探索纺织化学品行业“智能”新模式——传化化学智能工厂实践之路

导语:以数字化工厂建设为起点融合新技术应用以未来工厂规划为引导在总体架构下进行按场景化建设的思想覆盖工厂全业务全要素逐步形成传化化学智能工厂应用场景建设的实践之路

近年来,浙江传化化学集团(以下简称“传化化学”)始终以企业数字化转型、高质量发展为目标,努力践行、深耕行业、引领产业,矢志不移地坚持智能制造在企业战略发展的重要地位,在纺织化学品业务领域不断探索符合传化智能工厂建设的新模式。


自 2017 年以来,通过年产 27 万吨高端纺织化学品项目建设,传化化学致力于建设智能工厂的探索,希望率先在纺织化学品领域内建立从智能技术、智能产品、智能服务到智能制造的智能新生态,引领行业绿色可持续发展。企业智能工厂建设基于公司整体智能制造规划,以数字化工厂建设为起点,融合新技术应用,以未来工厂规划为引导,在总体架构下进行按场景化建设的思想,覆盖工厂全业务、全要素,逐步形成传化化学智能工厂应用场景建设的实践之路。


目前,传化化学大江东基地智能工厂已开展多项应用场景的建设,如危化品全流程管控、生产管控、批次生产、安全管理、环保管理、智能物流、5G 智能应用等。


蓝图:建设纵横集成的智能工厂


传化化学智能制造按照“总体规划、分步实施”的策略,通过物联网技术、5G、自动化技术、信息化系统加强企业人与人之间、人与机器之间、机器与机器之间以及服务与服务之间能够互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。

图 1 传化化学大江东智能工厂建设全要素


结合公司数字化转型战略,在装备自动化和业务数字化基础上,融合未来工厂、灯塔工厂关键建设要素,提出传化化学“智能工厂”建设蓝图规划:坚持以安全环保为底线,以生产执行为主线,持续推进装备自动化水平提高,积累并拓展业务数字化建设,以数字化工厂建设为基石,以未来工厂建设导则为参考,以单一灯塔工厂用例建设为指引,融合适用大江东基地业务场景的创新智能工厂架构。同时,以精益、卓越运行体系为基础,通过链群、驱动、升级、复制建设,实现系统能力和运营能力的提升;同步开展数据治理,做好系统的结构化复制,在产业层面具备互联特性。


场景一:危化品全流程建设


生产基地存在多种危化品及罐区危险品物料,传化化学大江东基地智能工厂通过危品全过程管理,可对采购、运输、储存、使用、尾料等环节实现过程管理,比如运输提前预约、进厂前检查、进门后安全措施处理、卸料控制等按不同阶段进行安全检查处理,从人、机、料、法、环五个方面按不同维度进行全面检查控制,从而降低危化品运输、存储、使用等环节的风险,实现对公司危化品进行全面安全管控。


通过危化品全过程管控,能够实现四方面价值效果:一是巩固了危化品管理的安全性和可靠性,增加了人员对危险品管理的可操控性;二是平均每车减少 5 分钟厂内滞留时间,平均每张订单操作减少 10—15 分钟;三是对危化品库存系统超量报警进行控制,对存储环境实施监控,以电脑代替人工,时刻关注仓库;四是把危化品零头料寄存账务和实时账务结合,避免因无账物导致的过量存储。

图 2 传化化学智能工厂规划蓝图


场景二:生产系统应用建设


生 产 环 节 采 购“ERP-MES-BATCHDCS”建设思路,构建“生产调度—批次管控—过程执行—统计分析—生产实时监控”的业务管控闭环,提升间隙环节的自动化程度,减少人工操作。通过集成互联,满足生产实时监控、数据采集与统计分析需要。实时一体化管控,打通生产上下游,批次信息全过程跟踪,包括计划数据、工艺数据、质量数据、物料流转及库存数据、生产步骤数据等,做到从原料到产品,批次全过程追溯。实时管控生产执行各环节标准规范,减少批次差异,更好地保障批生产过程连续性,整体自动化程度得到明显提升。

图 3 大江东危化品管理全流程场景


通 过 MES 和 BATCH 系统协作, 实 现规范的自动化生产、多品种的灵活切换,可与 SAP 同步领料、投料、产出、完工数据等。

图 4 大江东生产执行全流程场景


该模式适用于多产品、多批次、多装置的生产,降低产品切换带来的复杂度;并且严格按配方生产,减少内外操作,有效防止错投、漏投、多投少投,或未检放料的情形。通过标准化生产作业管控,提高质量一次性合格率,提高人均批次生产效率,缩小批次质量差异,实现系统批次运行记录可视化、可追溯。


通过生产执行管控,能够实现六方面价值效果:一是完整记录生产批次信息,包括批次号、工艺操作、检化验数据、投料数据等,用于批次数据分析;二是批控软件统一执行配方,粉料输送系统现场无需再人工录入批次号和配方名,批次号和配方名由 MES 系统统一管控;三是通过对生产物料的监控管理,加快物料的周转率,减少不良品、积压品、零头料等车间物料呆滞,实现集中管理和定向处理;四是生产防错,实现人工步 PDA 操作提示,物料管控校验,自动步批控严格执行自动控制;五是提供反应釜清洗记录,使操作工了解反应釜残留物流情况,防止混料,确保质量稳定性;六是工艺参数分析 /SPC 分析,批次生产数据的管理分析,助力降低产品的不良品率,使得产品品质更加可控。

图 5 大江东 5G 应用场景设计


场景三:5G 应用建设


通过 5G、边缘计算、工业互联网云平台、高精度定位,以及服务于大江东生产基地的综合管控一体化平台,构建基于生产基地的几大业务场景应用,建立集安全、生产、环保、应急、指挥和通信于一体的,融合生产运营管控中心、安全环保监控中心、应急联动指挥中心等职能的,能够实现企业各业务的监控、管控、协同的一体化综合信息系统。


在“5G+”视频检测的功能上,结合报警中心加强对生产、安全、作业方面的层层管控,能够迅速地识别各类相关风险并且可以进行预警,大大提升基地运营水平和安全管控效率。

通过 5G 等新技术应用,能够实现六方面价值效果:


一是通过增加后端智能分析功能,能够使用摄像头对人员进行智能识别,包括对是否佩戴工帽、是否穿戴劳保用品进行分析,实现分析报警;在增加布控摄像头的基础上,增配移动摄像头,对特殊作业进行监察,对异常情况进行报警提醒。


二是危化品仓库与罐区通过使用热成像照相机进行监控,便于管理者从温感视角观察物料存放安全情况及储量。罐区“整体视频+ 地图 + 具体视频”场景,便于问题发现及调度。


三是将大江东生产基地全厂及周边监控视频整体接入系统,画面支持画中画显示“AR 云视”,高空实时视频作为地图资源,虚拟标签标记,切换快速;装卸场地、来车卸料时系统响应提醒并联动监控;槽罐车卸料监控过程全程录制,异常情况予以抓拍推送报警。


四是烟火探测用来检测目前基地的生产车间、罐区、危化品仓库的烟火情况,能够识别并报警;太阳能摄像头能够进行排污口视频分析,监测污水排放口的水质、色光、悬浮物等,进行异常预警。


五是生产作业过程联动摄像头内外操协同,譬如:是否在投料,投料是否完毕、干净,所需要开启的手动阀是否正在按要求在开启等,可对现场生产作业,内外操联动监护。反应釜(视镜)视频监控和视频分析尝试。


六是对关键设备进行视频巡检,实时监测高压配电房、变压器母线刀开关接线处温度巡检,连接螺栓温度巡检。


作者:浙江传化化学集团 吴立斌 马晓东 丁 伟 於伟刚

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