数字化转型下的建材工业智能化
建材工业是国民经济的重要基础原材料工业,建材制造业的发展水平高低已成为衡量中国建材工业在国际建材发展中的地位和竞争力的重要标志。
建材工业作为中国重要的基础原材料工业,也是传统的工业行业,近年来也在智能制造领域进行了尝试和探索。经过几年的建设,部分建材子行业如新型干法水泥生产线、玻璃生产线的自动化控制系统已达到国际先进水平;一些集团企业实现了对集团分布在全国各地的生产线的生产调度和现场监控;浮法玻璃生产技术和电气自动化水准已经有了较大的提高,国内浮法玻璃企业通过自动控制技术、信息技术、网络技术实现了原料配料控制系统、三大热工(熔窑、锡槽、退火窑)的分布式控制,提高了窑炉的熔化效率、玻璃质量,延长了窑龄、降低了能耗;已有建材企业应用了EMS,建立能源管理中心,通过利用自动控制、计算机网络和数字化计量技术,加强对水、电、煤、气等主要能源的实时监测、精确控制和集约利用,进一步提高了能源设备、能源计划、能源平衡、能源预测等方面管理水平。
但是我国建材制造业发展不平衡、不充分的矛盾也十分突出,除少数产业的技术装备与生产制造水平已进入世界前列外,大多数行业的一些核心技术装备还处于追赶或并行的阶段。改革开放以来,特别是进入21世纪以来,尽管我国建材工业取得了长远的发展和进步,但是长期以来积累的发展不平衡、不充分矛盾日益凸显,具体表现如下:
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1、资源、能源、环保与可持续发展约束不断加剧
随着建材工业资源、能源、环保问题的日益凸显,如何加大主要耗能、耗材设备和工艺流程的信息化改造,建立健全资源能源综合利用效率监测和评价体系,提升资源能源供需双向调节水平,及健全主要污染物排放监测和固体废弃物综合利用信息管理系统,完善污染治理监督管理体系是现阶段的主要问题。
2、信息感知与集成能力缺失,车间智能监控能力不足
建材工业主要产品生产具有连续、流程化和能源资源消耗性的特征,因其生产流程的复杂性和生产环境的危险性,如何通过信息数据采集实现原燃材料的成分分析和精准计量、设备和生产过程稳定性运行、各种原材料、能源、工艺参数等各类生产数据的集成应用的智能化生产,是目前亟需解决的重要问题。
3、建材装备互联互通能力需提升
建材工业的生产过程具有连续性、流程性的特点,但国内建材设备互联互通标准缺失,与国外相比仍有较大差距,容易形成信息孤岛,设备的互联互通能力有待进一步提升。
4、生产过程复杂,产品质量存在波动
建材行业的生产过程复杂导致加工精度难以把控,生产效率普遍较低。如何结合现有智能化生产手段,建立数字化、智能化的生产过程管理系统,根据数据的采集情况可在系统中增加数据分析系统,计算得到最优化的参数值,帮助提高加工精度和生产效率。
5、生产工艺落后,产品质量存在波动
建材工业起步较早,是国民经济的重要基础产业,但发展比较缓慢,生产工艺比较落后,又因为受到原材料价格、质量波动等因素的影响,产品质量会存在波动。
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6、生产成本日益增加,企业运营压力增大
建材工业的生产要素价格上涨,外部约束日益趋紧。2017年以来,煤炭、天然气、纯碱等大宗燃原料价格上涨明显,环保督查力度加大,建材企业为还“欠账”实现达标排放,必须增加投入进行节能减排等专项技术改造,也增大了企业的运营压力。
这些问题该如何解决呢?该朝哪个方向努力呢?
1、智能工厂——继续推进建材工业企业生产过程监控和数据采集,继续开展面向建材行业的智能工厂通用模型研究,促进数字化设备、传感器等在线监控检测设备的使用。
2、数字化车间——建成若干数字化车间,继续推进建材工业企业生产过程监控和数据采集。
3、数字化产线——推进对高危化学品的信息集成和生产监控,建材设备的互联互通能力建设。
4、研发方面——促进建材工业工厂建造共性技术研发及应用。
5、生产方面——围绕关键工艺环节的需求,推动开发一批新的智能制造装备或生产线提升国产装备与工业软件应用的普适性,促进建材工业生产数据采集与分析能力建设,提高生产效率和质量,降低生产成本。
6、物流方面——进一步实现数字化智能化仓储物流方案,降低仓储物流,提高效率。