張忠平 高文宇 劉鴻劍 張紅春 侯毅 張強

摘要：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)生產(chǎn)的結(jié)合為企業(yè)精益化發(fā)展提供有效的能源管控平臺。以動力能源管理信息系統(tǒng)為核心，結(jié)合大數(shù)據(jù)、趨勢預(yù)測、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，自主研發(fā)蒸汽預(yù)測系統(tǒng)，構(gòu)建精益化的蒸汽產(chǎn)供模式。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);趨勢預(yù)測;精益化

1、引言

當(dāng)今國家高速經(jīng)濟發(fā)展，得益于能源的有力支撐，但能源的大量消耗讓生態(tài)環(huán)境面臨著巨大的挑戰(zhàn)。2018年國務(wù)院發(fā)布《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，2019年全國煙草工作會議提出“全力推動煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”的新議題。如何在卷煙產(chǎn)品升級換代和生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的過程中高效、精準(zhǔn)供能和減少污染物排放成為卷煙企業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展的關(guān)鍵性問題。隨著大數(shù)據(jù)、趨勢預(yù)測、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的成熟，為能源產(chǎn)供模式精益化變革提供有力的技術(shù)支撐[1]。

2、現(xiàn)狀

從2018年起，某卷煙廠為適應(yīng)多元化的市場需求，卷煙生產(chǎn)模式由“大批量、少規(guī)格”向“小批量、多規(guī)格”的柔性化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，而工廠目前采用的集中供能模式已無法適應(yīng)卷煙生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，存在蒸汽生產(chǎn)無法滿足用汽需求的風(fēng)險。為確保不影響卷煙生產(chǎn)，蒸汽生產(chǎn)部門采取過飽和供應(yīng)模式，導(dǎo)致蒸汽生產(chǎn)過程中供需不平衡的問題日趨嚴(yán)重，生產(chǎn)制造成本不斷升高，蒸汽有效利用率偏低，平均蒸汽有效利用率在90.21%左右，與行業(yè)先進水平存在一定差距。

3、技術(shù)實施

為解決蒸汽供需不平衡的問題，蒸汽生產(chǎn)部門項目基于工廠信息化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，運用機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，自主研發(fā)蒸汽預(yù)測系統(tǒng)，提升蒸汽能源的精細(xì)化控制水平，達到生產(chǎn)成本降低、能源利用率提高的目標(biāo)[2]。

3.1工藝分析

結(jié)合卷煙生產(chǎn)工藝，耗汽情況在煙絲總量、煙絲牌號、用汽設(shè)備臺數(shù)和季節(jié)時令等因素的影響下存在一定的規(guī)律，即：“Y（耗汽）=f（x1）+f（x2）+ f（x3）…+f（xn）”，其中Xn=煙絲總量、煙絲牌號、用能設(shè)備臺數(shù)、季節(jié)時令…該函數(shù)能全面描述蒸汽的用能變化，蒸汽預(yù)測系統(tǒng)將以此為依據(jù)進行功能研發(fā)。

3.2數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集過程從用能部門生產(chǎn)流程、工藝要求、計劃調(diào)度、設(shè)備運行監(jiān)控等角度入手，摸清用能部門的蒸汽耗用情況，細(xì)化蒸汽用能體系，深入了解各用汽設(shè)備的控制原理、流量計配置和蒸汽數(shù)據(jù)數(shù)采情況，結(jié)合動力能源管理系統(tǒng)中現(xiàn)有的蒸汽監(jiān)控數(shù)據(jù)，篩選出研發(fā)預(yù)測系統(tǒng)需要的蒸汽數(shù)據(jù)數(shù)采點。

3.3數(shù)據(jù)分析與模型構(gòu)建

根據(jù)蒸汽數(shù)采點統(tǒng)計信息將用汽部門蒸汽消耗實時信息、工藝設(shè)定信息、設(shè)備料頭料尾信號、停機待料信號及設(shè)備故障停機等信息進行采集。運用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，統(tǒng)計各個模塊的蒸汽耗用數(shù)據(jù)，確定各工序的蒸汽耗用規(guī)律，實現(xiàn)數(shù)據(jù)對齊;在運用python程序設(shè)計語言進行算法搭建過程中，建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和預(yù)測模型，根據(jù)用能部門控制系統(tǒng)中的設(shè)備監(jiān)控點信息和物料狀態(tài)信息，判定設(shè)備的運行狀態(tài)，指導(dǎo)蒸汽預(yù)測曲線的擬合過程，實現(xiàn)時間對齊。在預(yù)測模型的建立過程中，依據(jù)生產(chǎn)牌號、模塊進度、質(zhì)量參數(shù)等信息實時修正預(yù)測曲線，實現(xiàn)預(yù)測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，提高預(yù)測曲線的準(zhǔn)確度，實現(xiàn)工序?qū)R。

3.4信息反饋

此外，蒸汽預(yù)測系統(tǒng)對蒸汽生產(chǎn)過程中所需的監(jiān)控和判定信息進行集成顯示，消除之前信息分布于多個界面所帶來的不利影響，并結(jié)合鍋爐設(shè)備負(fù)荷調(diào)整特性，分等級制定加減爐排轉(zhuǎn)速、啟停風(fēng)機、加減料層厚度等負(fù)荷調(diào)整策略，鍋爐操作人員根據(jù)預(yù)測系統(tǒng)中的信息提前調(diào)整鍋爐運行參數(shù)，實現(xiàn)蒸汽能源按需供應(yīng)。

4、結(jié)語

通過蒸汽預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)和運用，鍋爐操作人員可以實時掌握未來蒸汽負(fù)荷的變化趨勢并提前對鍋爐運行參數(shù)進行調(diào)整，有效解決蒸汽供需不平衡的問題，蒸汽有效利用率由原有的90.21%提升至98.23%，蒸汽精準(zhǔn)供應(yīng)水平大幅提升的同時還降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和污染物排放，實現(xiàn)了蒸汽產(chǎn)供模式的精益化。

參考文獻

[1]馮凝.我國能源、經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展分析[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2021，29 （12）：130-131

[2]王夢柯.大型制造企業(yè)蒸汽智能供應(yīng)策略優(yōu)化的研究與應(yīng)用[D].浙江理工大學(xué)，2020.