探索紡織化學(xué)品行業(yè)“智能”新模式
——傳化化學(xué)智能工廠實(shí)踐之路

文｜吳立斌 馬曉東 丁 偉 於偉剛

近年來，浙江傳化化學(xué)集團(tuán)（以下簡稱“傳化化學(xué)”）始終以企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，努力踐行、深耕行業(yè)、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)，矢志不移地堅(jiān)持智能制造在企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的重要地位，在紡織化學(xué)品業(yè)務(wù)領(lǐng)域不斷探索符合傳化智能工廠建設(shè)的新模式。

自2017年以來，通過年產(chǎn)27萬噸高端紡織化學(xué)品項(xiàng)目建設(shè)，傳化化學(xué)致力于建設(shè)智能工廠的探索，希望率先在紡織化學(xué)品領(lǐng)域內(nèi)建立從智能技術(shù)、智能產(chǎn)品、智能服務(wù)到智能制造的智能新生態(tài)，引領(lǐng)行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。企業(yè)智能工廠建設(shè)基于公司整體智能制造規(guī)劃，以數(shù)字化工廠建設(shè)為起點(diǎn)，融合新技術(shù)應(yīng)用，以未來工廠規(guī)劃為引導(dǎo)，在總體架構(gòu)下進(jìn)行按場景化建設(shè)的思想，覆蓋工廠全業(yè)務(wù)、全要素，逐步形成傳化化學(xué)智能工廠應(yīng)用場景建設(shè)的實(shí)踐之路。

目前，傳化化學(xué)大江東基地智能工廠已開展多項(xiàng)應(yīng)用場景的建設(shè)，如危化品全流程管控、生產(chǎn)管控、批次生產(chǎn)、安全管理、環(huán)保管理、智能物流、5G智能應(yīng)用等。

圖1 傳化化學(xué)大江東智能工廠建設(shè)全要素

藍(lán)圖：建設(shè)縱橫集成的智能工廠

傳化化學(xué)智能制造按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施”的策略，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G、自動(dòng)化技術(shù)、信息化系統(tǒng)加強(qiáng)企業(yè)人與人之間、人與機(jī)器之間、機(jī)器與機(jī)器之間以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端到端的高度集成。

結(jié)合公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，在裝備自動(dòng)化和業(yè)務(wù)數(shù)字化基礎(chǔ)上，融合未來工廠、燈塔工廠關(guān)鍵建設(shè)要素，提出傳化化學(xué)“智能工廠”建設(shè)藍(lán)圖規(guī)劃：堅(jiān)持以安全環(huán)保為底線，以生產(chǎn)執(zhí)行為主線，持續(xù)推進(jìn)裝備自動(dòng)化水平提高，積累并拓展業(yè)務(wù)數(shù)字化建設(shè)，以數(shù)字化工廠建設(shè)為基石，以未來工廠建設(shè)導(dǎo)則為參考，以單一燈塔工廠用例建設(shè)為指引，融合適用大江東基地業(yè)務(wù)場景的創(chuàng)新智能工廠架構(gòu)。同時(shí)，以精益、卓越運(yùn)行體系為基礎(chǔ)，通過鏈群、驅(qū)動(dòng)、升級(jí)、復(fù)制建設(shè)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能力和運(yùn)營能力的提升；同步開展數(shù)據(jù)治理，做好系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化復(fù)制，在產(chǎn)業(yè)層面具備互聯(lián)特性。

圖2 傳化化學(xué)智能工廠規(guī)劃藍(lán)圖

圖3 大江東危化品管理全流程場景

圖4 大江東生產(chǎn)執(zhí)行全流程場景

場景一：危化品全流程建設(shè)

生產(chǎn)基地存在多種危化品及罐區(qū)危險(xiǎn)品物料，傳化化學(xué)大江東基地智能工廠通過危化品全過程管理，可對(duì)采購、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用、尾料等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)過程管理，比如運(yùn)輸提前預(yù)約、進(jìn)廠前檢查、進(jìn)門后安全措施處理、卸料控制等按不同階段進(jìn)行安全檢查處理，從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面按不同維度進(jìn)行全面檢查控制，從而降低危化品運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用等環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公司危化品進(jìn)行全面安全管控。

通過危化品全過程管控，能夠?qū)崿F(xiàn)四方面價(jià)值效果：一是鞏固了危化品管理的安全性和可靠性，增加了人員對(duì)危險(xiǎn)品管理的可操控性；二是平均每車減少5分鐘廠內(nèi)滯留時(shí)間，平均每張訂單操作減少10—15分鐘；三是對(duì)危化品庫存系統(tǒng)超量報(bào)警進(jìn)行控制，對(duì)存儲(chǔ)環(huán)境實(shí)施監(jiān)控，以電腦代替人工，時(shí)刻關(guān)注倉庫；四是把危化品零頭料寄存賬務(wù)和實(shí)時(shí)賬務(wù)結(jié)合，避免因無賬物導(dǎo)致的過量存儲(chǔ)。

場景二：生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用建設(shè)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)采購“ERP-MES-BATCHDCS”建設(shè)思路，構(gòu)建“生產(chǎn)調(diào)度—批次管控—過程執(zhí)行—統(tǒng)計(jì)分析—生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控”的業(yè)務(wù)管控閉環(huán)，提升間隙環(huán)節(jié)的自動(dòng)化程度，減少人工操作。通過集成互聯(lián)，滿足生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)分析需要。實(shí)時(shí)一體化管控，打通生產(chǎn)上下游，批次信息全過程跟蹤，包括計(jì)劃數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、物料流轉(zhuǎn)及庫存數(shù)據(jù)、生產(chǎn)步驟數(shù)據(jù)等，做到從原料到產(chǎn)品，批次全過程追溯。實(shí)時(shí)管控生產(chǎn)執(zhí)行各環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，減少批次差異，更好地保障批生產(chǎn)過程連續(xù)性，整體自動(dòng)化程度得到明顯提升。

通過MES和BATCH系統(tǒng)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)規(guī)范的自動(dòng)化生產(chǎn)、多品種的靈活切換，可與SAP同步領(lǐng)料、投料、產(chǎn)出、完工數(shù)據(jù)等。該模式適用于多產(chǎn)品、多批次、多裝置的生產(chǎn)，降低產(chǎn)品切換帶來的復(fù)雜度；并且嚴(yán)格按配方生產(chǎn)，減少內(nèi)外操作，有效防止錯(cuò)投、漏投、多投少投，或未檢放料的情形。通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)作業(yè)管控，提高質(zhì)量一次性合格率，提高人均批次生產(chǎn)效率，縮小批次質(zhì)量差異，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)批次運(yùn)行記錄可視化、可追溯。

通過生產(chǎn)執(zhí)行管控，能夠?qū)崿F(xiàn)六方面價(jià)值效果：一是完整記錄生產(chǎn)批次信息，包括批次號(hào)、工藝操作、檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)、投料數(shù)據(jù)等，用于批次數(shù)據(jù)分析；二是批控軟件統(tǒng)一執(zhí)行配方，粉料輸送系統(tǒng)現(xiàn)場無需再人工錄入批次號(hào)和配方名，批次號(hào)和配方名由MES系統(tǒng)統(tǒng)一管控；三是通過對(duì)生產(chǎn)物料的監(jiān)控管理，加快物料的周轉(zhuǎn)率，減少不良品、積壓品、零頭料等車間物料呆滯，實(shí)現(xiàn)集中管理和定向處理；四是生產(chǎn)防錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)人工步PDA操作提示，物料管控校驗(yàn)，自動(dòng)步批控嚴(yán)格執(zhí)行自動(dòng)控制；五是提供反應(yīng)釜清洗記錄，使操作工了解反應(yīng)釜?dú)埩粑锪髑闆r，防止混料，確保質(zhì)量穩(wěn)定性；六是工藝參數(shù)分析/SPC分析，批次生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理分析，助力降低產(chǎn)品的不良品率，使得產(chǎn)品品質(zhì)更加可控。

圖5 大江東5G應(yīng)用場景設(shè)計(jì)

場景三：5G應(yīng)用建設(shè)

通過5G、邊緣計(jì)算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、高精度定位，以及服務(wù)于大江東生產(chǎn)基地的綜合管控一體化平臺(tái)，構(gòu)建基于生產(chǎn)基地的幾大業(yè)務(wù)場景應(yīng)用，建立集安全、生產(chǎn)、環(huán)保、應(yīng)急、指揮和通信于一體的，融合生產(chǎn)運(yùn)營管控中心、安全環(huán)保監(jiān)控中心、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮中心等職能的，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)各業(yè)務(wù)的監(jiān)控、管控、協(xié)同的一體化綜合信息系統(tǒng)。

在“5G+”視頻檢測(cè)的功能上，結(jié)合報(bào)警中心加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)、安全、作業(yè)方面的層層管控，能夠迅速地識(shí)別各類相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)并且可以進(jìn)行預(yù)警，大大提升基地運(yùn)營水平和安全管控效率。

通過5G等新技術(shù)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)六方面價(jià)值效果：一是通過增加后端智能分析功能，能夠使用攝像頭對(duì)人員進(jìn)行智能識(shí)別，包括對(duì)是否佩戴工帽、是否穿戴勞保用品進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)分析報(bào)警；在增加布控?cái)z像頭的基礎(chǔ)上，增配移動(dòng)攝像頭，對(duì)特殊作業(yè)進(jìn)行監(jiān)察，對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警提醒。二是危化品倉庫與罐區(qū)通過使用熱成像照相機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，便于管理者從溫感視角觀察物料存放安全情況及儲(chǔ)量。罐區(qū)“整體視頻+地圖+具體視頻”場景，便于問題發(fā)現(xiàn)及調(diào)度。三是將大江東生產(chǎn)基地全廠及周邊監(jiān)控視頻整體接入系統(tǒng)，畫面支持畫中畫顯示“AR云視”，高空實(shí)時(shí)視頻作為地圖資源，虛擬標(biāo)簽標(biāo)記，切換快速；裝卸場地、來車卸料時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)提醒并聯(lián)動(dòng)監(jiān)控；槽罐車卸料監(jiān)控過程全程錄制，異常情況予以抓拍推送報(bào)警。四是煙火探測(cè)用來檢測(cè)目前基地的生產(chǎn)車間、罐區(qū)、危化品倉庫的煙火情況，能夠識(shí)別并報(bào)警；太陽能攝像頭能夠進(jìn)行排污口視頻分析，監(jiān)測(cè)污水排放口的水質(zhì)、色光、懸浮物等，進(jìn)行異常預(yù)警。五是生產(chǎn)作業(yè)過程聯(lián)動(dòng)攝像頭內(nèi)外操協(xié)同，譬如：是否在投料，投料是否完畢、干凈，所需要開啟的手動(dòng)閥是否正在按要求在開啟等，可對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)，內(nèi)外操聯(lián)動(dòng)監(jiān)護(hù)。反應(yīng)釜（視鏡）視頻監(jiān)控和視頻分析嘗試。六是對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行視頻巡檢，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓配電房、變壓器母線刀開關(guān)接線處溫度巡檢，連接螺栓溫度巡檢。