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  为动力插上智慧翅膀 ——浙江中烟宁波卷烟厂能源智能化工作速览

作者:叶志晖 王小欢/文图  来源: 《中国烟草》2019年第15期 总第654期 第80-81页 2019-08-01
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对于卷烟生产制造企业来说,动力车间是动能供给的“心脏”,负责为各条卷烟生产线以及各个业务管理单元源源不断输送“血液”,确保卷烟顺畅生产和企业正常运维。同时,企业推进绿色发展,必然要求在能源管控上节能减排、合理利用、不断挖潜,实现与环境的共存共生。

浙江中烟宁波卷烟厂自“十二五”易地技改搬迁以来,装备、工艺、管理的信息化水平有了质的飞跃,要进一步实现高质量发展,离不开高质量的能源管控水平。

在这一背景下,宁波卷烟厂聚焦“信息化、精益化、绿色化、智慧化”能源管理理念,提出“稳定能源消耗,探寻效率与效益、产能与消耗、降本与保障之间的控制平衡点”节能增效目标,在提高能源供应精准度、稳定能源供应质量、提高数据洞察分析能力等方面开展了有益探索,取得了积极成效。

技改后,在产量增加、生产区域大幅扩大的情况下,2017年,宁波卷烟厂标煤消耗同比减少了888吨;2018年,万支卷烟综合能耗全年累计2.45千克标准煤,实际能耗同比下降12%。

能源关停  “点”上更快捷

“我们需要打破思维壁垒,将信息化和自动化充分结合,打造以动能供应与工艺相融合的快速响应机制,持续提升设备的感知、自治能力,从而保障动能供应在卷烟生产过程中的快速协同。”动力车间主任刘剑敏在谈及应对思路时这样说。

做好能源关停时间点的精准把控,是实现生产快速协同的第一步。只有精准把控这些时间点,才能避免出现过早供能、延迟关能等浪费能源的情况,能耗指标的降低就能产生立竿见影的效果。

早在2017年,动力车间就联合信息中心,着手攻关设备的远程自控课题,目标是实现各动能系统的“一键启动”,对生产末端的协同控制由原来的手动、流程控制,逐渐升级到“一键”控制。

2018年,动力车间通过对原有系统自主开发升级,以及对生产制造系统、集中监控系统的两化融合,突破技术瓶颈,实现了基于生产状态实时动态调节的能源供应控制,将“一键”控制升级为“自感知”智能控制。

动能供应智能协同技术,使车间生产设备开机更加快捷,在降低一线操作人员劳动强度的同时大幅提升了劳动效率。动力车间动能值班长施建国对此感触深刻:“以前,在每天生产开始前,我们操作工都要去现场开启设备,全厂一圈走完至少得花2个小时,不仅体力消耗大,还容易出错。现在方便多了,大家每天一上班,只需坐在中控室动动手指,所有设备就会迅速开启并进入正常运行状态,又省力又快速,还避免了人为错误。”

同时,通过改进提升,动力车间也能第一时间“查看”生产现场状况,“接收”用能需求信息,从而精准、快捷地提供相应能源。例如车间的空调系统经过关停策略改造,改变了“开班车”的固定排产方法,做到了与卷烟生产的时间点紧密结合,空调运行随时响应计划变化,“不早开不晚停”,避免了“提前供应、过量供应”情况。

更快的协同生产,避免了能源的无效供应,同时也更好保障了卷烟的工艺质量和生产组织——截至2019年5月底,宁波卷烟厂全厂正常生产已连续600余天未受影响,制丝、卷包、动力三大车间的协同更加快速。

能源调控  “线”上更柔性

“我们要像爱护自己的身体一样爱护设备,要让它好好的‘吃饭’,能够舒服地投入,才能更好地产出。”这是卷包车间卷接机挡车工潘科明常对自己的徒弟交代的话。得益于智慧动力带来的精准“供能”,当前生产车间的各台设备所需要的水、电、气、汽等“食粮”,都做到了定时供给、按需供给,让设备们“吃”得好、“吃”得饱、“吃”得也不浪费,健康地运作。

柔性生产是智能制造的决胜点,能源调控的柔性程度也直接关系到工厂的节能水平。宁波卷烟厂致力于生产全过程的柔性化,借助CPS(Cyber-Physical-System)技术,为生产注入科技元素,搭建出综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,让整个过程按照最优方式进行。

作为行业CPS智能工厂试点企业,宁波卷烟厂提出建设具有“宁烟特色”的试点工作目标。“要将虚拟仿真与业务实际相结合,通过先进技术驱动业务管理升级。”厂长虞文进表示,“要充分考虑对动能业务流程的梳理和优化,在传统动力能源管理的基础上,遵循CPS的核心理念,通过强化能源的‘全生命周期’管理,努力做成能源管理的行业标杆。”

宁波卷烟厂通过仿真实现制造虚拟化,将仿真模拟贯穿生产全过程,包括生产前模拟仿真、生产中实时仿真以及生产后回溯仿真。同时,将仿真结果应用于车间现场,做到事前准备到位、事中管控到位、事后优化到位,从而实现虚拟工厂和实体工厂双向真实映射、实时交互联动的结果。

为实现生产驱动下的能源供应全过程建模,宁波卷烟厂设计了“事前预测>事中预警及滚动修正>事后分析”的技术路线,对能源的生成、输送、使用、回收等全过程,形成数据循环和PDCA管理闭环。以车间空调机组运行为例,事前预测模型,可模拟出空调的最优开机策略,让设备启停根据实际情况随时变化;事中运行策略的滚动修正,则实现了空调设备参数的动态调整,真正意义上做到能源设备管控的柔性化;事后对已有运行数据进行深层次、多维度分析,为预测模型提供重要的数据支撑。

目前,在多部门共同努力下,宁波卷烟厂能源智能仿真建模效果初显。比如,车间每条卷烟生产线对应的空调设备,可以根据室外天气变化滚动柔性调整控制运行、根据室内生产工艺指标滚动柔性运行,甚至还可以综合所有影响因素自主制定适合自身的运行方案。可以说,当前任何一条生产线在任何环境条件下生产任何一种牌号的卷烟,都能在能源供给上实现“私人定制”。供能用能注入了“智慧基因”,原本的“变频空调”也真正升级成了“智能空调”。

“智能仿真建模将带来传统设备管控模式的巨大变革,同时也将无人化的运行管控和智能化的节能运行提升到新的水平。”宁波卷烟厂副厂长黎勇如是说。通过CPS核心理念运用和智能仿真建模,很多能源设备掌握了“智能”和“节能”的本领,能源线上柔性调控的红利日益凸显。2018年,宁波卷烟厂的能源消耗总量在产量增加4.8%的前提下只增加1.54%,能耗管控水平得到进一步提升。

能源优化  “面”上更精准

随着信息技术迅速发展和数据量高速増长,大数据技术成为企业发展和竞争的有力资源。对于卷烟工厂而言,由于能源设备和安装测点冗杂、卷烟生产过程复杂、机组运行工况多变等,在生产过程中会产生大量动力相关数据。这些数据具有实时性强、存储量大和存储时间跨度长等特点,符合大数据特征,蕴藏着无穷的价值。

动力全厂综合能源精准把控水平,减少能源浪费

那么,如何深层次、多尺度、全方位挖掘这些能源数据的价值?

宁波卷烟厂信息中心负责人徐元根认为,只有引入大数据技术,做到能源工作心中有“数”,才能有效解决能源数据的智能决策分析难题,从而进一步提升能源管理水平。宁波卷烟厂将大数据技术应用贯穿于整个动力管控过程,挖掘更加精准的在线预警预测、故障前瞻性维修、运行优化等功能。

“在能源仿真建模中,运行控制及优化对数据模型的精确性要求非常高。利用大数据技术建立基于数据驱动的模型,开展数据分析和预测预警,不仅可以解决计算速度慢、跟不上管控频率的问题,还能提供更精准的洞察决策能力。”信息中心相关软件技术员解释说,“这些新技术的应用能补齐原能源管理系统中的技术短板,实现很多以前实现不了的功能。”

应用大数据诊断还可以为企业决策者挖掘出大量的隐性信息。比如,工厂通过对大量既有的空调运行报表以及运行数据进行有效的信息提取和深度分析,其中包含57台空调机组365天的运行记录、3万个数据点和1万余张报表的大数据,自动生成针对空调管控的大数据“诊断报告”。报告显示出空调当前运行的短板,可以为空调设备操作工提供运行数据支持,从而找准方向挖掘空调节能的潜力,同时也为管理人员提供可参考的对标依据,为工厂整体能源挖潜提供更精准、更全面的决策支撑。

从点到线、从线到面,有了丰富、全面、及时、准确的能源大数据,能源智能化犹如一股东风,助推工厂以现实为依据、以问题为导向,运用科学手段逐步实现能源管控的全面优化。

从制造到智造、从精细到精益,信息技术释放的全新动能,必将以更快捷、更柔性、更精准的态势,助力宁烟智慧工厂建设扬帆远航,为推动企业高质量发展再立新功。

(作者单位:浙江中烟宁波卷烟厂)

(栏目责编/邢忠敏 xingzm@tobacco.gov.cn  武玉军 wuyu333@sina.com)

编辑:刘世强

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