论文部分内容阅读
粒化高炉矿渣是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣，矿渣粉是符合国家标准的粒化高炉矿渣经干燥和粉磨工艺后，达到规定细度且符合一定活性指数的粉体，是混凝土与水泥制品行业不可或缺的功能性材料。 2017年，全国矿渣粉行业产能已达1.01亿吨，它的广泛应用符合国家环保、绿色、低碳与可持续发展的理念，在建材行业中，矿渣粉产业已是继水泥之后的第二大的胶凝材料产业。
生产过程中的能耗成本在矿渣粉企业成本核算中占较大比重，因此如何做好矿渣粉生产过程的节能降耗工作，选择更加高效、经济、环保的生产方式，并通过技术进步、管理提升提高企业的经济效益和各项环保指标，是相关企业生存和发展的头等大事。
当前，钢铁、煤炭、石油等行业的信息化水平、智能生产程度、精益生产水平都取得很大进步，许多行业已经在为即将到來的大数据和人工智能技术革命做好准备，但是矿渣粉行业信息化工作起步较晚，行业整体信息化水平不高，大部分矿粉企业的信息化建设还只是用于企业财务管理，对生产过程管理和调度工作的信息化投入还有欠缺，生产过程自动化控制水平仍有所欠缺，还需要大量的人工干预，销售物流无法达到有效监督控制，企业生产效率、能耗指标等和其他行业相比，还有进一步提高的空间。本文重点研究和探讨如何设计矿渣粉企业智能生产管理系统，探讨通过数字化、网络化和智能化手段实现工厂运行自动化、管理可视化、故障预控化、全要素协同化和决策智慧化的有效途径。按照功能模块划分，矿渣粉企业智能生产管理系统可主要由生产管理子系统和设备管理子系统组成。
设计和实现矿渣粉生产管理子系统的主要目的是可以让用户通过PC端浏览器和手机APP实时跟踪设备的运转状况，监控各道工序的生产进度和作业过程，及时掌握生产异常情况，准确并完整地获得各项生产数据，实现生产全透明化管理。进一步，生产部管理人员通过生产管理子系统可以实时监控能源消耗情况，获取真实的能源消耗数据，对生产过程能源消耗进行分析，并根据能源消耗曲线变化趋势分析能源消耗影响因素，控制能源成本消耗。根据模块功能的不同，可以将生产管理子系统分割为下面的几个软件功能模块。
（一） 数据采集
矿渣粉生产加工过程中所需要采集的数据参数分为现场设备状态参数、生产工艺参数两大类。数据采集模块自动采集生产加工过程的时间、重量、质量、温度、频率、震动、工艺参数、流量、压力等数据，结合工艺特点并通过条件判断进行各生产要素与生产数据的规范定义和逻辑关联。进一步，数据采集模块需要采集水渣加入量，并根据皮带停开时间及上料时长推测料仓是否“欠料”或“满仓”，将相关状态提示给当班操作人员。
（二） 工艺参数管控
矿渣粉生产过程中所能采集的工艺参数包括上料量、电机轴承温度、主排风机温度、立磨机震动幅度、收尘器压差和磨机进口压差等。工艺参数管控模块负责判断工艺参数与实际值偏差，并给出提示或报警，规范操作行为，分析工艺技术标准的执行率。
（三） 生产能源管控
生产能源管控模块包括煤气消耗管控和立磨机电耗管控两个子模块。其中煤气管控消耗子模块可通过煤气速率的变化，形成煤气变化趋势图，统计分析煤气消耗情况，跟踪影响煤气消耗的关联要素。立磨机电耗管控子模块自动采集立磨机电量，计算出立磨机的电耗，分析影响耗电量的主要因素，并对比横班耗电量差异，改善技术技能，提高生产管理水平。
（四） 生产运行记录
生产运行记录模块定期记录以下参数信息：1、立磨机出入口温度、压力、压差；立磨机主电机温度、振动、电量；料层厚度；研磨压力、溜槽风道温度、入口热风温度；磨辊润滑油温；主减速机润滑油温；2、主排风机电流、轴承温度、绕组温度、变频频率；3、热风炉煤气压力、流量、出口温度、炉内温度、助燃风机转速；4、选粉机电流、轴承温度、绕组温度；5、收尘器温度、压力、压差；6、外循环斗提电流、成品斗提电流。
（五） 生产报表管理
生产报表包括班组8小时报表、一期二期24小时报表和主要设备运行时间报表三种。班组8小时报表统计信息包括班产量，电和煤气单耗及其他生产工艺参数等；一期二期24小时报表根据系统基础数据按固定格式生成生产24小时报表；主要设备运行时间报表采集主要设备每天的运行时间（设备的停开机时长），并形成相应的曲线。
（六） 矿渣粉质量管理
矿渣粉质量管理模块包括小时出磨质量台账、进厂水渣含水量台账、入磨水渣含水量台账、出磨粉活性检验、出厂粉数据检测、矿渣粉质量分析等功能和模块。
设备管理子系统以标准化作业的设备管理模式为原则，通过对设备管理业务流程的优化整合，固化设备管理的各项业务流程，加强公司内部资产的管理，提高设备综合利用效率，提高对设备故障隐患的预防和预警能力，降低设备故障率，减低设备停机率，确保主要设备安全运行、稳定可靠运行。根据模块功能的不同，可以将设备管理子系统分割为下面的几个软件功能模块。
（一） 设备编码管理
设备编码管理模块根据编码规则生成设备编码，实现设备编码标准化。
（二） 设备电子档案管理
每个设备档案信息由多个部分组成，主要包括以下内容：1、设备基本信息，包括原有设备代号，以及设备名称、规格型号、设备编码、设备类型、设备标识、功率、生产厂商、供应商等固有属性；2、设备外观图像，以图片形式展示的设备外观形状，保证用户在面对各种不同设备时可以通过照片影像对设备有一个准确的了解；3、设备相关维修、保养、检修和巡检计划，以及故障处理记录；4、设备文档：关联查询设备相关文档。
（三） 设备状态管理
设备状态管理包含作业线停机信息管理、设备参数异常管理两部分内容。1、设备停开机管理：包含了设备连续停机和开机时长，累计停机和开机时长以及停机原因；2、根据系统采集到的设备参数数据，设定参数报警，及时推送异常信息，发现并消除潜在的设备隐患，生成设备异常信息表。
（四） 巡检管理
巡检方式采用二维码与GPS相结合：1、二维码方式：移动终端会自动调用扫描二维码软件，扫描出的信息包括设备主信息、当前时间、巡检员，巡检过程中可上传图片，数据信息会自动传输到PC端的对应功能模块里；2、GPS定位：客户端软件在提交设备巡检数据时，通过GPS获取当前位置并对数据进行分析后，上传设备当前位置的经纬度信息。巡检管理模块还包括巡检点管理、巡检计划管理、巡检记录管理和巡检计划考核等模块。
（五） 设备检修管理
设备检修管理模块分为临时检修、计划定修和计划大修几个模块。
（六） 设备异常故障管理
设备异常故障管理模块包括设备异常查询、设备故障登记、设备故障处理、设备故障分析、设备故障整改处理等功能模块。
（七） 设备维修保养管理
设备维修保养管理模块根据维修保养周期自动生成维修保养计划。
矿渣粉生产管理信息系统打通了人、设备、系统之间的关系，能解决以往的“碎片化管理”的弊端，实现全局感知，让管理人员更了解现场和岗位职责，实现过程控制监督，提高现场执行力和异常情况反应速度。矿渣粉生产管理信息系统的建设可以整合与生产有关的各应用管理系统，为相关企业未来各类信息系统建设奠定良好的基础。
作者单位：南京南钢嘉华新型建材有限公司
生产过程中的能耗成本在矿渣粉企业成本核算中占较大比重，因此如何做好矿渣粉生产过程的节能降耗工作，选择更加高效、经济、环保的生产方式，并通过技术进步、管理提升提高企业的经济效益和各项环保指标，是相关企业生存和发展的头等大事。
当前，钢铁、煤炭、石油等行业的信息化水平、智能生产程度、精益生产水平都取得很大进步，许多行业已经在为即将到來的大数据和人工智能技术革命做好准备，但是矿渣粉行业信息化工作起步较晚，行业整体信息化水平不高，大部分矿粉企业的信息化建设还只是用于企业财务管理，对生产过程管理和调度工作的信息化投入还有欠缺，生产过程自动化控制水平仍有所欠缺，还需要大量的人工干预，销售物流无法达到有效监督控制，企业生产效率、能耗指标等和其他行业相比，还有进一步提高的空间。本文重点研究和探讨如何设计矿渣粉企业智能生产管理系统，探讨通过数字化、网络化和智能化手段实现工厂运行自动化、管理可视化、故障预控化、全要素协同化和决策智慧化的有效途径。按照功能模块划分，矿渣粉企业智能生产管理系统可主要由生产管理子系统和设备管理子系统组成。
一、生产管理子系统
设计和实现矿渣粉生产管理子系统的主要目的是可以让用户通过PC端浏览器和手机APP实时跟踪设备的运转状况，监控各道工序的生产进度和作业过程，及时掌握生产异常情况，准确并完整地获得各项生产数据，实现生产全透明化管理。进一步，生产部管理人员通过生产管理子系统可以实时监控能源消耗情况，获取真实的能源消耗数据，对生产过程能源消耗进行分析，并根据能源消耗曲线变化趋势分析能源消耗影响因素，控制能源成本消耗。根据模块功能的不同，可以将生产管理子系统分割为下面的几个软件功能模块。
（一） 数据采集
矿渣粉生产加工过程中所需要采集的数据参数分为现场设备状态参数、生产工艺参数两大类。数据采集模块自动采集生产加工过程的时间、重量、质量、温度、频率、震动、工艺参数、流量、压力等数据，结合工艺特点并通过条件判断进行各生产要素与生产数据的规范定义和逻辑关联。进一步，数据采集模块需要采集水渣加入量，并根据皮带停开时间及上料时长推测料仓是否“欠料”或“满仓”，将相关状态提示给当班操作人员。
（二） 工艺参数管控
矿渣粉生产过程中所能采集的工艺参数包括上料量、电机轴承温度、主排风机温度、立磨机震动幅度、收尘器压差和磨机进口压差等。工艺参数管控模块负责判断工艺参数与实际值偏差，并给出提示或报警，规范操作行为，分析工艺技术标准的执行率。
（三） 生产能源管控
生产能源管控模块包括煤气消耗管控和立磨机电耗管控两个子模块。其中煤气管控消耗子模块可通过煤气速率的变化，形成煤气变化趋势图，统计分析煤气消耗情况，跟踪影响煤气消耗的关联要素。立磨机电耗管控子模块自动采集立磨机电量，计算出立磨机的电耗，分析影响耗电量的主要因素，并对比横班耗电量差异，改善技术技能，提高生产管理水平。
（四） 生产运行记录
生产运行记录模块定期记录以下参数信息：1、立磨机出入口温度、压力、压差；立磨机主电机温度、振动、电量；料层厚度；研磨压力、溜槽风道温度、入口热风温度；磨辊润滑油温；主减速机润滑油温；2、主排风机电流、轴承温度、绕组温度、变频频率；3、热风炉煤气压力、流量、出口温度、炉内温度、助燃风机转速；4、选粉机电流、轴承温度、绕组温度；5、收尘器温度、压力、压差；6、外循环斗提电流、成品斗提电流。
（五） 生产报表管理
生产报表包括班组8小时报表、一期二期24小时报表和主要设备运行时间报表三种。班组8小时报表统计信息包括班产量，电和煤气单耗及其他生产工艺参数等；一期二期24小时报表根据系统基础数据按固定格式生成生产24小时报表；主要设备运行时间报表采集主要设备每天的运行时间（设备的停开机时长），并形成相应的曲线。
（六） 矿渣粉质量管理
矿渣粉质量管理模块包括小时出磨质量台账、进厂水渣含水量台账、入磨水渣含水量台账、出磨粉活性检验、出厂粉数据检测、矿渣粉质量分析等功能和模块。
二、设备管理子系统
设备管理子系统以标准化作业的设备管理模式为原则，通过对设备管理业务流程的优化整合，固化设备管理的各项业务流程，加强公司内部资产的管理，提高设备综合利用效率，提高对设备故障隐患的预防和预警能力，降低设备故障率，减低设备停机率，确保主要设备安全运行、稳定可靠运行。根据模块功能的不同，可以将设备管理子系统分割为下面的几个软件功能模块。
（一） 设备编码管理
设备编码管理模块根据编码规则生成设备编码，实现设备编码标准化。
（二） 设备电子档案管理
每个设备档案信息由多个部分组成，主要包括以下内容：1、设备基本信息，包括原有设备代号，以及设备名称、规格型号、设备编码、设备类型、设备标识、功率、生产厂商、供应商等固有属性；2、设备外观图像，以图片形式展示的设备外观形状，保证用户在面对各种不同设备时可以通过照片影像对设备有一个准确的了解；3、设备相关维修、保养、检修和巡检计划，以及故障处理记录；4、设备文档：关联查询设备相关文档。
（三） 设备状态管理
设备状态管理包含作业线停机信息管理、设备参数异常管理两部分内容。1、设备停开机管理：包含了设备连续停机和开机时长，累计停机和开机时长以及停机原因；2、根据系统采集到的设备参数数据，设定参数报警，及时推送异常信息，发现并消除潜在的设备隐患，生成设备异常信息表。
（四） 巡检管理
巡检方式采用二维码与GPS相结合：1、二维码方式：移动终端会自动调用扫描二维码软件，扫描出的信息包括设备主信息、当前时间、巡检员，巡检过程中可上传图片，数据信息会自动传输到PC端的对应功能模块里；2、GPS定位：客户端软件在提交设备巡检数据时，通过GPS获取当前位置并对数据进行分析后，上传设备当前位置的经纬度信息。巡检管理模块还包括巡检点管理、巡检计划管理、巡检记录管理和巡检计划考核等模块。
（五） 设备检修管理
设备检修管理模块分为临时检修、计划定修和计划大修几个模块。
（六） 设备异常故障管理
设备异常故障管理模块包括设备异常查询、设备故障登记、设备故障处理、设备故障分析、设备故障整改处理等功能模块。
（七） 设备维修保养管理
设备维修保养管理模块根据维修保养周期自动生成维修保养计划。
三、结语
矿渣粉生产管理信息系统打通了人、设备、系统之间的关系，能解决以往的“碎片化管理”的弊端，实现全局感知，让管理人员更了解现场和岗位职责，实现过程控制监督，提高现场执行力和异常情况反应速度。矿渣粉生产管理信息系统的建设可以整合与生产有关的各应用管理系统，为相关企业未来各类信息系统建设奠定良好的基础。
作者单位：南京南钢嘉华新型建材有限公司