摘? 要：隨著制造業(yè)進(jìn)入工業(yè)4.0時代，以大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、新一代通信技術(shù)（如5G）和智能設(shè)備廣泛應(yīng)用為代表的新型制造方式正在出現(xiàn)。水泥行業(yè)逐漸向自動化方向轉(zhuǎn)變，通過散裝水泥行業(yè)數(shù)字化平臺建設(shè)，有利于實現(xiàn)水泥的精細(xì)化管理，達(dá)到“信息化管理、指尖上生產(chǎn)、可視化監(jiān)管”的效果?；诖耍恼聦Υ髷?shù)據(jù)環(huán)境下散裝水泥行業(yè)數(shù)字化平臺的建設(shè)與應(yīng)用展開深入探討，希望能為相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：散裝水泥；數(shù)字化平臺；工業(yè)4.0；智能設(shè)備

中圖分類號：TP311；TQ172.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）10-0133-04

Abstract： With the manufacturing industry entering the era of Industry 4.0， new manufacturing methods， represented by big data， Artificial Intelligence， industrial Internet， cloud computing， new generation communication technologies （such as 5G） and the wide application of intelligent devices， are emerging. The cement industry is gradually changing to the automation direction. The construction of the digital platform for the bulk cement industry is conducive to achieving the fine management of cement and achieving the effect of “information management， fingertip production and visual supervision”. Based on this， this paper conducts an in-depth discussion on the construction and application of the digital platform for bulk cement industry under the big data environment， hoping to provide reference for relevant staff.

Keywords： bulk cement; digital platform; Industry 4.0; intelligent device

0? 引? 言

隨著科技創(chuàng)新的深入實施，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特點的智能制造正在成為一種工業(yè)化的趨勢。信息化是當(dāng)代建筑施工的新興技術(shù)手段，它具有提供內(nèi)容準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)分析科學(xué)、管理手段多樣、運用操作便捷等優(yōu)點。水泥制造工廠包含各種典型的操作系統(tǒng)，通過數(shù)字化平臺建設(shè)，能使得操作員的工作更加簡便，全面提升工作效率，進(jìn)而有助于水泥廠實現(xiàn)最大收益。

1? 項目背景

近年來，隨著城市經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的提速，建筑業(yè)也快速發(fā)展，隨著近年來城市建設(shè)發(fā)展進(jìn)程加快，高樓大廈鱗次櫛比，如雨后春筍般拔地而起，而且愈來愈呈現(xiàn)出高密度、超常規(guī)的態(tài)勢，導(dǎo)致商用混凝土（商砼）需求量急劇上升。但是散裝水泥、預(yù)拌混凝土、預(yù)拌砂漿的生產(chǎn)和運輸監(jiān)管連續(xù)性弱，在各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了大量的漏洞。2022年“十四五”規(guī)劃中明確提出“加快數(shù)字化發(fā)展，發(fā)展數(shù)字經(jīng)”。政府關(guān)于制定“十四五規(guī)劃”和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議指出，要大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，扎實推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化賦能改造提升，本項目建設(shè)場景對應(yīng)“浙里安全”安全生產(chǎn)跑道散裝水泥行業(yè)數(shù)字化管理，力爭通過信息化監(jiān)管手段，提高對散裝水泥行業(yè)的監(jiān)管水平，實現(xiàn)整個行業(yè)的數(shù)字化。

2? 散裝水泥行業(yè)數(shù)字化建設(shè)的總體思路

本系統(tǒng)涵蓋了散裝水泥行業(yè)的整個產(chǎn)業(yè)鏈，是全國第一家全產(chǎn)業(yè)鏈平臺。平臺以商品混凝土為核心，統(tǒng)籌全產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，包括原材料中轉(zhuǎn)庫，預(yù)拌砂漿企業(yè)等。企業(yè)一直秉持著清潔環(huán)保生產(chǎn)、車輛安全運輸?shù)脑瓌t。如圖1所示為產(chǎn)品效果圖。

2.1? 工程設(shè)計智能化建設(shè)

工程設(shè)計智能化建設(shè)需要從數(shù)字化、精細(xì)化以及模型仿真等各方面著手，打造數(shù)字化工廠孿生模型，從設(shè)計到數(shù)字化運維，將數(shù)字化管理深入到PLM系統(tǒng)的全生命周期，確保新建生產(chǎn)線與相關(guān)改造項目能夠得到全面的數(shù)字化管控。

2.2? 生產(chǎn)過程控制智能化建設(shè)

利用先進(jìn)的檢測設(shè)備與能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測的相關(guān)儀器，使過程控制參數(shù)更高的聚合程度，全面推動智能優(yōu)化控制系統(tǒng)完善性構(gòu)建。先進(jìn)的過程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生石破碎、粉磨、烘焙、水泥粉磨、包裝線全過程。

2.3? 設(shè)備運維智能化建設(shè)

對于以往預(yù)警與診斷技術(shù)存在的不足及缺陷，可使用在線振動監(jiān)測、智能設(shè)備維護(hù)以及巡檢等手段來完善，實現(xiàn)接收設(shè)備全周期管理。利用數(shù)字化備件倉庫技術(shù)、預(yù)測性維護(hù)以及缺陷預(yù)警可以進(jìn)一步優(yōu)化維修與維護(hù)，對集團(tuán)級備件采購采取放置手段，做到對備件庫存的動態(tài)優(yōu)化，從而進(jìn)一步降低備件投入成本。

2.4? 生產(chǎn)管理智能化建設(shè)

智能MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)共涉及了五個維度，分別為環(huán)保、質(zhì)量安全、設(shè)備、能源以及程度，能夠?qū)?dāng)前所有信息系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)集成一塊，提供豐富的數(shù)據(jù)交互接口。尤其是與脫硝脫硫系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行交互，能夠做到對原料和來料的計量平衡、統(tǒng)計和盤點，實現(xiàn)自動登記生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并且還能實時監(jiān)控。

2.5? 供應(yīng)鏈物流智能化建設(shè)

通過構(gòu)建智能供應(yīng)鏈物流體系，實現(xiàn)供應(yīng)鏈管理、物流、采購、倉儲、營銷一體化，以及供應(yīng)-MAS上下文控制、生產(chǎn)-生產(chǎn)控制和客戶運營；通過集團(tuán)化管理，實現(xiàn)區(qū)域智能部署通過現(xiàn)場設(shè)備、自動化控制系統(tǒng)、MES的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)中的供應(yīng)鏈物流系統(tǒng)進(jìn)行管理和垂直數(shù)字化控制；通過高度集成、開放的MES平臺，在生產(chǎn)管控中貫穿物流、供應(yīng)鏈管理的橫向數(shù)字化通道；從廠到廠、從廠到區(qū)、從區(qū)到集團(tuán)級的數(shù)字化設(shè)備。

3? 平臺技術(shù)創(chuàng)新

1）實時監(jiān)控糾正，嚴(yán)格執(zhí)行配合比。為適應(yīng)砂、碎石等原材料中含水量的變化和不同強度混凝土配合比的變化，拌合站試驗人員需要按規(guī)定程序?qū)λ噙M(jìn)行動態(tài)調(diào)整、試拌。

2）保證攪拌時間。提高水泥工作性和勻質(zhì)性的基本途徑就是要保證其拌制時問。

3）及時發(fā)現(xiàn)和校正計量誤差。在操作中，即時掌握和校正拌和機的計量系統(tǒng)誤差，減少質(zhì)量隱患。

4）加大過程管控力度，確保材料用量符合規(guī)定?；谠O(shè)計數(shù)據(jù)前提下，水泥具體用量需要存在一些波動，這種現(xiàn)象屬于正常范圍，若超出標(biāo)準(zhǔn)，那么就說明未能嚴(yán)格遵循規(guī)定來執(zhí)行施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。

5）利用事中主動管控，減少事后被動控制。生產(chǎn)期間，基于傳統(tǒng)管理模式前提下，各工點控制電腦中，分析工作量較大，需要收集的相關(guān)數(shù)據(jù)也較多，無法實現(xiàn)統(tǒng)計分析，反饋處理問題不及時，對水泥生產(chǎn)管理效果造成了嚴(yán)重影響。

6）創(chuàng)新管理手段、提高管理效率、降低管理成本。信息化是建設(shè)項目管理的發(fā)展趨勢，是適應(yīng)當(dāng)前國家基礎(chǔ)建設(shè)大環(huán)境管理要求的新技術(shù)、新手段。

4? 以往散裝水泥業(yè)管理期間面臨的問題

4.1? 門禁系統(tǒng)現(xiàn)狀

分廠現(xiàn)有門衛(wèi)3名，主要負(fù)責(zé)日常車輛、人員進(jìn)出廠秩序的維持及地磅系統(tǒng)的監(jiān)控維護(hù)。人員實行三班兩運行?，F(xiàn)有電子門禁4套、地磅2臺（無人值守）。人員工作強度較大，物流車輛較多時而出現(xiàn)物流混亂。

4.2? 水泥庫側(cè)水泥散裝計量

現(xiàn)階段，散裝水泥車輛到達(dá)裝車地點通過現(xiàn)場人員指揮，或者通過做的標(biāo)記點將車輛罐口與水泥下料口對應(yīng)上，司機下車進(jìn)行刷卡驗證物料信息，由分廠放料人員進(jìn)行放料裝車。由于散裝無計量設(shè)備，分廠放料人員人工操作，經(jīng)常性多裝或少裝，司機頻繁卸車、補料，嚴(yán)重影響發(fā)貨出廠效率的同時造成司機抱怨，有時會因為排隊補料等問題造成司機之間糾紛，引起吵架、打架等治安事件。

4.3? 水泥庫側(cè)散裝系統(tǒng)人工裝車

分廠散裝為水泥庫側(cè)裝車，現(xiàn)有6個水泥庫，6臺散裝機。生產(chǎn)季節(jié)日出廠量約4 500噸左右。現(xiàn)有4名員工。存在的問題是當(dāng)班員工崗位工效低，員工技能提升空間受限，且在水泥多品種同時發(fā)放時因精力不足導(dǎo)致發(fā)貨效率降低，有客戶投訴現(xiàn)象。

5? 散裝水泥行業(yè)數(shù)字化平臺的具體應(yīng)用

5.1? 門禁方面的應(yīng)用

通過集思廣益，借助數(shù)字化平臺對上述問題進(jìn)行應(yīng)用集成：門禁系統(tǒng)本質(zhì)上是對門和人的管理，對門的管理要求的是精確，對人的管理要求的是唯一性。借助已經(jīng)成熟應(yīng)用的智能二維碼云門禁系統(tǒng)實現(xiàn)對門禁系統(tǒng)內(nèi)物流和人員的行動軌跡進(jìn)行一個精細(xì)化、實時型、可追溯的管理，在現(xiàn)有門禁、視頻監(jiān)控設(shè)備的基礎(chǔ)上將該系統(tǒng)集成至分廠中控室，如圖2所示。

鑒于ISCS訪客門禁聯(lián)動系統(tǒng)能有效地對來訪人員進(jìn)行簡便、規(guī)范化的管理，能實現(xiàn)訪客權(quán)限訪問控制、優(yōu)化訪客體驗、提升工作效率，一并集成至分廠中控室，ISCS后臺管理軟件如圖3所示。

為應(yīng)對智能二維碼云門禁系統(tǒng)、ISCS訪客門禁聯(lián)動系統(tǒng)操作及故障可能帶來不便，將基于IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，技術(shù)成熟的可視對講門禁系統(tǒng)一并集成至分廠中控室，結(jié)合現(xiàn)有門禁視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)問題，通過中控室（監(jiān)控中心）與現(xiàn)場對講進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)、開啟道閘電鎖等工作，軟件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖4所示，硬件系統(tǒng)如圖5所示。

5.2? 水泥庫側(cè)散裝計量系統(tǒng)+自助式散裝水泥裝車系統(tǒng)

散裝水泥自助裝車系統(tǒng)，以數(shù)字化平臺為依托，通過利用物聯(lián)網(wǎng)、智能控制技術(shù)，實現(xiàn)對散裝車輛進(jìn)行一個精細(xì)化、實時型的管理。為實現(xiàn)定量散裝水泥裝車的需要，公司經(jīng)過長時間多廠家散裝計量設(shè)備應(yīng)用后，本次選用維鯨粉體散裝計量系統(tǒng)對分廠水泥散裝進(jìn)行計量改造的同時應(yīng)用視頻監(jiān)控及對講系統(tǒng)，實現(xiàn)了散裝水泥自助裝車的目的，使散裝水泥裝車無人值守、準(zhǔn)確定量裝車成為現(xiàn)實。具體做法是散裝車輛到達(dá)裝車點后通過現(xiàn)場安裝的攝像機監(jiān)視器畫面，不下車且在沒有人員指揮的情況即可將車輛準(zhǔn)確的停到下料口位置，司機通過現(xiàn)場的可視對講呼叫至中控室，將所要裝的品種信息、噸位告訴操作員，由中控操作員在水泥下料系統(tǒng)上輸入噸位進(jìn)行啟動下料，流量稱進(jìn)行計量后完成裝車?，F(xiàn)場裝料員工及司機不用再上車頂觀察裝料量，在提高現(xiàn)場裝車人員安全保障的同時，發(fā)運效率大幅提升。系統(tǒng)控制界面如圖6所示。

6? 取得的效果

我司分廠自開工建設(shè)起，共擁有兩套3.8 m×13 m管磨+輥壓粉磨水泥生產(chǎn)線，具備200萬噸水泥粉磨能力，現(xiàn)有員工54人。多年來以國家免檢產(chǎn)品、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)為能源基地及周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。近年來，該分廠在公司的有力支持下，以問題為導(dǎo)向，以科技進(jìn)步、智能化、信息化運用為動力，立足生產(chǎn)現(xiàn)場，找出身邊的問題，達(dá)到“降本、提質(zhì)、增效”目標(biāo)。通過上述數(shù)字化平臺在散裝水泥行業(yè)應(yīng)用后，分廠7名員工從重復(fù)、低技能的崗位調(diào)整到其他工作崗位，工作實效提升了12.9%；庫側(cè)散裝水泥裝車過程多裝或少裝，司機頻繁卸車、補料現(xiàn)象消失，司機抱怨及由排隊補料等造成司機之間摩擦、糾紛等治安事件有效解決；庫側(cè)散裝作業(yè)區(qū)域內(nèi)員工頻繁上下樓梯、司機上下灌車頂部觀察裝料數(shù)量等隱含的安全事故發(fā)生的概率得到有效控制。

7? 結(jié)? 論

水泥企業(yè)在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和設(shè)備基礎(chǔ)上，將數(shù)字化嵌入整個水泥制造全流程，能提升產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率，降低水泥生產(chǎn)成本，有力推進(jìn)水泥工廠實現(xiàn)數(shù)字化、智能化管控。智能工廠管理系統(tǒng)為企業(yè)的運行管理人員提供科學(xué)有效的管理分析方法，為加強企業(yè)管理提供了信息化手段，可以促進(jìn)企業(yè)的精細(xì)化、可持續(xù)節(jié)能。由此可見，水泥行業(yè)數(shù)字化平臺建設(shè)是推動智能制造信息化的核心系統(tǒng)，對于實現(xiàn)“中國制造2025”具有極其重要的意義，從而全面提升我國制造業(yè)的發(fā)展水平及國際競爭力。

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作者簡介：鄭永君（1982.09—），男，漢族，浙江溫嶺人，總經(jīng)理，本科，研究方向：軟件技術(shù)開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及檢測儀器儀表制造、氣象/水文儀器及裝置零件及附件制造、通信設(shè)備制造。