生產計劃，以更好地適應市場需求。同時，生產過程控制與優化也是數字化生產管理系統中技術含量最高的一個環節，需要憑借強大的計算能力和高效的算法手段。

綜上所述，實現數字化生產管理系統的成功應用，需要設計出合理的系統架構，充分實現數據采集和處理，同時要通過生產過程控制和優化，使數字化生產管理系統在實際應用中發揮作用，提高生產效率和降低生產成本。

2.數據采集與處理

在數字化生產管理系統中，數據采集與處理是系統的核心部分。下文將詳細介紹系統中數據采集與處理的方案，并闡明其在生產管理中的重要性。

數據采集。在工廠的生產過程中，各個環節都產生著大量的數據。采集這些數據，是數字化生產管理系統中最為重要的一環。系統采用了各類傳感器，如溫度、壓力、流量、質量等傳感器，及其他各類探頭等裝置，實現了對生產過程的全方位監測。這些數據被自動采集后，通過網絡傳輸到數據中心，進行存儲和處理。

數據處理。傳統的工廠生產中，數據采集不方便，數據處理也極為煩瑣。而數字化生產管理系統中，數據處理則是十分方便高效的一件事。數據從傳感器中采集后，經過網絡傳輸到數據中心，經過數據清洗、加工等一系列處理后，形成了對生產過程的有效描述。

數據采集與處理是數字化生產管理系統中不可或缺的兩個部分。通過對生產過程的全方位監管，數字化生產管理系統大大提高了工廠生產效率、降低了生產成本、減少了生產事故的發生率。在實際操作中，系統作為一種新型高效率生產管理方式，已被越來越多的工廠所采用。

3.生產過程控制與優化

在鎢冶煉過程中，生產過程控制與優化是提高生產效率和質量、降低成本的關鍵。

首先，數字化生產管理系統通過數據采集與處理，實時監測生產流程各環節的生產數據，并根據數據結果提供生產流程控制建議。系統將采集到的數據進行處理分析，評估生產狀態，并實時預測生產過程中可能出現的問題。從而保障生產過程處于最佳狀態，提高生產效率。

其次，數字化生產管理系統提供了高效的生產過程控制功能。通過在生產流程中嵌入優化算法，能夠實現對生產過程進行實時調整，保障產品質量。在生產過程中發生問題時，系統能夠對異常問題進行自動診斷和判斷，并及時做出相應的生產流程調整，從而實現快速響應問題、及時解決問題，達到提高產品質量的目標。

再次，數字化技術可以在原有生產流程的基礎上實現自動化控制、精細化管理，從而減少不必要的人力投入、減小廢品率、降低能源消耗等方面實現成本控制的目的。

最后，數字化生產管理系統提供了全面的生產數據分析能力。通過對歷史生產數據進行分析，能夠發現生產過程中可能存在的潛在問題，并提供預防措施。同時，系統還能夠生成生產報告和生產數據分析報告，為管理者提供決策支持。

數字化生產管理系統在生產過程控制與優化方面的應用，能夠加強對生產流程的實時監控，提高生產效率和產品質量，降低成本，同時提供強大的數據分析和決策支持能力。

總結與展望

數字化應用已經成為當今工業領域的重要趨勢，鎢冶煉生產領域也不例外。在鎢冶煉生產中，數字化應用已經發揮了重要的推動作用。首先，數字化應用使得鎢冶煉生產更為高效和準確。數字化技術能夠完全自動監測并掌控生產過程的各個環節，消除了人為因素可能產生的誤差和瑕疵。其次，數字化應用為鎢冶煉生產提供了更完善的數據管理和分析服務。通過數字化應用，鎢冶煉生產工廠可以輕松記錄并可視化關鍵數據指標，以便更好地監測生產活動。最后，數字化應用還可以幫助鎢冶煉生產企業更好地迎接挑戰和機遇。通過各種數字化工具，生產企業可以發掘和利用更多的商業機遇。因此，數字化應用已經成為鎢冶煉生產企業不可或缺的一部分。

數字化應用在鎢冶煉生產領域的未來發展趨勢表明，數字化技術在未來將進一步加強鎢冶煉生產監測和控制的能力。例如，更高度集成的軟件和設備，能夠更好地管理企業業務流整個過程中的所有方面，可以被用來更加有效地集中管理商業能耗，并支持自動化的鎢冶煉生產領域相關的業務流程。此外，由智能設備及人工智能支持的數字化技術還將提供更高效的信息峰值處理和集成技術，以提高生產效率和準確性。總之，數字化應用的發展具有極大的潛力和優勢，這些將對鎢冶煉生產和其他工業領域的未來發展產生積極影響。

隨著時代的進步，數字化應用已經滲透到各個行業。數字化應用在鎢冶煉生產中的應用已經取得了一些成果和進展，同時也給我們帶來了一些啟示和思考。

首先，數字化應用在鎢冶煉生產中的應用，能夠提高生產效率和生產質量。在數字化應用的支持下，鎢冶煉生產可以進行智能化生產，使設備操作更加簡單精準，數據更加精細化高效，生產效率也會得到顯著提高。而且，數字化應用可實現對整個生產過程進行全程監控，對制品進行智能分析，從而使得鎢冶煉生產質量更有保障。

在未來，數字化應用在鎢冶煉生產中還將面臨更多的機遇和挑戰。數字化應用技術的不斷提高和發展，使得鎢冶煉生產在高效安全的同時也更加智能化、可持續化。總之，數字化應用對鎢冶煉生產的推動作用已經展現出了明顯的優勢和效果，數字化應用也有望成為鎢冶煉生產的未來發展方向和趨勢。