混凝土攪拌站的智控技術(shù)及生產(chǎn)質(zhì)量分析

王世雄

（山東千建工程機械有限公司，山東 濟南 250400）

0 引言

混凝土是道路橋梁以及房地產(chǎn)建設(shè)中不可或缺的材料，以房地產(chǎn)建設(shè)為例，工程項目中應(yīng)用到的混凝土材料占比高達30%～70%。伴隨房地產(chǎn)行業(yè)以及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴大，混凝土市場需求與日俱增，這對于混凝土攪拌站而言既是發(fā)展機遇同時也是潛在挑戰(zhàn)，攪拌站方面需要把握時代脈絡(luò)，不斷提升混凝土攪拌站的智能化水平，優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量，推進高質(zhì)量發(fā)展。

1 混凝土攪拌站概況

混凝土攪拌站主要負(fù)責(zé)混凝土貯料、配料和物料稱量、卸料等作業(yè)，包括攪拌機、料倉以及秤等構(gòu)成部分，系統(tǒng)相對較為復(fù)雜。傳統(tǒng)的混凝土攪拌往往為單擊類型混凝土攪拌站，由建筑工地自產(chǎn)自用，但隨著新時期房地產(chǎn)建設(shè)以及基礎(chǔ)工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，混凝土用量需求有所增加，相關(guān)建筑單位對混凝土的配比精度和整體性能提出了更高要求，因此，新時期的混凝土攪拌站也必須有所創(chuàng)新。近幾年來，智能控制技術(shù)為混凝土攪拌站注入了新鮮血液，通過應(yīng)用可以靈活編程、抗干擾性強的智能化基本控制設(shè)備，混凝土攪拌站各項基本工作能夠得到精準(zhǔn)落實[1]。整體來說，混凝土攪拌站的智控技術(shù)以及生產(chǎn)質(zhì)量管理是攪拌站的未來發(fā)展趨勢，相關(guān)管理人員必須引起高度重視。圖1為混凝土攪拌站。

圖1 混凝土攪拌站

2 混凝土攪拌站智控技術(shù)分析

影響混凝土質(zhì)量的因素較多，包括材料因素、工藝因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素以及人員因素，而每一種因素又涵蓋諸多細(xì)節(jié)問題，如材料因素可能包括凝膠材料、外加劑、骨料等，而工藝因素可能包括攪拌方式、攪拌時間以及泵送方式等，管理起來相對較為復(fù)雜。結(jié)合現(xiàn)階段混凝土攪拌站發(fā)展情況來看，有部分?jǐn)嚢枵净诨ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)展開混凝土生產(chǎn)控制，構(gòu)建智能制造模式及體系。該體系以信息物理系統(tǒng)為核心，將設(shè)備、物流、人員以及信息網(wǎng)絡(luò)深度融合，形成了多種生產(chǎn)要素相互關(guān)聯(lián)的綜合平臺。如此一來，各生產(chǎn)要素之間能夠?qū)崿F(xiàn)自動的信息傳遞和實時的信息共享，而攪拌站管理人員則可以實現(xiàn)對混凝土生產(chǎn)的全周期管理。以下將簡要分析混凝土生產(chǎn)流程中智控技術(shù)的具體應(yīng)用。圖2為混凝土攪拌站智能控制系統(tǒng)。

圖2 混凝土攪拌站智能控制系統(tǒng)

2.1 原材料進場管理

基于信息物理系統(tǒng)，混凝土攪拌站管理人員可以開展系統(tǒng)化的原材料進場管理工作，保障材料進場與試驗數(shù)據(jù)的協(xié)同性。在混凝土生產(chǎn)與攪拌過程中，多個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生材料質(zhì)量數(shù)據(jù)，因而混凝土攪拌站若想展開科學(xué)管理，就必須保障高效的數(shù)據(jù)識別采集以及精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析優(yōu)化[2]。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理模式下，混凝土攪拌站普遍通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集地磅計量裝置和工藝點的數(shù)據(jù)，將其上傳至基于信息物理系統(tǒng)而搭建的量衡計量系統(tǒng)。如此一來，財務(wù)系統(tǒng)可以直接獲得混凝土原材料的進場數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上制作會計憑證，而采購部門、計量部門、質(zhì)檢部門以及財務(wù)部門也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，形成均衡的流程管理模式以及完善的監(jiān)督機制。除此以外，智能化和自動化是現(xiàn)階段混凝土攪拌站系列作業(yè)發(fā)展的主要方向，隨著信息物理系統(tǒng)與混凝土攪拌站智控工作的不斷深入融合，進場物資計量數(shù)據(jù)、實時生產(chǎn)消耗數(shù)據(jù)采集自動化水平將會不斷提升，最終混凝土攪拌站將有望搭建集原材料購入、生產(chǎn)、運輸以及管理為一體的計量數(shù)據(jù)體系，從而有效消除傳統(tǒng)模式中人為因素對數(shù)據(jù)處理精度的干擾，從根源上杜絕違規(guī)操作可能。值得注意的是，包括砂石料、水泥、外加劑等混凝土材料在內(nèi)的進場數(shù)據(jù)會被智能傳送到數(shù)據(jù)中心，這也就意味著混凝土攪拌站不必再采用傳統(tǒng)的離線式計量和結(jié)算模式，從某種角度來說，根除了企業(yè)質(zhì)量管理、財務(wù)結(jié)算以及成本控制的弊端，更加契合行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需要。在后續(xù)系統(tǒng)創(chuàng)新及優(yōu)化過程中，有關(guān)人員應(yīng)不斷完善原材料自動取樣提醒及控制機制，在材料過磅環(huán)節(jié)設(shè)置數(shù)據(jù)平臺取樣控制點，盡可能基于作業(yè)需求，制定原材料供應(yīng)的客觀評價體系，保證進場材料質(zhì)量評價的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)取樣的可追溯性[3]。

2.2 制定生產(chǎn)管理對策

隨著混凝土攪拌站創(chuàng)新改革的不斷深化，基于信息物理系統(tǒng)的混凝土智能生產(chǎn)單元已經(jīng)較為完備，形成了智能混凝土生產(chǎn)過程系統(tǒng)。客觀來說，該系統(tǒng)在當(dāng)前階段的混凝土攪拌站生產(chǎn)管理中屬于核心系統(tǒng)，與攪拌站中其他系統(tǒng)如生產(chǎn)系統(tǒng)、材料倉儲系統(tǒng)、實驗室系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)等高度集成，相互關(guān)聯(lián)，在一定程度上提升了混凝土生產(chǎn)的異常識別能力和抗干擾能力。一旦監(jiān)測到混凝土生產(chǎn)流程存在異常將會自我診斷、自動預(yù)警，并及時將異常信息反饋給相關(guān)管理人員，以便人員作出應(yīng)急響應(yīng)。對于混凝土攪拌站的智控技術(shù)，有部分人員存在一種錯誤認(rèn)知，認(rèn)為該模式徹底改變了攪拌站現(xiàn)有的自身質(zhì)量體系，必須徹底拋棄現(xiàn)階段的攪拌站控制系統(tǒng)。但事實并非如此，混凝土攪拌站智控技術(shù)以既有控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，同時將數(shù)據(jù)輸出后運用，整合網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)與裝置物理系統(tǒng)的信息及指令，從而最終達到對裝置的運行控制。在混凝土攪拌站制定生產(chǎn)決策的過程中，攪拌站管理者可以參考相關(guān)數(shù)據(jù)，確保決策的合理性與可執(zhí)行性。

2.3 在線監(jiān)控生產(chǎn)過程

目前混凝土攪拌站信息物理系統(tǒng)集成以太接口和VPN接口，因此不僅可以對生產(chǎn)過程實現(xiàn)數(shù)字化控制，同時可以高效率處理數(shù)字信號和模擬量信號，便于管理者以及相關(guān)負(fù)責(zé)人員對混凝土生產(chǎn)過程在線實時監(jiān)控。具體來說，該智控技術(shù)優(yōu)勢在于以下幾方面：首先，相關(guān)工作人員只需手持移動終端設(shè)備，就可以結(jié)合具體需求查看具體某一天、某一時段的現(xiàn)場澆筑情況監(jiān)控信息，判斷原材料的存儲量和消耗量，妥善安排原材料的采購以及管理等工作。其次，通過實時監(jiān)控混凝土生產(chǎn)過程，可以在一定程度上突破傳統(tǒng)混凝土攪拌生產(chǎn)模式中的監(jiān)管瓶頸，實現(xiàn)全周期的生產(chǎn)監(jiān)控，確保混凝土攪拌站智控工作可以覆蓋到混凝土配料、骨料輸送、投料、攪拌、卸料等各項工作。通常情況下，系統(tǒng)在線監(jiān)控還會生成混凝土生產(chǎn)效率分析圖，相關(guān)管理人員可以結(jié)合該模型分析生產(chǎn)過程中的質(zhì)量偏差和性能偏差，及時對現(xiàn)場澆注點、生產(chǎn)狀態(tài)、運輸車輛等展開調(diào)整，切實提升混凝土生產(chǎn)和攪拌效率[4]。

3 混凝土攪拌站生產(chǎn)質(zhì)量控制策略

3.1 加速產(chǎn)業(yè)升級

從可持續(xù)發(fā)展角度來看，加快產(chǎn)業(yè)升級已然是混凝土攪拌站發(fā)展的必然出路。根據(jù)國家發(fā)改委所出臺的關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)的相關(guān)文件，混凝土行業(yè)發(fā)展必須側(cè)重關(guān)注行業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品性能，以生產(chǎn)綠色化、管理運行智能化、產(chǎn)品高級化為生產(chǎn)目標(biāo)。基于這一要求，混凝土攪拌站需要以創(chuàng)新為驅(qū)動力，促進生產(chǎn)工藝改良、生產(chǎn)設(shè)備改進，將大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等應(yīng)用于混凝土攪拌站生產(chǎn)，質(zhì)量控制，提升智能化管理水平，力爭為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多機遇。

3.2 打造高水平現(xiàn)場混凝土攪拌站

隨著混凝土市場需求的不斷變動，大型現(xiàn)場混凝土攪拌站研發(fā)和建設(shè)成為大勢所趨。事實上，現(xiàn)階段現(xiàn)場混凝土攪拌站配置已經(jīng)相對較為完備，采取整體模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)備安裝調(diào)試難度系數(shù)較低，工程化和自動化程度高。具體來說，在現(xiàn)場混凝土攪拌站中，企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)往往采用大容量主機，同時配備防粘軸技術(shù)、液壓卸料技術(shù)等，技術(shù)較為先進。與此同時，現(xiàn)場混凝土攪拌站配備具有暫存功能的主機接料斗，這可以在一定程度上保障混凝土生產(chǎn)效率[5]。除此以外，其配備的智能控制系統(tǒng)采用PLC控制技術(shù)，具有較高計量精度，同時可以保障相關(guān)機械設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)、穩(wěn)定操作。最后，大量實踐研究表明，現(xiàn)場混凝土攪拌站具有更優(yōu)良的環(huán)保特性，可以整體包裝、主動收塵，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。而在現(xiàn)有水平上，混凝土攪拌站需要對市場需求展開深層次分析，結(jié)合城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)建設(shè)等不同行業(yè)要求，提升攪拌站生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)代化水準(zhǔn)，從而在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢。

3.3 提升智能化管理水平

混凝土攪拌站為客戶提供包括混凝土與瀝青在內(nèi)的多種產(chǎn)品，客戶滿意度對于企業(yè)發(fā)展具有重要意義。因此，混凝土攪拌站方面必須充分重視客戶需求，立足發(fā)展提升混凝土生產(chǎn)與質(zhì)量管理智能化水平，推動信息技術(shù)與混凝土攪拌工作的融合更加深入。縱觀整個行業(yè)，部分混凝土攪拌站已經(jīng)開始相繼創(chuàng)建無人化值守模式，通過在廠房內(nèi)配置現(xiàn)代化設(shè)備，借助數(shù)字化和信息化系統(tǒng)操控設(shè)備運行，從而降低混凝土攪拌站對人力資源的依賴，實現(xiàn)廠房無人化以及控制少人化生產(chǎn)。而且，有部分混凝土攪拌站已經(jīng)開始嘗試在各項生產(chǎn)流程中應(yīng)用智能化管理技術(shù)，以廢棄物處理為例，攪拌站方面不斷提升污水處理智能化水準(zhǔn)，對生活污水進行處理和再利用，用于園林灌溉及水穩(wěn)土攪拌站生產(chǎn)，提升了資源利用效率；使用砂石分離機回收工業(yè)污水；使用兩次直燃處理技術(shù)凈化有毒氣體，確保氣體達到可排放標(biāo)準(zhǔn)；使用地面集中收塵系統(tǒng)處理粉塵，最終將其排入粉料倉。除此以外，混凝土攪拌站還會采取設(shè)備密封技術(shù)、雙重密封處理技術(shù)等，全面根治污染問題。在多項現(xiàn)代化技術(shù)的協(xié)同配合下，即便在攪拌站運行的高峰期，也不會產(chǎn)生揚塵污染和噪聲污染。而在未來發(fā)展過程中，混凝土攪拌站需要不斷優(yōu)化工業(yè)化設(shè)計，提升智能化管理水平，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)、高質(zhì)量生產(chǎn)。

3.4 加強生產(chǎn)質(zhì)量管理

質(zhì)量管理是混凝土攪拌站生產(chǎn)管理所不可或缺的要素構(gòu)成。伴隨混凝土市場競爭日趨激烈，混凝土攪拌站必須確保自己所提供的材料符合施工方預(yù)期。而面對生產(chǎn)管理新形勢，攪拌站需要構(gòu)建全面的質(zhì)量管理機制，確保質(zhì)量管理工作覆蓋材料選擇、攪拌等各個環(huán)節(jié)，同時推廣信息化管理模式，實現(xiàn)對混凝土質(zhì)量的智能化控制。除此以外，在攪拌混凝土之前，相關(guān)技術(shù)人員需要科學(xué)控制原材料與混凝土的配比，圍繞原材料進場管理以及存儲管理等落實質(zhì)量檢查制度，對于不符合生產(chǎn)及使用標(biāo)準(zhǔn)的原材料，絕對不能投入使用，而且，在混凝土配比與攪拌的過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)做好必要的數(shù)據(jù)記錄工作，在大量實踐中尋找最佳配合比，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息錄入專屬數(shù)據(jù)庫中，為混凝土配比的優(yōu)化提供豐富的數(shù)據(jù)支持。最后，混凝土攪拌站需要組建高水平的專業(yè)化檢驗隊伍，對混凝土攪拌工作展開全過程的質(zhì)量檢測，全面排查生產(chǎn)隱患，提升檢驗質(zhì)量，務(wù)必要確保產(chǎn)品質(zhì)量的達標(biāo)[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，城市現(xiàn)代化建設(shè)對混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)速度提出了更高要求。基于這一前提，混凝土攪拌站必須與時俱進，引入智能化控制技術(shù)，用于加強原材料進場管理、實現(xiàn)實時在線監(jiān)控、為混凝土生產(chǎn)決策提供依據(jù)，同時實行全生命周期的生產(chǎn)質(zhì)量控制，在大量創(chuàng)新實踐中提升混凝土的配比與攪拌水平，推動混凝土產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。