洛阳中联无人值守生产模式建设探索
水泥 洛阳中联水泥有限公司 冀亚琼 何纪纲 2021-08-24
洛阳中联水泥有限公司（以下简称洛阳中联）是根据中国联合水泥集团战略布局需要建设的水泥企业，是中国建材在洛阳布局的核心水泥企业。目前拥有一条4500t/d新型干法熟料水泥生产线,配套9MW纯低温余热发电，配套年处理13.8万吨生活垃圾和危废固废生产线。
近年来，洛阳中联以“三大改造”为契机，进行了信息化、智能化、绿色化提升改造，全力打造绿色智能化示范企业，建设了以MES系统为核心的智能管控平台，涵盖了生产管控系统、水泥生产专家智能控制系统、智慧水泥设备管理系统、智能质量控制系统、智能矿山系统、精益生产管理系统、一卡通无人值守系统等七大模块。通过采用信息化技术、物联网IOT技术、三维仿真、大数据分析和人工智能等先进技术，实现工厂运行智能化、管理可视化、故障预控化。
无人值守生产模式的建设背景
2020年洛阳中联完成了智能化系统建设并投入运行，在智能化系统建设完成后，怎么将智能化的建设成果更深的挖掘并充分利用，而不是仅仅停留在数据的浅层次使用上，一直是我们思考的重点，智能化不是灵丹妙药，而是一个工具，关键是在于管理者和员工怎么共同使用好这个工具。为此，我们从无人值守车间创建开始，逐步探索建立无人值守生产模式，将员工从现场解脱出来，一方面让员工共享企业创新成果，另一方面也逐步将智能化系统的应用引向深入。
无人值守生产模式建设路径的确定
根据目前生产运行现状，无人值守迫切要解决以下几个问题：
一是系统启停及运行的问题，目前的专家系统解决了运行中的操作问题，但开停机却仍需要人为操作；
二是设备运行安全监控，目前的ETM系统解决了设备运行中温度震动等关键参数的监控，但设备整体运行状态监控仍需解决；
三是区域内人员安全，巡检人员虽然不需要了，但在生产区域内仍然有其他相关人员，这部分人的安全保障需要解决；
四是重点部位的消防安全，譬如煤磨系统的二氧化灭火装置怎么和煤磨系统实时连接，以便第一时间开启。
为解决以上问题，我们在充分利用现有智能化系统的基础上，通过DCS软件设计、信息化系统功能自主配置等，在工序自动控制、智能安全消防管控、设备智能巡检等方面进行了研究和自主创新。
从现场工作流程、中控工作流程及工序整体情况三个角度出发，依据现有智能化系统的同时，开发了新的功能。
无人值守自动启停+自主寻优
无人值守智能安防
无人值守智能消防
无人值守设备智能巡检
无人值守辅助决策
通过以上五个功能的创新开发，确定了无人值守生产模式建设路径；
无人值守模式的具体功能
（1）无人值守自动启停+自主寻优：
解决了系统启停及运行的问题，利用信息化系统及自动化系统高灵活、低时延的特点，固化中控操作员工艺操作思想，通过DCS系统SFC、CFC灵活多变的组态功能，模拟中控操作员操作流程，并通过APC系统多变量模型预测原理、最经济优化操作策略，实现无人操作、稳定工艺状况、提高产品质量、降低产品单位能耗效果。
（2）无人值守智能安防：
解决区域内人员安全问题及设备运行安全监控，通过智能安防可视化及管理平台，实现了：①对厂区人员的动态位置、安全行为、实时状态在线监控；②对重点区域、受限区域的智能化分析、数字化管控；③设备启停状态的联动监控。从而有效加强了内部员工及外协单位的管控，避免因人的不安全行为而造成的事故，大大提高安全管理水平。
（3）无人值守智能消防：
解决了重点部位的消防安全，利用重点区域、重点部位多点测温装置，通过DCS系统与智能消防控制器联动控制，实现重点区域一段中控室声光报警，二段自动启动消防控制器，达到消防精准控制，集中管理的目标，有效消除火灾隐患。
（4）无人值守设备智能巡检：
通过主机设备、巡检通道等区域监控，配合相应算法模型，实现堵料预警及设备运行环境实时监控，可远程查看设备状态、实时报警、智能诊断，从而减少设备巡检工作量，保证设备运转率。
（5）无人值守辅助决策：
通过能源管理系统功能扩展，自主配置工序峰谷平用电分析，自主开发生产情况预测程序，实现工序电耗实时监测、电力成本即时分析、生产情况预测（料仓趋势、仓满仓空时间等）等功能，有效提高生产经营精细化管理水平。
无人值守模式的推广实施
（1）为确保本项目成功实施，公司成立了项目研发小组，并制定了详细的研发计划。具体进度执行及计划如下：
2021年4月 提出“无人值守”概念，根据实现预期目标，初步确定工序一键启停、重点区域安防监控、设备智能巡检三项整体功能，成立煤磨工序无人值守创新小组，编制煤磨工序无人值守实施方案。
2021年5月——2021年8月 创新小组根据实施方案实现的预期功能要求，统筹协调工艺、机械、电气、信息化专业协同作业，先后实现煤磨区域安防监控部署、煤磨工序一键启停程序开发、设备管理系统功能优化、重点区域及受限空间管理、智能安防平台部署等工作，初步实现无人值守方案预期功能。
7-8月经过多次小组研讨会议，确定并实施工序自动启停、工序启动预警、设备监控联动、消防联动、设备运行智能分析、生产状况分析预测等功能，通过系统协同互联，功能联动，最终实现煤磨区域无人值守。
2021年9月——2021年12月 基于煤磨区域无人值守建设经验，逐步实施窑头区域、窑尾区域、生料磨区域、原料配料区域、水泥磨区域、水泥输送区域无人值守建设。创新小组根据积累的数据结果，不断修正工艺参数，逐步完善系统功能和软件程序。总结试运行过程中发生的问题，各区域改进后进行最后试运行，并整理相关技术资料进行验收和鉴定。这是一个不断试验、不断调试的过程，更重要的是如何将信息化系统与现场管理系统高效地结合起来是关键，无人值守智能工厂没有极限，将会在生产的不断优化中持续完善、发展。
无人值守生产模式实施成果
从2021年5月开始创建到2021年8月实现煤磨区域无人值守车间应用，在整个建设过程中取得了良好的效果。
一、人力资源利用方面，通过实时状态在线监控、工艺自动控制、信息化系统联动，基本取消了现场巡检人员，降低了中控操作人员的操作频次，现场人员劳动强度减轻90%，中控操作员劳动强度降低80%，极大提高了劳动生产率。
二、现场管理优化方面，生产系统运行摆脱了对现场人员的依赖，真正实现了无人车间的生产模式，同时减少了生产保障人员出入易燃易爆、噪音、粉尘等危险区域的频次，提升了公司员工职业健康管理能力。
三、安全环保管控方面，对CO、火灾、爆炸等危险因素进行了严格、有效管控，实现设备隐患、危险源情况精准发现，减少中间环节，使信息反馈更加迅速、及时，提高企业对安全隐患及生产现场问题的快速反应能力和企业的整体安全管理水平。
随着无人值守生产模式的创建完成实施，将进一步提高人力资源优化配置及企业劳动生产率，展示我公司在生产经营过程中对行业管理方法的积极探索，为水泥企业深化智能工厂建设及探索科学管理新模式提供经验，真正将员工共享企业发展成果的理念落到实处，具有显著的推广意义。
未来，在智能化时代背景下，以大数据为基础的智能生产将成为进一步加速水泥工业技术升级的关键。为此，中国水泥网将举行以“赋能新发展 智构新格局”为主题的“第三届中国水泥智能化高峰论坛”。会议将聚焦智能制造的关键环节，深入探讨水泥生产智能化未来，期待您的参与！
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