一、实施背景
洛阳中联水泥有限公司(以下简称“洛阳中联”)成立于2007年12月,2014年10月正式投产,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,两条180m3/h商品混凝土生产线,一条200万吨/年的低碱非活性石灰石资源综合利用生产线,配套年处理14.8万吨生活垃圾和危废固废生产线。
水泥行业的发展目前正处于新旧动能更迭的关键阶段,自动化、智能化和信息化水平参差不齐,亟需采用融合工艺机理的智能化和信息化技术,推动生产、管理和营销模式从局部、粗放向全流程、精细化和绿色低碳发展方向变革,解决资源、能源与环境的约束问题,提高生产制造水平和效能,实现水泥行业“降成本、补短板”和跨越式发展。运用人工智能和信息网络等现代技术,推动水泥工业生产、管理和营销模式的变革,正逐渐成为我国水泥工业高质量转型发展的重要任务。
洛阳中联水泥有限公司贯彻新发展理念,在“学懂、弄通、做实”党的十九大精神上下功夫,公司发展规划与十九大精神紧密结合,2019年以来,通过一系列有益的尝试和探索,以绿色智能助力灰色水泥向绿色水泥转型,使水泥工业焕发出了新的生机和活力,实现了产业良性发展,同时依托智能制造、绿色发展契机,坚持整合优化,培育出智能化“无人”值守创新的管理创新思路。
二、体系内涵
(一)智能化“无人值守”创新硬件支持
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。绿色智能工厂的建成投用,使各类能耗和污染物排放指标显著下降,生产运营集约化、智能化水平实现大幅提升,提高了生产运营质量,降低了员工劳动强度,改善了工作环境,有效降低了安全风险,经济及社会效益获得了有效提升。
(二)智能化在生产环节得到综合应用
1、工艺组织方面
1.1水泥生产专家智能控制系统集合了集团公司最优秀中控操作员的操作思想,配合水泥生产专家智能控制系统APC模型图,形成统一的操作“大脑”,和质量及能管系统互相配合,构建出最优工艺调节模型,降低人的主观因素对系统的干扰,达到操作员劳动强度降低90%,系统能耗下降1.8%,稳定产品质量的效果。最终达到中控只需1人监控全生产线。
智能化系统投运前后中控人员对比
岗位 配 置 |
中控操作员 |
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生料磨 |
回转窑 |
余热发电 |
水泥磨 |
合计 |
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投运前 |
1人/班 |
1人/班 |
1人/班 |
1人/班 |
12人+2名替班 |
投运后 |
1人/班 |
3人+1名替班 |
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可节约劳动力10人,降低劳动成本7万元/月。 |
1.2通过精益生产管理系统实时统计、计算生产系统各工序能耗,随时随地掌握生产、销售、能耗信息,减少管理环节人员。
2、设备管理方面
2.1智慧水泥设备管理系统通过对现场设备的震动、温度、电流等运行状态实时全方位监测,替代了依靠通过人的五感(视、听、嗅、味、触)等主观方法进行巡检的传统办法,精确掌握设备的真实健康程度,并通过大数据故障分析,自动生成故障分析报告,做到了设备提前预测、计划维修和全生命周期管理,可实现了企业全面动态设备管理,现场巡检工作量下降了40%,设备运行周期延长了37%,专业用工优化了20%以上。
2.2、洛阳中联充分开发智能化系统的应用领域,原生产线有20名专职保全检修工,主要负责专职巡检工发现问题的处理,带隐患运行设备的监控等工作。维修模式以计划维修和事后维修两种模式为主,辅助状态维修。定期维修经常造成过维修和欠维修现象发生;事后维修导致设备损坏,增加维修成本,对设备的突发性故障处理经验不足,增加了设备故障停机,提高了维修成本,状态维修则手段匮乏,缺少数据支撑。20人的保全维修工实际上是“救火队”的定位,每天都在抢修设备故障,维修不能及时,不能彻底,重复的故障多次发生,顽疾得不到解决。通过“主机设备在线监测及智能巡检模式”的变化后,实现了对绝大多数设备的预知性维修,再加上对现有巡检任务量的优化,使“零故障零不良”不再成为梦想,劳动生产率大幅提升。
智能化系统投运前后岗位人员对比
岗位配置 |
巡检岗位人员 |
保全岗位人员 |
投运前 |
27人 |
20人 |
投运后 |
18人 |
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可节约劳动力29人,降低劳动成本14.5万元/月 |
2.3生产管控方面
随着自动插袋机、自动装车系统与一卡通无人值守系统相继投运,实现了数据共享,司机将车辆停稳后,进入休息室休息,通过卡片自动识别,车型自动扫描,机器人自动装车,全过程封闭管理,无人操作,彻底解决了粉尘无组织排放及现场人员职业病风险。
自动装车、发运系统投运前后人员对比
岗位配置 |
岗位人员 |
投运前 |
6人 |
投运后 |
无 |
可节约劳动力6人,降低劳动成本3万元/月。 |
3、质量控制方面
智能质量控制系统投运后能实时监控各工序产品的质量,配套智能化验室,自动采样器在下料口自动采样,通过炮弹管道输送至自动化验室,机器人自动识别物料后,抓取到相应的检测设备,进行元素分析,并根据质量要求,自动调节生产配料,改变了过去人工取样劳动强度大,取样频次低,滞后性强的缺点,有效提高了产品合格率。
智能质量控制系统投运前后人员对比
岗位配置 |
岗位人员 |
投运前 |
4人 |
投运后 |
无 |
可节约劳动力4人,降低劳动成本1.8万元/月。 |
初步测算,通过绿色智能化改造,洛阳中联全公司人员有望控制在100人左右。
三、主要做法
企业网络布局采用层级管理模式,通过智能交换机进行模块化管理。利用软路由技术、防火墙、网闸、VPN等手段进行安全防护,进而实现了公司网络环境稳定性、安全性的全面提升与管理。
(1)信息互联互通和有效集成
水泥企业的每一个设备所使用的通讯协议都不一样,数据采集格式、采集频率也不一样,将这些异构的设备连接起来的过程即为信息的互联互通,实现在一个平台上“书同文、车同轨”。
(2)精益生产管理系统
精益化生产管理系统帮助管理层及时高效获取有效数据,快速追溯问题根源,落实各级责任,实现企业扁平化管理。
(3)水泥生产专家智能控制系统(APC系统)
通过监控各种扰动因素,利用优化理论,选择最经济的操作手段实现控制目标,保证装置一直在最优化区间运行,从而实现生产过程控制的高效化、最优化、智能化管控。
(4)一卡通无人值守系统
在称重的整个过程做到计量数据自动准确采集、智能分析、自动指挥、自动处理、自动控制,最终实现产品销售管理全流程自动化、数字化、智能化。配套机器人自动装车系统,司机将车辆停稳后,进入休息室休息,通过卡片自动识别,车型自动扫描,机器人自动装车,全过程封闭管理,无人操作,彻底解决了粉尘无组织排放及现场人员职业病风险。
(5)智能化矿山系统
通过搭建矿山三维仿真、矿石在线监测和车辆智能调度平台,实现矿山生产的可视化、数字化和智能化管理。
(6)智慧水泥设备管理系统
通过对现场设备的震动、温度、电流等运行状态实时全方位监测及大数据故障分析,实现了企业生产设备的全面动态管理,使巡检工作量下降了40%,设备运行周期延长了37%,专业用工优化了20%以上。
(7)智能质量管理系统
实时监控各工序产品质量,配套全自动智能化验室,改变了过去人工取样劳动强度大,取样频次低,滞后性强的缺点,有效提高了产品合格率。
(三)取得成绩
通过绿色智能化改造,各类能耗和污染物排放指标显著下降,生产运营集约化、智能化水平实现大幅提升,提高生产运营质量,降低员工劳动强度,改善工作环境,有效降低安全风险,经济及社会效益获得有效提升,实现整个制造过程信息化、可视化和智慧化,使企业能以最经济、最稳定的方式生产运营。
同时,生产效率提高10%,生产成本降低15%,可比熟料综合能耗达到96标准煤/t以下,厂界噪音降低30%,年减少二氧化碳排放量4万余吨,各项指标均处于同行业领跑水平。
(四)经济效益
通过信息化改造,员工劳动强度大幅度降低,工作效率显著提升,生产有效数据得到充分分析与利用。2019年上半年已完成集团下达的全年利润目标,全年实现销售收入6.05亿元,实现净利润1.07亿元,超额完成了集团下达的年初利润目标,这也是建厂以来的最好业绩。
(五)获奖情况
2019年3月荣获汝阳县“2018年度安全生产先进单位”和“产业发展工作先进单位”荣誉称号。
6月,娘娘山水泥灰岩矿被评为河南省绿色矿山,12月入选国家级绿色矿山名单。
2019年11月27日被评为“河南省智能工厂”;
2019年11月28日取得“两化融合管理体系评定证书”;
“创新管理培育绿色低碳经济增长点”项目被评为全国建材企业管理现代化创新成果一等奖;
2019年12月,被评为“建材制造业与互联网融合发展试点示范企业”。
2020年2月,被评为“智能工厂卓越奖”
全年获得授权专利3项,获得中国建材集团技术革新奖11项,获得河南省建材行业技术革新奖10项。
四、实施效果
“无人”值守创新大大提高了洛阳中联的生产效率,同时实现了绿色智能的发展目标,为企业带来良好的经济效益和社会效益,也为洛阳中联的发展增添了浓墨重彩的一笔。
(一)经济效益:可分流人员49人,节约劳动成本26.3万元/月。产能大幅提升,产品质量显著提高,同时还节约了能源,减少了排放。初步评估总体生产效率提高10%以上,生产成本降低15%以上。
水泥单位产品能源消耗限额:可比熟料综合煤耗、可比熟料综合电耗、可比熟料综合能耗、可比水泥综合电耗及可比水泥综合能耗均优于(GB16780-2012)表3规定的先进值,并达到行业领跑先进水平。
(二)社会效益
如今的洛阳中联集先进工艺、技术和管理于一身,“无人”值守创新具有极高的可操作性和推广应用价值,实施以来,生产运营集约化、智能化水平大幅提升,提高了生产运营质量,降低了员工劳动强度,改善了工作环境,有效降低了安全风险,社会效益明显,依托该管理创新成果的成功经验,洛阳中联必将成为水泥行业名副其实的示范工厂。
张凤和