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确成股份:安全生产信息化管理平台助推企业精益生产

2022/1/14    来源:e-works    作者:e-works  整理      
关键字:工业互联网案例  e-works年度盘点  智能制造  确成股份  
本文为“2021年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2021年度,为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

       确成硅化学股份有限公司成立于2003年,总部位于江苏无锡,是一家致力于全球化生产和运营的专业绿色新材料供应商,拥有从原材料硫酸、硅酸钠到最终产品二氧化硅的完整产业链。2020年12月在上海证券交易所主板挂牌上市。

       公司拥有国际化的研发和管理团队,由全球著名行业专家担任首席科学家,致力于提升企业的研发创新能力。公司多年深耕主业,在二氧化硅行业积累了强大的技术优势。公司核心产品高分散二氧化硅生产技术获得中国石油和化学工业联合会颁发的科技进步二等奖。截至目前,公司已获得140余项专利授权,其中发明专利授权33项。

       公司荣获国家工信部“专精特新‘小巨人’企业”、“江苏省隐形企业冠军”、“江苏省五一劳动奖状”、“中国石油和化工行业技术创新示范企业”等多项荣誉,是中国二氧化硅产品行业标准起草单位、中国硅化物(无锡)产业基地、江苏省高新技术企业、江苏省无机硅化物工程技术研究中心、江苏省博士后创新实践基地,并已通过REACH、FDA、FAMI-QS、ISO、CNAS等多项权威认证。

       公司坚持“产品领先、技术与效率驱动、全球化经营”的发展战略,致力于打造绿色工厂、智能工厂、美丽工厂。

       目前下属六个子公司和一个分支机构,分别位于江苏无锡、安徽凤阳、福建沙县、香港、上海以及泰国罗勇。同时,公司欧洲研发中心和生产基地正在积极进行前期筹备,这一举措将有利于公司贴近前沿技术发展,吸引行业顶尖人才,更好地满足高端客户需求。
二氧化硅国内排名第一,年营业额14亿,主要产品二氧化硅、硫酸、硅酸钠。
图1 确成硅化学股份有限公司
图1 确成硅化学股份有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

(一)车间智能装备和设备联网

       整个生产线的机械设备共有394台套,其中机械设备智能化358台套,占车间机械设备总数的90.9%。其中包括各类槽罐、搅拌器、泵、压滤机、干燥机、袋滤器、燃烧炉、风机和流化床等,整个生产线的试验、检测设备和仪器仪表100%采用智能化仪表,主要功能有液位、温度、压力、流量、电导率,PH值等。其中液位30台套,温度19台套,压力12台套,流量计25台套,电导率仪14台套。整个生产线的自动阀共有238台,所有这些已全部实施,并使用。现场控制站:实时控制、直接与工业现场进行信息交互;程师站:工程师的组态和维护平台;操作员站:操作人员完成过程监控管理任务的人机界面;过程控制网络:实现工程师站、操作站、控制站的通讯;车间设备联网数占智能化、自动化设备总量的100%。

(二)智能仓储和精准配送

       原材料的液体储罐,已通过DTU采集液位数据,通过网络传输到监测平台,实时查看液体原材料的储存情况,当超出阈值范围时,可以实时远程预警与报警。各岗位之间通过DCS系统在操作界面上互联互通,根据工艺参数,系统控制原材料,通过管道的精准输送。

(三)车间作业实时调度

       实现DCS与RMIS数据采集系统的集成,在物料和生产过程数据方面实现自动采集和自动传送;通过EXCEL生成排产计划,下分到各生产车间。最后在ERP系统中完成排产计划达成情况。正在开发APS自动排产系统,保持生产的紧凑性和连续性。生产制造过程可根据产品生产计划,订单优先级等情况,实现人工调整。正在开发APS自动排产系统,通过系统实现自动调度生产。

(四)产品信息跟踪追溯

       生产中心通过DCS系统实现物料投放顺序控制、投料速率、反应时间、PH值、温度控制、压力控制等各项工艺指标;各指标运行数据通过实时数据采集与管理系统自动采集,支持异常指标趋势图分析、实时查询、异常点分析等功能。 在ERP中对销售订单实行条码管理,并对接RMIS实时数据采集系统,实现订单的全过程数字化管理,由于行业特殊性决定在生产过程中无法广泛采用二维码、条形码、电子标签、移动扫描终端等自动识别技术设施,但可对生产过程和质检数据进行追溯。
    
(五)能源消耗智能管控

       公司主要能耗为水、电、天然气、蒸汽。公司的智能车间用电实施了在线监控,远程采集电能表数据,在超出上限范围值进行预警;并对车间生产线的产量进行关联,统计成本;对高能耗的空压机设备,实时采集压力、电流、运行时间等数据,根据生产作业状态,有效控制空压机的运行。

       天然气站设立LNG储罐,远程采集储罐的液位、压力、体积等数据,输送到生产车间后,统计车间在使用过程中的标况总量、标况流量、工况流量等数据,并对车间生产线的产量进行关联,统计成本;蒸汽消耗区分外供和内供,均通过远程采集仪表,读取流量和总量数据,对车间生产线的产量进行关联,统计成本;对外供蒸汽,消耗量达到预警值时,自动进行报警,对降低成本起到一定作用。对公司内部的水厂,实时采集流量数据和液位数据,对消耗情况进行预警和统计。
   
(六)车间环境智能监控情况

       全面环境管理手段,利用物联网技术、移动APP、管理云平台实现安全管理精细化,全面感知现场环境,动态监测。通过直接接入、集成视频管理系统等方式实时获取重大危险源区域、重点监管的危险化工工艺岗位的视频监控信息。

       对车间的可燃、有毒气体,实时采集浓度数据,超过设定阈值,实时报警显示功能,并可进行视频联动显示,实时发现环境中存在的安全隐患,经系统及时向车间和安全管理人员发送预警信息。对车间的废水的PH值、流量、含氧量等,废气的二氧化硫浓度等,检测设备上加装了小型传输装置,进行远程在线状态监测、预告警等安全管理。

       实施了基于消控主机的消防物联监测,对于手报、烟感、温度等报警,消防设备状态自动监测,并在在安全管理平台上,自动显示报警实时信息和在APP报警通知。
  
(七)安全生产水平提升情况  

       根据各工艺装置不同的特点,装置重要的连锁保护、紧急停车系统及关键设备连锁保护都设置成自动连锁,以确保人员及生产装置、重要机组和关键设备的安全。对重大危险源监控,可燃有毒气体的检测报警等,采用了物联网技术,建立了安全生产信息化平台,并对安全全流程管理、安全风险分区管理等集成,建立了安全运维保障体系和数据标准规范体系。在统一的安全管理平台上,建立了电子化隐患排查治理系统,统计分析;在线安全教育培训,作业审批,风险管控等;物联感知在线监测和实时数据监控及预警等,形成“人防”+“技防”双重管理模式。

(八)经济效益明显提升

       通过智能化改造,智能车间各岗位员工减少了1~2名。除了节省成本,还可以避免人工失误造成的损失,降低产品的不良比率。公司产品一次合格率达到99.5%以上。生产设备故障率小于0.5%。 智能车间项目为公司节约人力成本5%、节省设备维护费用20%、减少安全事故处理费用100%、减少管理费用25%。车间年产量提高了84%,产品成本降低20%。

(九)核心软件和装备自主可控

       高分散二氧化硅智能化车间建设及改造过程中优先采用国产装备及软件。核心装备中国产装备占比达95%。采用了DCS控制系统,PLC控制系统,RMIS系统,ERP系统等28套软件,全部使用国产软件。

(十)车间与车间外部联动协同


       车间的分布式控制系统DCS,在生产过程控制时,对生产参数进行实时监控,如温度、压力、流量、液位。车间外部的MES系统, 通过实时数据采集以OPC方式把DCS、PLC等系统的数据采集到实时数据库中。历史数据曲线功能可以观察某项指标某一天的点值变化曲线及其报警线的显示。通过同时显示多条指标曲线,进行对比显示。

       企业资源计划管理系统(ERP)与业务流程管理系统(BPM)集成,根据ERP的客户信息和订单信息,在BPM中进行车间包装的成品检验,生成检验报告。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

1.项目背景介绍

       江苏省应急管理厅于2019年8月印发了《江苏省化工企业安全生产信息化管理平台建设基本要求(试行)的通知》,要求全面推进全省化工企业建设安全生产信息化管理平台。

       化工企业安全生产信息化管理平台按照“四个层级”和“两大体系”架构开发建设。四个层级:基础设施层、数据支撑层、应用服务层和综合展现层。两大体系:安全运维保障体系和数据标准规范体系。

       确成股份统一安全管理平台,并且符合最新的江苏省化工企业安全生产信息化建设要求和规范。电子化隐患排查治理系统,统计分析;物联感知在线监测和实时数据监控及预警;特定区域人员定位和报警;保留教育培训、作业审批等模块和功能;预留拓展其他安全要素模块;全面融合安全生产管理手段,利用物联网技术、移动APP、管理云平台实现安全管理精细化,提高现场管理便捷性与时效性,提升管理效率,降低管理成本。

2.项目实施与应用情况详细介绍

       根据各工艺装置不同的特点,装置重要的连锁保护、紧急停车系统及关键设备连锁保护都设置成自动连锁,以确保人员及生产装置、重要机组和关键设备的安全。

       对重大危险源监控,可燃有毒气体的检测报警等,采用了物联网技术,建立了安全生产信息化平台,并对安全全流程管理、安全风险分区管理等集成,建立了安全运维保障体系和数据标准规范体系。

       在统一的安全管理平台上,建立了电子化隐患排查治理系统,统计分析;在线安全教育培训,作业审批,风险管控等;物联感知在线监测和实时数据监控及预警等,形成“人防”+“技防”双重管理模式。
图2 安全生产信息化管理平台
图2 安全生产信息化管理平台
 
3.效益分析

       智能生产管理系统,是辅助企业推行“精益生产”的有效工具。是生产车间的信息化管理平台,P LC和DCS控制系统的桥梁。它覆盖了产品制造整个周期,从人、机、料、法、环等多个方面入手,系统性为企业智能制造生产提高现场管理水平,优化生产制造业务流程,自动化制造执行过程,最大程度的共享车间现场信息流、物流,实现订单拉动式生产,从而在整体上降低原材料、半成品及成品积压。对于生产计划、生产执行、设备管理质量管理、工艺防错管理、智能仓储及物料配送管理大数据及智能决策等都有定制的解决方案。实现以“缩短交期、保证质量、降低成本”为管控目标的“生产过程”管控。

       通过智能化改造,智能车间各岗位员工减少了1~2名。除了节省成本,还可以避免人工失误造成的损失,降低产品的不良比率。公司产品一次合格率达到99.5%以上。生产设备故障率小于0.5%。 智能车间项目为公司节约人力成本5%、节省设备维护费用20%、减少安全事故处理费用100%、减少管理费用25%。车间年产量提高了28%,产品成本降低20%。

 
责任编辑:闫东
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