【案例】水泥行业智能工厂解决方案

水泥行业智能工厂解决方案2020.0311趋势与挑战22水泥智能工厂解决方案介绍33智能工厂解决方案预期效益趋势与挑战水泥行业正在发生革命性的进步，其数字化、智能化的实现，必将为水泥行业转型发展提供新动力！水泥行业工艺流程生料制备熟料煅烧水泥粉磨水泥行业生产特点•矿山开采；•原料破碎；•原料均化与储存；•原料配料；•原料粉磨及废气处理；•生料均化及入窑；•熟料烧成及余热发电；•熟料入库散装发运；•水泥配料及粉磨；•水泥储存及发运。•连续流程化、规模化生产、大进大出•生产计划根据生产能力和大概市场需求预测•大宗原燃料和产品过磅或流量计计量•成本核算复杂•设备密集型，除正常大修外不能停车•DCS自动化控制•化验严格监控•安全生产•绿色工厂智能化生产、能源消耗大、安全生产的问题日益凸显中国传统的水泥行业，有一定的信息化基础泥生产的物资、能源消耗量大，投入/产出控制的精确性差，难以实现精细化管理；生产数据多且杂，数据收集困难，具有强力的制造执行、ERP、决策支持的整体信息化架构，实现业务协同和数据共享，构建真正的水泥企业能耗成本占比较大，生产过程中的能源有效利用率较低，管理粗放，整体能耗与国际先进水平存在较大的差距。面对国家对水泥工业能耗限额的要求，以及企业自身竞争力的要求，构建能源管理体系，及时发现高能耗原因并采取相关的措施，为企业降低能源消耗成本，提升生产水泥生产安全风险广泛存在，报警管理对工厂安全生产非常重要，但是由于缺乏严格的报警合理化措施，大量无效、重复报警充斥在报警体系中，企业面临着严重的安全隐患与环境事故风险，需要建立和完善安全生产故障预案,完善设计和建设上存在的安全缺陷,加强正常生产时各个环节的生产信息化，是智能制造实现的强大推力自动化基础设施、MES、ERP、运营系统、能源管理、安全报警系统、BIM、云平台…信息化系统运营信息化实现各OT与IT贯通、各系统数据共享，实现生产、运营的业务系统协同。数据决策建设以大数据为核心的平台，通过大数据分析，为改进生产工艺、稳定产品质量、降低生产成本发挥重要作用，为实施智能制造提供强有力的支撑安全、协同、创新的智能制造平台数据安全、设备资产安全业务可靠，保障运营信息安全生产与运营系统的业务系统协同快速的业务数据共享灵活、便利物联网技术绿色节能、安全可靠、扩展性好云技术l信息安全符合相关要求l防攻击、防泄露、防统方l如何做到生产与运营的协同？l快速便捷的数据共享、实时分析l如何让技术服务于运营管理—打造大数据时代智能制造平台的必由之路力控智能制造解决方案助力客户迎接行业挑战，打造核心竞争力力控智能制造解决方案整体架构设备购置标准智能评价标准数据库标准数据标准安全标准集成标准采集标准市场环境预测市场环境预测企业量本利预测企业量本利预测设备监控预警预测设备监控预警预测安全生产预警预测安全生产预警预测产品全生命周期评价产品全生命周期评价据网销售管理采购管理仓库管理成本管理生产管理财务管理协同办公销售管理采购管理仓库管理成本管理生产管理财务管理协同办公人力资源管理电子商务主数据系统CRM资产管理智能管理三维展示三维展示生产经营综合展示生产经营综合展示生产现场实时监控异常预警管控大厅沉浸式培训沉浸式培训视频安防视频安防资源定位应急调度危险源监控安健环管理成本管理生产统计工厂建模设备管理工艺规程操作管理物料管理成本管理生产统计工厂建模设备管理工艺规程操作管理物料管理计量管理生产计划生产调度个人工作台质量管控质量管控能源管理LIMSLIMS移动应用移动应用大数据平台大数据平台工业数据建模与分析工业数据建模与分析业务应用平台业务应用平台数据采集数据采集协议解析协议解析数据治理数据治理数据传输数据传输实时数据库实时数据库人机界面人机界面消息服务消息服务状态监控状态监控生粉磨料烧成系统生粉磨料烧成系统煤磨系统水泥磨粉余热发电包装系统工艺分析系统工艺分析系统优化配料优化配料优化控制优化控制破碎机皮带输送机原料磨回转窑包装机巡检机器人仪器仪表破碎机皮带输送机原料磨回转窑包装机巡检机器人仪器仪表检验设备视频一卡通网络结构示例示例4、网络类别：数据采集网、生产视频网、办生产管理1、生产调度指挥2、实时监控1、生产调度指挥2、实时监控3、生产执行跟踪管理4、结果数据分析和建议实现信息自下而上反馈生产计划管理日生产作业任务按照生产工艺标作指令下达到相实时跟踪原辅料品指令等情况，以设备实时信息生产计划月计划设备能力和检维修计划可执行的周计生产工艺流程及工艺配方作业任务实现信息自下而上反馈生产计划管理日生产作业任务按照生产工艺标作指令下达到相实时跟踪原辅料品指令等情况，以设备实时信息生产计划月计划设备能力和检维修计划可执行的周计生产工艺流程及工艺配方作业任务操作规程及生产指令集过程控制系统生料↓!操作指令操作指令!!公用工程以实际下达的作业计划为依据，收集以实际下达的作业计划为依据，收集该作业计划相关的信息，包括：设备状态信息、操作指令设定信息、物料移动信息等基于生产数据进行分析，包括：计划产量与实际产量分析、计划能力与实际能力分析、原材料消耗分析、设备运转情况分析、生产调度情况分析传递各项生产汇总数据及部分实时数据至决策层，通过统计分析，及时掌握生产情况进出厂车间烧成车间制成车间包装车间计划排产-依据经营计划制定详细生产计划，支持各种计划制定，包括：年生产计划、月生产计划、周生产计划、日计划、操作指令、开停车计划等，实现计划的自动分解。-支持计划的制定、审批、下达的过程管理。-根据装置生产能力、原料供应、设备运转情况等约束条件，可以调整、优化生产计划，达到资源最佳利用。-生产计划跟踪。生产调度-生产运行状态跟踪-标准调度指令模板维护-生产计划分解为操作指令-调度指令制定、下达-操作指令执行情况跟踪与反馈↓协同调度2、物料调配协调：4、检验控制：实时监控-对整个生产过程进行监控，实时监控水泥企业工艺流程、设备运行，以及实时数据趋势报警，对所有能源、系统参数及产品产量以流程图、实时报表、趋势图等形式进行展示，实现历史数据查询、汇总。-主要包含：生产总貌图、公用工程流程图、配电系统、原料破碎、原料磨粉、原料输送、原料调配、熟料散装、废气处理、煤粉制备、生料车底、窑头、窑尾、预均化库、水泥磨粉、水泥包装、水泥散装、包装等。生产数据采集与存储-系统可以高效采集来自各种生产装置、现场设备、SCADA系统和其他自控系统的数据，为生产及调度部门提供及时、有效的生产实时数据。-系统支持海量数据的历史归档，提供统一、完善、高效的数据读写接口。-系统支持断线重连和缓存回补，支持冗余存储机制，保证数据的安全性和完整性。-系统支持数据压缩，减少磁盘存储空间的压力，以适应海量数据的存储。生产数据采集与存储-系统支持OPC、ModBusTCP、LonWorks、BACNet等接口技术。-系统提供3000个以上的I/O通讯驱动程序，支持国内外主流的PLC（包括：欧姆龙、SCADA软硬件、DCS、PAC、IPC等设备通信与联网等；对于不便公开的保密协议，发采集设备的驱动程序。西门子、三菱等主流厂商）、系统提供驱动开发包，可以自行开企业级实时历史数据库pSpace实时历史数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”，是实现智能工厂的关键。力控企业级实时历史数据库pSpace可用于工厂过程的自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的多年数据，可以提供工厂模型，生产运营管理、设备运行管理、历史追忆、生产报表等多种调度管理模块。pSpace是一个高性能、高吞吐能力、可靠性强、跨平台的实时/历史数据库系统，可以用于采集、压缩、存储、加工、分析等任何带有时间特性的生产信息。pSpace提供全系列的工业通讯接口及ERP业务接口，实现生产监控到调度管理的完美整合，可以与工业云实现完整融合。工业云与大数据工业云与大数据接口SDK.netAPICAPIJavaAPIWebServicesServerSDKSmartSDK工程管理图形开发数据管理监视管理权限管理pSpaceServer服务模块网络通讯单元历史数据模块OPCServer报警模块断线缓存统计模块ETL工具计算模块pSpaceDAServer实时数据库Finforworx手工输入实时数据模块自诊断单元配置管理FAlarmeForceCon应用模块用户模块Fcyber计算引擎安全管理群集管理查询引擎基础模块PortalSCADAIIOTMES智能制造实现的核心：数据在安全前提下的自由流通和应用FSpaceX：基于Hadoop架构的力控工业大数据平台面向生产智能化分析应用，与力控产品家族融合对接来实现广泛的数据接入。通过大数据、云计算技术，提供数据分析、智能预测、定制化应用，来服务于智能工厂建设和企业上云服务。力控工业大数据平台主要处理工业多样化的海量数据，主要对生产流程的实时、历史数据、运维数据、报警数据、产品生命周期数据、设备分析数据等进行管理和分析。平台构建高比率压缩和高效存储技术的实现，助力AI+数据中台应用于智能制造的整体优化。大数据平台数据字典模型分类模型实例模型管理模型创建时序数据文件数据关系型数据图像数据预警分析运营优化大数据平台数据字典模型分类模型实例模型管理模型创建时序数据文件数据关系型数据图像数据预警分析运营优化预测性维护设备诊断大数据挖掘可视化台算法封装算法训练算法管理算法输出算法封装算法训练算法管理算法输出算法API数据清洗数据解析数据解析数据传输数据源工艺数据结构化数据设备数据化成数据生产数据经验知识非结构化数据图像数据机理知识生产生产执行过程与监控-系统可以把生产过程各个环节的工艺参数、生产计量数据、设备运行状态、原辅料消耗及供给情况、产品质量数据，实时、准确、集中的传送到生产、调度、维修等部门，从而及时掌握生产状况，进行生产运维及质量、安全监控，不断调整、优化生产过程。生产运维质量检验生产运维质量检验物料/库存物料/库存生产分析工艺/设备安全监控生产操作指令计量管理生产工艺分析与优化生产调度管理生产分析工艺/设备安全监控生产操作指令计量管理生产工艺分析与优化生产调度管理生产智能报警管理-系统能够识别、并减少无效报警，为操作人员提供快速的操作指导，明显缩短报警管理周期。-报警类型包含：工艺报警、设备报警、危险源报警、环保报警等。生产调度可视化力控科技铸就中国工业4.0新辉煌-现场实时显示生产计划、设备状态、完工实际、相关报警、提示信息等。-生产指标的实时自动分类统计和展示操作管理-接收生产操作指令-查询生产操作规程-执行生产指令并反馈-记录交接班、关键操作数据以及操作过程中的问题-生产过程监控，偏差分析、指标变化趋势分析生产统计分析-以实际下达的作业计划为依据，收集该作业计划相关的信息，包括：设备状态信息、操作指令设定信息、物料移动信息等-基于生产数据进行分析，包括：计划产量与实际产量分析、计划能力与实际能力分析、原材料消耗分析、设备运转情况分析、生产调度情况分析-传递各项生产汇总数据及部分实时数据至决策层，通过统计分析，及时掌握生产情况物料管理物料平衡1、物料管理大宗原材料(如煤、石灰等)采用批号管理以便追踪问题来源与责任认定实时显示原料场物料堆放实际数据实时显示准备进场的原辅料运输计划实时显示工序备料库位变化和配料仓料位变化生料、熟料、水泥等库存量实时显示根据产品质量要求、库存情况和原料化验结果自动配比计量数据自动生成增加物料化验频次，提高化验及时性，化验结果实时传输至DCS3、数据分析分析各种原料成分，自动生成对原料波动情况进行分析，给出改进建议。质量异常实时提醒车间相关管理人员；基于物料领用和消耗情况，自动生成车间、工段、工序和单台重要设备的物料消耗、成本图表；物料平衡表2、材料备件实时显示材料备件的领用情况将领用情况自动归集至工段、工序和单台重要设备，以便实时管控成本；对消耗异常自动进行分析，给出改进建议；2、材料备件实时显示材料备件的领用情况将领用情况自动归集至工段、工序和单台重要设备，以便实时管控成本；对消耗异常自动进行分析，给出改进建议；材料备件通过系统申购，车间可以对申购进度进行跟踪。备件库存统一管理，库存情况透明；材料备件领用后，库存量可见，并设置红线报警；出入库管理-到货-计量-取样-质检-入库的协同；-依据生产计划和配方，自动计算原料的需求量，库房人员依据领料申请单办理出库手续；-依据追补、计划执行统计分析，建立考核指标，防止计划失衡和非计划领料及临时补料；-发货-计量-出库的协同采购到货采购到货!化验单--收货过磅原辅料入库原辅料入库生产计划生产计划材料出库材料出库转序转序检验合格成品入库检验合格成品入库·发运计划 成品出库 发货过磅计量管理-对全厂进出口门岗、汽车衡进行管理，实现采购物资计量、销售物资计量以及内倒物资计量、现场照片采集；-计量净重、毛重、皮重等从计量系统读取；-计量环节的防作弊、防差错管理；仓储管理物料移动与平衡-对生产全过程的物料移动、存储进行管理、计量及跟踪，并进行物料平衡管理与分析。生产质量控制–实现从原材料入厂、生产过程的半成品，到最终产品出厂全过程的质量管控。–对生产过程中的各个环节进行质量控制。–系统对产品的批次进行严格管控，并可以追溯到每一批次产品对应的原材料批次，以及原材料及半成品的质量情况。质量追溯•质量追溯•产品批次及质量正向追溯•产品批次及质量反向追溯表•不合格品管理质量计划质量控制质量分析质量计划质量控制质量分析•原材料合格率统计分析•原材料合格率统计分析，及供应商评价•生产过程质量统计分析•产品判定及等级•产品合格率统计分析•不合格品质量分析•物料检验计划•生产过程品检验计划•成品检验计划•检验设备质量控制•计量设备质量控制•物料质量控制•生产过程品质量控制•产品批次跟踪及质量控制•生产环境参数控制生产质量控制-检验方法管理，系统按照检测类别，对原材料、生料、熟料、水泥等物料的检测项目及记录参数进行统一管理与维护。-检验标准管理，系统可以对原材料、生料、熟料、水泥等物料的检测标准、质量指标的高低限进行管理与维护。-检验报告，系统根据检测结果，自动生成原材料、生料、熟料、水泥等物料的检测报告，对于产品可以生成产品合格证。产成品检测记录原材料质量分析产成品检测记录原材料质量分析原材料检测记录质量异常分析原材料检测记录质量异常分析 现场取样 数据录入 现场取样 数据录入检验设备L______.所有检验项目与检验标准值_____________ 1、检验项目、标准数据管理2、检验计划及检验委托管理3、检验任务单分配、跟踪和打印4、原材料、生料、熟料、水泥等样品接收、分样管理及状态跟踪5、检验数据采集和录入6、检验结果接收7、质量合格证管理8、质量分析、追溯管理生产质量控制–SPC（StatisticalProcessControl，统计过程控制应用统计分析技术，对生产过程实时监控，科学区分生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，针对生产异常进行预警，以便生产调度人员及时采取措施，消除异常，恢复生产的稳定过程，从而达到提高和控制生产质量的目标。质量全过程追溯-通过产品唯一码反向查询到原料信息（供应商、批次等）以及设备、工艺、质检参数。-原料批次追溯环境质量管控-环境质量检测，系统可以按固定频次或随机检测企业周边的大气、水、土壤质量，有效跟踪企业排放对环境的影响；系统可以按照环保质量指标的要求，实时监测环境质量，并进行自动判定；对于超标数据，进行红色标识并警告。-污染物排放监测与跟踪，对生产废气、废水等污染物排放点进行严格的采样、检测，跟踪并记录排放达标情况；对于不符合标准要求的排放，系统进行报警。-检测方法管理，系统可以对大气、水、土壤等环境检测方法进行分类管理，并对其实验参数、原始记录等进行管理与维护。-质量指标管理，系统可以对大气、水、土壤等不同环境样品的检测方案及检测指标值进行管理与维护，作为系统判定环境质量超标的依据。环境质量管控-环境污染报警，系统根据不同的质量指标体安全监控及应急处理（HSE）请–基础数据管理：标准、体系、项目管–计划管理(P)：体系计划、风险警示、应急活动安排管理–计划执行管理(D)：现场活动执行记录管理–监督和执行反馈管理(C)：现场活动检查与审核管理，事故上报和分析。–应急改善管理(A)：体系完善、措施完善管理。安全监控及应急处理-安全生产监控及报警，系统可以实时监控现场生产装置的安全运行情况，包括：工艺参数、设备运行状态、生-危险源动态监控及报警，对于生产过程中会造成人员伤亡、环境污染、设备损坏、财产损失的危险源，系统提安全监控及应急处理-特种设备监控，对于危险性较大的锅炉、磨机、压力容器、压力管道等特种设备的各项运行参数进行实时监控，对于指标超过安全限值的情况，进行报警。-危险化学品监控，针对危险化学品及可燃气体，实现从运输、储存，到使用、废弃的全过程跟踪与监控，对于安全参数异常的情况进行报警。安全监控及应急处理-生产异常报警，系统提供生产报警及报警监视功能，可以监视重要的生产过程参数、分析生产数据，并对相应的报警数据进行处理，对生产装置、生产设备的运行状态进行全面监控。-设备故障报警，系统可以实时监控特种设备的运行参数及运行状态，对于参数超标、状态异常的情况，进行红色标识，并提供报警功能。-危险源报警，系统对企业各种危险源的安全参数进行实时监控，对于安全参数超标或是异常等情况，进行报警；并能够通过烟感、温感等方式进行火灾报警。-危险化学品报警，对于易燃、易爆、有毒、有害等危险化学品的安全参数超出指标范围，以及其周边环境参数不符合危化品存储要求的情况，系统进行报警；并根据危险系数，进行不同级别的报警。-环境污染报警，对于企业环境指标及危废排放超标的情况，系统进行实时报警，并根据污染程度，进行不同级别的报警。安全监控及应急处理-应急综合监控，系统可以基于地理信息系统、集成视频监控系统、多媒体系统等，构成了一个综合应急指挥监控系统。系统运用GPS、GIS、GSM/GPRS等技术，结合车载导航定位设备、电子地图，形成一个以监控为中心，涵盖整个事故范围内的救援安全网络，可以对救援现场进行综合实时监控，便于指挥调度中心从全局掌握现场情况、救援进度，也便于调度中心统一协调指挥，下达决策指令，确保整个救援过程快速、高效的推进。系统可以实现监控系统与应急现场视频画面的联动，可以通过GIS系统定位、生产流程图监控跟踪，调出现场视频监控画面，进行实时、动态、直观的监视。安全监控及应急处理-应急资源管理，对企业的基本情况、应急救援队伍、应急物资和装备、应急专家等应急资源信息进行统一管理。-应急预案管理，系统可以分类对各种生产安全事故、消防隐患等危险源的防范措施、应急预案进行管理，并可以链接相关的电子文档，实现方便灵活的查询。-应急演练培训，系统可以制定应急演练计划，确定应急演练目的、演练原则、形式和范围、组织机构（总指挥、副总指挥、成员）、参演人员、应急演练要求、演练时间等；根据应急演练时间，系统自动通知所有组织人员和参演人员；在应急演练结束之后，进行演练记录，并对演练过程和结果进行总结、分析。-应急响应与处理，当紧急事件发生时，启动全网应急管理系统，根据报警信息，动态提出各类救援方案和资源调度方案，为指挥中心提供决策依据，提高决策质量和应变能力；在救援过程中，可以根据现场回馈信息，动态的修正救援方案和资源调度方案，帮助指挥中心从全局把握救援现状和救援进度，合理、有效的指挥救援工作；救援结束后，提供救援过程的回放信息，总结救援经验，并对事件影响进行评估。能源管理-系统对生产过程中涉及的水、电、气等各种能源的消耗进行集中监控，实现从能源数据采集、过程控制，到能耗分析的全过程管理。-系统根据生产计划确定能源计划，再按照能源计划控制生产过程的能耗；同时，对能源实绩进行管理，并对能源数据进行统计、分析，进而为能源优化及节能降耗提供数据依据。能源管理用能计划：系统根据企业能源网络模型及能源控制模型，计算能源的供需平衡关系，根据生产计划和定额指标动态计算用能计划。可具体到日计划深入到工序，包外购计划、转供计划等。能源定额：系统可以根据企业节能目标，制定节能目标制定能源配额，然后再将定额指标细化到各生产工序及生产设备。能源实绩：以能源介质、用能单位、能源用途和产品种类的维度统计能源消耗，形成能源产耗班报、日报、月报和年报。成本统计：根据各种能源介质的单价或动态价格计算能源使用成本。指标计算：根据产耗关系计算工序、班组、生产单位的能源消耗、外供和回收指标，计算出单位产品综合能耗、CO2排放等实绩指标能耗分析1、对标分析：能耗和产品关联计算出各工序和产品的实绩指标，与企业定额指标、行业先进指标对比分析。2、单耗分析：单位产品各能源介质消耗占比计算及分析。3、对比分析：系统可以针对同一企业进行不同时段的对标，也可以针对同行业内不同企业进行对标，以便确定标杆，通过管理和技术措施，达到节能降耗的目标；还可以通过与同业标杆企业的对标，掌握企业能耗与先进水平的差距，为企业优化工艺、改造设备提供参考建议。设备管理-对设备全生命周期进行管理，包括：设备的启用建档，设备运行管理，设备的保养、运维、故障报警、检维修计划、报设备动态数据采集 运维保养设备故障 计划制定设备申报 定期提醒流程审批 作业执行故障检修 设备动态数据采集 运维保养设备故障 计划制定设备申报 定期提醒流程审批 作业执行故障检修 设备管理-在设备出现故障时，系统可以对故障进行记录并跟踪，信息包括：设备编号、设备名称、故障部位、故障详细描述、发现日期、发现人、备注等。-系统按照预先设定的故障处理流程，对设备的故障情况进行分析、确认，并提出故障的维修方案和计划。-系统可以制定设备维修计划-设备维修过程中，在系统中可以记录设备维修的详细过程与记录，-设备维修完成之后，系统自动合成维修报告；-设备点巡检，系统按照检查周期，对设备的检查情况进行记录与跟踪；设备管理-设备运行效率监视-设备状态跟踪成本核算-收集各分厂、车间、工序的成本数据，进行班组、日成本数据的归集和分摊，为企业管理层及时掌握各分厂、车间、批次的日成本数据；-通过标准成本和实际成本的差异分析，找出成本偏差的环节和因素，制定改进措施；-为响应市场，调整营售策略，绩效评价提供详实成本依据。生产统计分析-七类基础报表，包括：原料消耗报表、产量及质量报表、公用工程报表、运行分析报表、库存报表、三废处理报表、关键参数报表。原料消耗报表产量及质量报表公用工程消耗报表运行分析报表库存报表三废处理报表生产统计分析-六类统计报表，包括：装置负荷月统计报表、原料消耗月统计报表、物耗能耗月统计报表、装置产量月统计报表、装置库存月统计