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世界水泥的“夢工廠”

來源:科技管理部  發布時間:2015-10-21
圖為花園式的泰安中聯工廠一角


  ■中國建材報 劉媛媛 段丹晨

  “夢工廠”起源于電影工業。100多年前,美國部分獨立電影人決定在加州洛杉磯郊外一個叫“好萊塢”的荒蠻之地建設一個“夢的制造地”。當時大多數人都以嘲笑的語氣諷刺:“那怎么可能?讓他們做夢去吧!”。若干年后,當這個世界電影中心冉冉升起,無數人趨之若鶩時,好萊塢的締造者們則信心滿滿又別出心裁地向世界宣布:這里就是全球影業的“夢工廠”。

  所謂“夢工廠”,有兩層含義。首先,一定是“制造夢的地方”;再有,一定要把“不可能”變為現實。

  當今中國的水泥工業,就有那么一批“夢的織造者”,他們致力于在這個最傳統的行業里開墾屬于自己的“夢想之地”,堅定地將大多數人眼里的“不可能”變為現實。

  中國建材集團旗下的技術、設計團隊就是其中的杰出代表。他們打造出的泰安中聯示范線是我國水泥行業首條世界級低能耗新型干法水泥全智能生產線,堪稱世界水泥的“夢工廠”。其電耗、熱耗、自動控制、縮短水泥制造流程、勞動生產率等技術經濟指標均達到了世界領先水平。其特有的礦山開采智能化、原料處理無均化、生產管理信息化、過程控制自動化、耐火材料無鉻化、物料粉磨無球化、生產現場無人化、生產過程可視化等亮點,使這條生產線自誕生就成為水泥行業兩化融合的典范。

  不久前,泰安中聯作為全國水泥行業唯一一家企業,入選國家工信部“2015年智能制造試點示范項目”,并入選全球契約組織2015“生態文明美麗家園”關注氣候中國峰會“中國綠色技術創新成果”。

  一幅行云流水的畫卷

  來到泰山腳下的泰安中聯,第一個直觀印象就是“靜”。與以往轟鳴作響的水泥企業形成鮮明對比,兩個足球場大的廠區非常安靜,即便走入生產區域,也全然聽不到水泥窯生產時發出的巨大轟隆聲。偶爾有員工經過,輕輕打著招呼,或低聲談著事情,清風搖曳,風吹樹葉的沙沙聲也似帶著旋律,令人心情愉悅。

  之所以如此靜謐,是因為這條全新的生產線有著與其他水泥企業不同的“智能大腦”在“降噪”。這個可以操控整條水泥生產線的“大腦”,就在與生產線一路之隔的中控室里。

  泰安中聯的中控室和很多水泥廠的中控室并無太大差別,都是一面墻的大屏幕和坐在電腦前操縱的工程師……

  但當我們深入地看下去,一組組達到世界領先水平的數據躍入眼簾:預熱器的一級筒出口溫度248度,熟料綜合電耗48.56度,標準煤耗96.85公斤。當我們進一步了解到這條線定員僅為100人時,所有的情緒和思維,都瞬間被一個詞不斷撞擊,那就是:震撼。

  泰安中聯的智能制造包括七個方面:進廠原燃材料自動檢測計量系統;廠內物流自動管理系統;礦山智能開采系統;在線分析自動控制系統;生產線全線專家優化系統,包括生料、燒成、水泥、煤磨幾個方面;生產現場無人值守系統;互聯網遠程終端管控及診斷系統。

  進廠原燃材料自動檢測系統,通過全過程無人介入的自動取樣、檢測、稱量,能完美解決原燃材料管控問題。

  它是一個概率高手,通過隨機均勻取樣,自動進行檢測分析,原燃材料質量的好壞瞞不過它的“火眼金睛”;它又是一個稱重達人,載著原燃材料的車輛進入廠區時,它會自動稱重并記錄數據。

  礦山智能開采系統使礦山開采變得與以往大不相同。

  它是一個分析高手,先是建立三維數據模型,而后自動分析生成開采方案及搭配計劃,整個礦山的情況更加清晰地展現在工作人員眼前,既提高了開采效率又保障了工人安全。

  開采后,通過配備GPS智能礦車調度系統的車輛將石灰石運輸入廠,同時通過在線分析儀監測進廠石灰石的成分與波動,及時對石灰石的搭配開采和運輸進行控制,使得石灰石成分更加穩定。

 現代化的手段,使水泥生產流程發生了巨大變化。石灰石均化在礦山區域就可完成,無須再建設龐大的預均化堆場。全智動的礦山開采方式除節約開采成本、提高生產效率外,更為提高水泥行業的技術水平做出了貢獻。

生產線全線優化系統的核心是專家優化系統,用于控制和優化生產過程的專家系統。

它是一個博學的智者,有著聰慧的“大腦”,通過對大量生產數據的采集和錄入,能夠調控生產,給予管理者提醒;它有靈敏的感官和無形的大手,能對水泥窯的工況進行實時調節,保證生產過程始終處在最佳狀態;它有一雙銳利的眼睛,能隨時發現生產中的問題,及時予以警告,使得維修更精準,窯的運轉更高效。

遠程管控及診斷系統同樣是泰安中聯引入的智慧系統,這里成就了“鼠標+水泥”的中國夢。

它是一個傳播高手,通過采集生產過程的數據并上傳到網絡,縮短了人與工廠的距離;它有一雙日行千里的飛毛腿,只要有互聯網的地方,生產線的生產狀況及主機運轉情況,以及原材料、水泥進出廠、水泥成品、半成品及備品備件等數據就能傳遞到每一個需要的人眼前。

“通過幾個人的操作和安裝在生產區域內的百余個攝像頭,我們就能控制整個生產過程?!敝新撍嗫偣こ處熢羾嬖V我們。

站在中控室,窗外景色像是一幅潑墨山水圖,“清風襲來,水波不興”。遠眺群山巍巍,近處微波粼粼,若不是聳立旁邊的巨大水泥料倉,倒像身在一處文化公園,沁人心脾;而窗內,智能化生產線全部生產過程盡收眼底,又仿佛是一氣呵成的現代派畫作,蕩氣回腸、氣勢恢弘,充盈著顛覆傳統、織造夢想的底蘊和風范。

智能化生產方式,讓人們眼中最“沉重”的傳統水泥企業,可以如此輕盈地呈現于互聯網時代之中。如果說以往談及“兩化融合”,更多是以理性思維去分析和思考的話,在泰安中聯,我們看到了“兩化融合”最感性、最生動、最美好的真實畫面。

“生產現場就像行云流水的一幅畫,這就是一流的工廠?!敝袊ú募瘓F董事長宋志平今年5月來到這里時,不禁發出這樣的感慨。

中國水泥業的“智能夢”

智能化,是全世界制造業的夢想,也是中國水泥人近年的追求。

1989年,日本率先提出了智能制造系統計劃,此后歐美、韓國等也相繼提出了國家關鍵技術計劃、信息技術研究發展戰略、高級先進技術國家計劃等國家級戰略和規劃。經過20余年的發展,日本在智能化生產方面取得了一些成績。比如,豐田汽車可以做到通過“自動”實現智能化發展,當機械設備、品質、作業等發生異常時,自動檢測、自動停止。

2011年,德國政府在已有工業的基礎上提出了工業4.0,瞄準了智能化生產技術和以此為核心的高端制造服務業,力求通過政府、企業、科研院所等通力合作,促進“智能生產技術”的發展。德國的制造業巨頭西門子公司就集合了政府、企業和大學以及研究機構的力量,打造了一個智能化的樣板工廠,廠內1000個制造單元通過網絡控制,可以在脫離人類勞動力的情況下對零部件進行挑選和組裝。

上世紀90年代,“智能化”的概念在我國開始被提及,通信業、汽車工業、生物醫藥工業等新興工業、行業率先進行了智能化生產的探索。

但到目前為止,智能化生產大多停留在通過機器人或者數控機床來替代部分人工生產,或是在銷售環節上,通過網絡電商,實現產品的推廣與銷售。像富士康這樣大型的電子產品制造企業,在2011年提出的“百萬機器人”計劃,也只是在完成某些固定操作時采用機器人代替工人。

縱觀全球不難發現,制造業中走在智能化前列的大多是電子、汽車、通訊等相對新興的行業。以水泥為代表的傳統重工業,似乎與“智能化”相隔甚遠。事實上,打造傳統工業的“智能世界”,雖是全球水泥人內心深處的至高夢想,但因為缺少成功案例,的確顯得有些遙不可及。

泰安中聯的智能化生產線橫空出世,大大縮短甚至超越了傳統工業與新興工業在智能化研發與應用方面的距離。其生產過程中基本實現了生產管理信息化、生產控制自動化、生產現場無人化、生產過程可視化等功能,不僅在水泥領域中極為罕見,在整個制造業的智能化發展方面,也處于領先地位。

智能制造的關鍵詞在于“智”,即給機械裝上大腦。智能制造不僅是要機械聽從人的指令,更通過人類賦予它的“大腦”代替人類操控生產,甚至運用其強大的計算和分析能力給予管理者意見和幫助。

作為世界水泥行業智能化生產的先行者,泰安中聯在智能化工廠的研發與應用上,即便目前還未達到百分百,尚有繼續提升的空間,但依然代表了傳統制造業在智能化先進生產方式中取得的最高成就,代表著全球水泥人集體夢想的現實碩果。

不可估量的“智能化效應”

泰安中聯示范線作為世界水泥行業智能制造的先行者,不僅僅是中國水泥工業轉型升級的一大突破,還是向“中國制造2025”扎實邁出的一大步,更實現了世界同行業“智能制造”的集體夢想。其所帶來的巨大價值和效益,難以想象;其所起到的影響和作用,不可估量。

這條智能化生產線,可以說直接為我國水泥工業找到了一條向資源節約型、環境友好型產業轉型的重要途徑。其重大意義和直接效益,至少表現為以下4點。

質量大幅提升

作為智能化生產的重要一環,生料自動配料系統的使用,極大地提升了配料的精準性。眾所周知,生料的配比如果能處在合理與穩定的狀態下,煅燒出的水泥質量也會相應提高,其性能也會更加穩定。

生料自動配料系統,采用在線分析儀對物料成分進行分析,瞬時監測綜合原料的成分與波動,按照目標率值及時控制配料皮帶秤給料量,保證生料成分穩定,對接窯專家系統后,窯系統的各項參數更趨于穩定。

尤其對于產品質量控制,人工操作和生產,其產品質量很難達到較高的穩定性。泰安中聯七個方面的智能制造系統環環相扣,極大減少了生產過程各環節的人工干預,使生產過程的質量標準偏差控制在小于0.5的范圍內,這一穩定性達到了世界先進水平。

成本降低

我國水泥行業正面臨著產能過剩、需求下降的雙重壓力,導致行業獲利困難。在外部環境嚴峻的情況下,眼睛向內降低成本就是維持企業利潤,保證經濟效益的重要抓手。

雖在試運行期內,但目前泰安中聯示范線的熟料綜合電耗已經低于50度的設計目標,熟料標準煤耗已接近95公斤的設計目標。我國目前有1700多條新型干法水泥生產線,如果能全部達到目標示范線的水平,一年可節約電費200多億元,節約煤碳成本250多億元。

從企業自身來看,由于人均勞動生產率的大幅提升,及單位產品各項消耗的大幅下降,目前泰安中聯的噸產品綜合成本已逼近100元,遠低于同業水平,這使得企業在目前的嚴峻形勢下,具有極大的競爭力。

生產效率提高

水泥企業的勞動生產率對生產效率有著很大的影響。通常一條5000噸生產線定員為300人左右,泰安中聯卻已實現了100人的定員。

智能化生產線對員工的素質要求極高,泰安中聯的員工少而精,個個都是精兵強將,每人都可一專多能。智能化生產管理,真正實現了企業機構精簡和扁平化,提高了全員素質。同時,學習日本水泥行業的先進做法,提高員工的專業化和企業的社會協作化水平,進一步提高生產線自動化水平,向著企業既定的生產線無人值守方案和目標行進。

更具環保意義

眾所周知,水泥行業所具有的高排放、高能耗、資源依賴型的生產工藝特性,對生態環境造成了極為不利的影響。大力推進節能減排,是水泥工業健康發展面臨的緊迫任務。

泰安中聯低能耗環保示范線以智能化的生產方式,提高了水泥的生產工藝水平,降低了熟料熱耗、煤耗。同時,精準的生產工藝控制,使水泥行業多年苦苦追求的“零排放”目標近在眼前。在泰安中聯,有員工隨口說出的一句話令記者印象深刻:“過去是我們工廠污染環境,現在我們廠區內的排放濃度遠低于周邊的排放濃度?!?/p>

智能化生產方式使水泥行業成為資源節約型、環境友好型的愿望不再難以企及。

一覽眾山小的雄心壯志

傳統水泥行業在過去快速發展的30年里,雖然創造了很多輝煌和驕傲,卻也留下了太多陷阱和苦果。當全行業必須轉型升級的當下,為避免重蹈覆轍,就必須站在思想的高度,先要“想”清楚,才能“做”明白。

泰安中聯“智能制造”的成功經驗之一就是“敢于向世界領先水平跨越”。 宋志平在視察泰安中聯時講過“企業要樹立遠大目標,敢為人先,力爭做世界一流的建材企業,同時,整個團隊要有創新、創業的精神,鍥而不舍地投入,要把不可能變成可能?!?/p>

事實上,這條具有開天辟地意義的智能化生產線,研發過程也經歷了一番思想和意識上的波折和反復,甚至曾被視為“不可能完成的任務”。

2011年,泰安中聯水泥有限公司正式成立之時,雖然中聯水泥企業利潤再創新高,但產能過剩的陰影已開始籠罩行業上空,轉型升級的任務已經擺在全行業的面前。

在這樣的大背景下,中聯水泥決心將泰安中聯打造成中國水泥行業,乃至全世界水泥行業的一個新標桿——在這里創造一條世界級水泥智能化示范生產線。

為此,中聯水泥成立了以中國建材首席顧問閻盛慈、中聯水泥總工程師袁亮國為首的技術專家團隊,并選擇了同屬中國建材的南京凱盛國際工程有限公司作為項目總承包商。南京凱盛即刻選派了以副總經理李建東為項目經理,副總工朱曉斌為總設計師的強勢陣容,大家決心利用產研結合的力量,闖出一條行業轉型升級的新路子。

產研協同、集成創新使得前期調研和技術研發工作相對比較順利,但如何給這條智能化示范線定位,技術專家團隊始終找不到思路,畢竟他們走的是一條前人未曾走過的道路,沒有任何可以參考或借鑒的范本。智能化要達到什么高度?“智能”究竟要體現在哪里?噸煤耗、電耗、生產成本等關鍵技術指標應達到怎樣的標準?……無數問題擺在眼前,無數矛盾交叉縱橫。

數不清的矛盾和難題,使得接下來的工作進展極為緩慢,大家不斷試驗、不斷探討、不斷推翻既有思路,時間飛快的流逝,課題組每位成員都幾乎到了崩潰的境地。

為了緩解壓力,某天晚上,干了一天的團隊成員決定夜爬泰山“換換腦筋”。那天天公不作美,整夜下著淅淅瀝瀝的小雨,他們爬山的心情更加沉悶,總似一坨烏云堵在胸口,咽不下去吐不出來。沒人說話,大家只是悶頭爬山。

當他們終于站在泰山之巔時,持續整夜的陰雨突然停下來,像是被他們的精神所感動,天色漸漸發白,一輪紅日從氣勢磅礴的云海中慢慢浮出,傳說中難得一見的泰山云海日出,呈現在他們眼前。

面對此情此景,所有的人激動萬分、盡情歡呼吶喊,幾近崩潰的身心化為意想不到的驚喜和連綿不絕的力量,瞬間爆發在泰山之巔。

一位團隊成員回憶當時的心境:登泰山猶如攻克智能化,更像是推動水泥行業的轉型升級——雖是前所未有的事,但就是看誰敢吃“第一個螃蟹”。

“我們一定要建成這條線,要讓世界水泥人都爭先恐后過來看看?!币晃患夹g成員站在泰山頂上發出這樣的誓言。

登上泰山之巔的技術團隊,似乎也站在了思想的高峰。

也許,在攻克智能生產線的日日夜夜,無數類似于“夜爬泰山”的思維轉換和激情迸發,才使他們逐漸明晰:通過科技的力量將自身轉型升級的核心放在生產方式的智能化上,并圍繞這一主干不斷創新和發展。他們下定決心:一定要按照目前人類對智能化所能達到的最高目標要求自己,就是要建設全球水泥第一個100%智能化工廠,就是要為全世界智能化水泥生產線樹立起生產新標準和技術新高度。

正是這些擁有了最堅定的思想和意識的人,擊碎了所有的“不可能”, 泰安中聯的水泥“夢工廠”終成現實。

水泥的“國家夢工廠”在呼喚

多年來,水泥行業的兩化融合始終被認為是轉型升級的重要手段和突破點,但因為缺少成功的案例,兩化融合事實上是理論大于行動,缺乏具體概念和現實指導。

泰安中聯示范線的順利建成,用事實證明了兩化融合是行業轉型升級的發展方向。人們更堅信水泥行業是大有可為的行業,是可以實現綠色發展的行業。

事實上,泰安中聯已經確立了新的目標,下一步將以示范線為核心,配套建設年產能100萬噸水泥、60萬方商混、200萬噸超短流程低能耗骨料線,進一步打造涵蓋骨料、熟料、水泥、商品混凝土的全產業鏈建材產業園。

產業園一經建成,骨料線可以消耗礦山低品質的石灰石;優品石灰石用于生產優質熟料,進而生產高端水泥;水泥、骨料提供給商混;最終簡化銷售環節,即只有一個出口——銷售商品混凝土。也就是說,整個生產鏈條中的熟料、水泥、骨料、混凝土最終歸到一個銷售環節。如此一來,不僅實現了全營銷,減少中間流通環節,更將實現利潤最大化,極大提高企業的競爭能力。

就像好萊塢,百年來不斷創造新夢想,才能將“電影夢工廠”變為一種永恒的標志。水泥行業的“夢工廠”已經誕生,下一步是要讓它變成永恒。

誠然,全世界第一條智能化水泥生產線的誕生,讓中國有了令世界同行瞠目和艷羨的“夢工廠”,但是,一條線的力量畢竟是有限的,也只有當智能化的發展形成產業之勢,才能真正達到轉型升級的目的。

據記者了解,目前國內開拓生產線智能化的水泥企業,不只泰安中聯一家,亦有個別企業離“智能化”僅一步之遙。雖鳳毛麟角,卻擁有巨大能量。如果全行業能夠形成若干“夢工廠”,那么,水泥工業轉型升級就有了堅實基礎,中國水泥工業或許將成為全世界的“國家夢工廠”,引領國際的夙愿就將成為最“豐滿”的現實。

毋庸置疑,中國作為全球水泥最大的生產國和消費市場,只要更多的水泥企業能通過智能化進行升級改造,我們轉型升級的信念就能更加堅定,步伐就能進一步加快。

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