论水泥工厂智能化发展的方向

刘 焱

（徐州中联水泥有限公司， 江苏 221011）

0 引言

随着我国经济的快速发展以及以德国为首提出的工业 4.0，为了保持在国际上的核心竞争力我国也提出了《中国制造2025》的战略目标。智能制造已经成为工业未来发展的新方向。为了紧跟国家发展战略部署，水泥行业也是追随时代的潮流，加紧朝着智能化方向发展。然而在水泥工厂的智能化发展不能盲目的智能化，一切的发展都要落实在水泥企业切实的效益上，这样企业才能持续发展，智能化才显得有意义。

1 我国水泥工厂智能化发展的现状

现阶段，国内很多水泥厂处于转型的关键时期，面临着很大的压力。首先，在互联网的大背景下，各类信息技术的使用更加广泛，物联网、增材制造、协作机器人、机器视觉、预测性维护、仿真VR、5G技术等技术的出现，为水泥厂的快速发展提供了技术支持，对水泥厂的发展具有很好的促进作用。其次，由于近几年国内劳动力成本大幅度增加，同时很多工厂出现产能过剩的情况，在竞争激烈的市场环境下，水泥厂要想取得进一步的发展，让自己在众多企业中脱颖而出，就应该遵循时代的步伐，逐步走向自动化、智能化的发展道路。目前，水泥厂面临招工难，专业技术人才匮乏的问题，必须实现减员增效，迫切需要推进智能工厂建设。越来越多的水泥企业在国家和地方政府的大力扶持开启了智能工厂建设的浪潮。在这种趋势下，很多企业盲目的去追求智能化的发展，以为这样可以提高水泥的生产效率和企业的竞争力及效益。结果导致很多水泥企业在智能化的浪潮中，盲目的引进了先进的生产设备，自动化设备导致企业投资过大，而这些引进的设备短时间内无法磨合问题从而达不到预期的效益，使企业陷入困境。

2 我国水泥工厂智能化存在的问题

2.1 水泥工厂管理层的问题

管理层的智能化意识薄弱，盲目跟风市场大环境而不是去审视自身企业是否具有智能化的基础。

2.2 水泥厂在智能化发展中缺乏智能化人才

企业只注重引进先进的自动生产设备，却没有培养以及引进的智能化人才，导致水泥企业短期内无法达到预期的效益。

2.3 工厂运营层还是黑箱

智能工厂建设涉及多个方面的内容，包括智能装备、自动化控制、传感器、工业软件等，如此就造成水泥厂要面临与多个领域的供应商洽谈，集成难度很大。一些水泥厂自动化生产线没有做好科学规划，造成信息孤岛问题严重，并且自动化孤岛问题严重，各个生产线之间的联系不紧密，需要设置中转库转运。工厂运营中的信息孤岛与自动化孤岛问题，导致车间生产黑箱问题，生产过程还难以实现全程追溯，与生产管理息息相关的制造数据、工时数据也不准确。

2.4 设备效率低下

生产设备健康状态未进行有效管理，常常由于设备故障造成非计划性停机影响生产，设备没有得到充分利用。

2.5 水泥厂的采购，生产，运营沟通效率低下。

3 我国水泥工厂智能化发展建议

3.1 水泥厂管理层全面的深刻的认识自身和企业的情况

企业组织加强对水泥工厂智能化的认识，全面仔细的分析自身企业的软硬件基础。根据自身的情况一步一步的加强智能化的建设。在改革开发大发展的几十年中我国的水泥行业，由于过多地追求速度与规模和效益，已经带来不少粗糙与短板。比如，很多企业不少设备自身为带病运转状态，无法接受控制调整；还比如企业原燃料供应很不稳定，很难保证均化要求与生产稳定；又比如，大量缺乏在线监测仪表，使自动化、智能化缺乏信息、数据支持；更比如，计量设施误差较大，依旧靠盘库估计热耗，甚至经常调整熟料的生料料耗，无法衡量智能效益。

3.2 培养以及引进相关智能化的人才

在引进先进设备的同时，也及时引进相关的智能化工程师在改造、完善上述硬件设施的同时，自动化工程师就应着手编制软件程序，除了选择最适宜的仪表检测数据的传输手段、选择最先进的程序

设计编程语言之外，还必须花功夫理解水泥生产工艺的控制思想与规律，这是决定智能程度高低的决定因素。它们不仅对自动化人员是必学知识，水泥工艺人员同样也是高端要求。如果沿袭现在中控操作的八仙过海、各显其能，就没有智能可言。所以，千万不能对工艺的某一习惯操作手法轻易采信、仿真。比如，至今大多业内人士将游离钙、比表面积奉为控制熟料、水泥质量的依据，并以此指导调整烧成温度或碾磨压力。如果智能化编程真以此作为依据，也许就很难实现‘具有理解的真正人工智能”，智能化决不可能体现出更大价值。后期设备的维护也同样必不可少。人工有累的时候，机器设备也同样有“累”的时候，只有引进或者培养专业的维护人员，才能保证设备的寿命以及精确控制，这样才能提高设备的利用率，才能保证水泥工厂实现可持续有效的生产。

3.3 水泥厂自动化系统的设计

3.3.1 软件设计

软件设计是水泥自动化系统功能得以实现的基础。软件设计一定要根据现场生产特点，结合生产工艺与设备特点，使得软件功能可以满足现场生产需求。在软件设计中，应该尽量遵循操作简单的原则，避免因为软件操作问题为现场生产带来阻碍，有利于水泥厂的自动化控制。分析水泥厂自动化系统的软件设计，如：（1）人机交互设计，利用交互实现人机界面的显示，操作人员能够清晰的看见计算机内部的图像，实现自动化系统的高效实用。（3）变量设计，水泥厂标记变量中的元素，明确元素在自动化系统中的功能，从而了解自动化应用程序的运行。多个变量信息，自动化的变量设计，可以辅助系统运行，从而使自动化系统在水泥厂中得到应用。（2）警报设计，利用报警功能，对水泥自动化系统进行监督，及时发现生产中的错误，发出警报，提醒现场人员及时终止错误操作，从而进一步采取纠正措施，保证生产过程的高精度化。

3.3.2 硬件设计

水泥自动化系统中硬件部分在生产中具有支撑性的作用。硬件设计要点包括以下几点：第一，过程站，在自动化系统中，过程站属于基本控制，能够实现生产过程的高效控制，过程站包括线程、中央处理器控制等多个模块，为水泥厂自动化系统提供准确的控制链，降低失误率；第二，以太网，具有高效性、自适应强等特点，为自动化系统的可靠性保驾护航，即使通信传输中存在节点障碍，也不会影响整体通信，营造安全、稳定的通信环境。以太网遵循IEEE802.3协议在自动化系统通讯中起的辅助作用。

集散控制系统（DCS）DCS 是当前控制技术中比较成熟和完善的，很多系统开发商都有自己公司的一整套解决方案。利用现存的技术将会享有系统集成容易、可靠性高、操作性好等方面的优势。DCS 控制系统有以下特点:（1）DCS 系统作为计算机控制系统中较为完善和成熟的技术，能够对分布于较大范围内的执行机构进行控制，并采用集中管理、分散控制的策略。（2）DCS 系统编程灵活，可以方便地实现历史数据存储、动态显示、报表打印等功能。（3）DCS 可采用组态软件，容易组态，系统集成方便，可靠性高。自动化系统利用通信技术连接各个自动化系统打破PLC控制的局限，加强和优化了水泥厂的自动化控制的过程。

在水泥厂自动化系统中，DCS系统属于核心部分，利用分散系统实现自动化功能。在水泥厂自动化建设中，先根据DCS核心，建设中控室，对水泥生产车间进行控制，同时构建现场站，包括窑头、窑尾，根据窑系统的建设，从而实现对控制对象的建设，在此基础上进一步扩大控制范围，从每一个生产环节完成对水泥生产的控制，实现生产线的全线控制，发挥出分散控制的特点与功能；接着按照DCS系统要求，实现自动化系统的配置，利用计算机对不同生产回路进行控制，集中获取生产数据，实现集中控制与管理。

4 合理使用自动化系统

自动化系统的使用，大大提高了生产效率，降低车间生产压力。水泥厂生产效率的稳定依赖于自动化系统的以下功能：第一，现场应用，利用自动化系统对现场传感器进行控制，收集车间生产信息，并对生产状况作出判断，从而合理调整输送量，借助现场总线系统，推进现场的自动化控制；第二，控制应用，自动化系统在生产过程中采相关信息，对生产信号进行识别，从而提供控制指令，提升自动化系统的控制水平；第三，监控应用，通过自动化系统的监控作用，对生产过程进行监督，从而作出其他指令，控制生产配置，保证生产过程的安全，实现全面监控水泥厂的发展；第四，管理应用，利用自动化系统读取水泥生产信息，并对相关数据进行存储、分析，对后续的水泥生产提供依据，提高生产的科学性。

自动化系统在水泥厂中的应用有很大的潜力，其中，实现物联网+是水泥厂自动化系统的主要发展方向。物联网传感控制能力强，对于水泥厂自动化系统的控制，对于水泥厂智能化、自动化的发展具有进一步的推动作用。物联网技术的引入，实现自动化系统的智能诊断、智能运行，提高自动化系统的控制效率，最终实现水泥厂的智能化服务。

5 打造智能OA系统

OA系统的应用不仅在于办公业务方面的计算机处理，更重要的是借助计算机实现办公效率与质量的提高，促使办公的方向、思路以及路径发生改变。随着计算机技术和网络技术的日新月异，市场经济规模不断改变的同时从以往的销售为主服务模式转变为了服务为主的服务模式，这也促使企业的行政办公的内容、方式发生了明显的改变，并从以往的文档为主转变为信息流、工作流为核心的管理模式。在知识共享以及信息交流等方面的中重视度不断提升。目前来看，OA系统的特征在于三个方面：①信息交流的及时性。借助OA系统可以实现信息的及时共享以及相互帮助，企业与客户之间可以及时沟通交流掌握客户的需求从而调整服务方式与内容，及时借助网络电子协议寻找到其他的人员，沟通交流效率较高，办公效率也会随之提升；②信息广泛性。OA系统支持之下企业的信息具备集成化与信息化管理的特征，OA系统中对于文档的组织和管理重视度较高，其主要是基于用户的检索与查询获得帮助，并在某个存在疑问时及时获得信息支持，及时检索并解决问题；③成本较低。OA系统的应用可以促使企业的经营模式发生改变，尤其是无纸化、网络化的办公，可以促使企业的经营效率显著提升，促使企业的自动化、信息化办公效率提升的同时也间接降低了经营成本，这对于企业的持续发展具备显著推动作用。应使OA具有信息集成平台和知识管理平台两大功能。信息集成平台：能够集成财务EMS系统、ERP系统、MIS系统，相对独立又相互串联，从原料的采购到生产到销售盈利形成闭环，控制公司的成本，提高公司的效益。知识管理平台：系统性的利用企业积累的信息资源、专家技能，改进企业创新能力、响应能力，提高生产效率。

6 结语

综上所述，水泥工厂在智能化发展是必然的的趋势。水泥工厂的智能化发展方向主要有两方面：一方面，是先进的生产设备的引进即硬件智能化；第二方面，是智能化人才和工艺人员，工业软件要同步完善即软件的智能化；另外，企业组织特别要注意全面仔细的分析自身实际的软硬件情况，逐步实现智能化；三，对物联网等智能化新技术的探索才能使水泥工厂智能化这条路走的更好。这样才能在智能化的浪潮中找准方向，不必盲目投资过大而踌躇不前陷入困境，为企业带来好的效益。