中国建材总院水泥行业能源管理及信息化系统实现新突破

水泥是重要的基础原材料工业，是国民经济发展重要的支柱产业。2013 年我国水泥产量达24.18亿吨，为国家基础设施建设和新型城乡一体化发展提供了必要的建筑材料供给。近几十年来，水泥工业按照国家节能减排和科技发展工作的总体要求，通过技术引进、吸收和再创新，形成了以预分解窑为核心的，包括高效无球粉磨、余热发电等的新型干法生产技术，不仅彻底改变了传统水泥生产落后的局面，而且在工艺主机设备和成套辅机装备等方面赶上并达到了国际先进水平。

同时，依托近年来新工艺、新技术的大规模推广应用，水泥工业单位产品能耗显著降低。据统计，我国水泥能耗水平为吨熟料热耗3440兆焦，这在全球属于中等偏上的水平。其可归功于我国普及率93%以上的新型干法水泥生产线、占全国新型干法生产线一半以上的大型生产线（≥4000t/d）、超过700套的余热发电系统和较为严格的单位产能能耗限额等因素。

然而，与工艺、主辅机设备、能耗水平相比，我国水泥工业信息化水平还远远落后于世界先进水平。如一条日产5000吨的水泥熟料生产线国外先进企业仅需要3个岗位操作人员职守，而国内则需要30个岗位进行管理。

具体来讲，我国水泥工业信息化技术大部分仅限于办公软件（OA）系统、财务管理系统、磅秤管理系统和ERP系统。据统计，财务系统是水泥生产企业中应用最为广泛的信息化管理软件之一，已经有超过85%的水泥企业应用了财务软件。另外，也有近1/4的企业已经开始或者计划建设ERP系统。

由此水泥生产企业逐渐形成了以DCS/PLC系统为基础的自动控制系统和以财务管理软件或ERP软件为框架的上层管理系统。但需要指出，目前这两个系统间关联性较差，总体上是相互独立的。对日常生产、设备、能耗、质量的管理，依然还是以“电话+纸张”为主，依赖于厂级管理人员的经验、责任心和管理水平；其数据几乎全部采用人工统计记录，存在数据滞后、时效性差、数据单一等问题，不能为企业管理与调度人员及时、准确地提供生产实时用能信息等。

而随着近年来国家关于水泥等工业“两化融合”相关政策和意见的出台，我国水泥行业能源管理及信息化水平得到了快速发展。越来越多的水泥企业、研究院所、软件公司参与相关软硬件的开发和建设，在一定程度上提高了我国水泥企业生产信息化水平，缩小了与国外先进企业的差距。

然而，上述大部分信息化系统仍存在各功能模块联系不够紧密，无法实现数据利用的最大化；部分系统仅能实现某一功能，在企业后续建设中易形成“软件集中营”；部分软件或系统仅为软件人员开发，缺乏对生产的足够了解，使软件与生产实际不对接等问题。

因此，具有显著提高行业信息化水平，解决DCS系统与财务、办公等上层软件的衔接，消除数据滞后、时效性差、数据单一等问题，并能较大幅度降低生产能耗等优势的水泥行业能源管理及信息化系统呼之欲出。与其它系统相比，该系统的先进性在于：更为专业的信息化水平；更符合水泥集团和子公司的生产运营特点；更全面的、更完善、更系统的模块功能；各系统模块之间联系更加紧密；与底层DCS和上层软件更有效的结合等。[Page]

具体来讲，该系统在生产信息化方面包括以下模块：实时监控、生产管理、质量管理、绩效管理、能源管理、设备管理、数据管理、运行记录、优化分析、知识库管理、短信管理和系统管理。具体可以实现的功能主要包括以下几个方面：

实时监控实现运营安全

同一平台下，可实现集成企业间不同厂家、型号的控制系统，实现集中监控，而其不受地理位置的限制。主要功能如下：

远程操作流程画面：可在任一有互联网的地点登陆系统，实时监控生产线运行情况。

趋势曲线查询：可查询任一数据点趋势曲线，还可将不同的数据点趋势曲线在一个画面下进行对比查看，最多支持十组数据查看，并支持实时、历史查询，方便追踪参数变化轨迹；支持多量程、多数据轴、层叠、多时间轴等多种对比查询方式。

关键信息报警：通过对各运行参数超限类型的设定，实现实时报警功能，同时生成参数报警报表，并针对报警信息，可提供手机短信传送。

画面的录像回放功能：即在流程图界面单击右键，即可进入流程图回放设置界面，可随意确定回放时间段，方便历史工况查询，事故追踪。

该模块的亮点在于，远程监控全实时数据，与现场完全一致，无遗漏延迟；趋势功能灵活、自由，可查询范围远远超过现有DCS系统；具备录像功能，可回放历史操作画面，给故障原因查找带来极大便利。

生产管理实现准确高效

作为系统管理功能中最重要的模块之一，生产管理通过采集生产DCS数据、称重数据、盘库数据、其他手工录入数据等，并与实时监控、设备管理等模块密切联系，形成了自动化程度高、生产数据易于保存和查询、生产事故易于追踪、原燃辅料入厂和使用更为清楚的生产管理模块。该模块主要功能如下：

生产报表管理：根据企业实际情况，设计相应报表，并自动记录，包括班报、快报、日报、月报、年报等，并提供报表数据趋势查询等功能。

计量管理：根据生产数据和盘库数据自动生成计量平衡日报和计量平衡月报，并提供偏差过大自动报警功能。

盘库管理：针对企业实际情况，设计不同库型，只需测量简单长度或高度即可自动生产盘库管理报表。

运行记录：可在整点自动生成生料磨、煤磨、回转窑、余热发电等运行记录表。

工艺分析：自动获取参数，并针对烧成车间电能单耗、吨生料电耗、煤磨台时产量、生料磨台时产量、煤磨电能单耗、出生料磨生料细度、出煤磨煤粉细度、出窑熟料f-CaO含量、吨熟料实物煤耗、出窑熟料立升重和熟料产量等提供工艺分析下相关参数的趋势曲线对比。[Page]

该模块突出数据的一次录入功能，全程自动流转不得人工干预，盘库数据自动流转到计量平衡，计量平衡数据自动流转到生产报表管理；提供简单、实用、准确的盘库管理和计量管理；针对重要参数，将相关参数趋势曲线相组合，便于进行工艺分析。

能源管理实现高效节能

该模块将水泥企业能源管理划分为三个层次，设备层、工段、厂级。然后根据不同生产层面所对应的不同管理层，统计不同内容，并提供不同的分析工具。能源管理主要功能如下：

能源总貌：直观展现各工段、各装置能源消耗状况。

能源管理报表：自动生成用电、用煤日报和月报，支持报表数据趋势查询功能，并针对各工段、主要设备、各班次提供能源消耗分析。

能源状况分析：提供熟料产量、吨熟料实物煤耗、入窑煤粉热值和吨孰料全厂综合电耗等日能源状况和月能源状况的分析对比。

峰谷平用电：针对生料磨、煤磨等设备峰谷平用电差异，通过统计其峰谷平用电时间，对其避峰用电时间和效益进行分析。

该模块的主要亮点是，能耗数据采集全自动，时效性、准确性高；数据分析能力强，生产及能耗据可细化至单台设备及小时单元，便于异常分析；能耗流程图，更直观，充分考虑领导需求；创新的峰谷平用电管理，助力企业节能降耗。

设备管理实现信息全面

系统以设备台帐为基础，以设备巡检为驱动，配合设备运行实时监控，实现企业设备的全面动态管理。动态设备管理系统通过实时监控设备运行状态，建立设备台帐，对设备的累计运行时间、超限运行时间、日常维护、运行情况、点巡检、润滑、维修等全生命周期内容进行管理。

模块主要功能如下：

设备运行实时监控：可直观显示所有设备的运行状态、运行参数，并可灵活查询设备的累计运行时间、超限运行时间、启停次数等。

设备台账：建立健全完整的设备台账信息，如设备档案、设备配置、关联设备、隐患记录、设备润滑信息、巡检信息等。

巡检管理：全厂搭建无线网络，自动生成巡检路线、巡检计划，应用智能巡检仪可完成巡检结果上传、巡检工单考核、隐患工单自动生成、维修工单自动下达等诸多功能。

检修、大修管理：根据巡检结果、维修工单等，自动生成检修及大修计划。[Page]

润滑管理：润滑提醒自动化，润滑油用量自动统计。

备品备件管理：备品备件采购自动生成、自动统计等。

该模块自主开发的巡检系统，减少投资，功能强大；全无线网络传输，将智能巡检落实到岗位；电子工单，更准确、更快速，减少工作遗漏；各类指标统计数字化，更精准；备件全生命周期管理，流程一体化，便于追溯，增加库存管理的准确性、实时性和有效性。

质量管理实现优化升级

系统通过基于以太网的OPC通用接口或手工录入等方式采集化验室等质量数据，通过对质量数据进行分类和分析，并与生产管理模块、设备管理模块等相联系，形成了质量管理模块。该模块主要功能包括：基础数据维护、质量管理组、分析组、物检组和控制组等部分，并自动或手工录入包括原始记录在内的质量数据，根据企业要求自动生成各种质量管理报表，并可实现excel等方式的导出。

该模块具有荧光仪、压力机数据自动采集系统；质量总貌流程图直观呈现，并直接显示重要参数；整个质量工作由手工改为电子化，效率、准确性上升数倍；QCS自行开发，有无限升级可能；以报表管理作为质量管理的核心，将人员管理、库存管理等全部整合进报表管理中，管理流程简单化。

其他管理实现效率提升

除了上述模块外，系统还包括绩效考核、优化分析、短信管理和知识库管理等模块。在此仅对上述功能进行简单介绍。

绩效考核，即可根据生产管理、设备管理、能源管理和质量管理相关数据，实时地获取各岗位、工段、车间的生产效率，通过预选设定考核指标，方便地对关键生产岗位进行绩效考核。绩效管理作为企业对标管理体系的基础，随生产需对考核指标不断进行修正，而在修正的过程中，系统通过一定的考核手段，必将逐步提高企业生产效率，增强企业生产管理水平。

优化分析，该模块旨在通过长时间生产数据的积累，寻求一定原、燃材料和喂料量前提下，最优的生产工艺参数。此工艺参数下，熟料质量、生产能耗、污染物排放实现最优。同时，基于此指标，对中控操作人员的操作水平进行打分，并督促其操作向最优操作参数靠拢，以此实现熟料生产的节能减排。

短信管理，即手机发布功能，可针对企业管理层，提供企业重要设备启停信息的自动发送；针对某些重要参数，可自由设定超限报警条件，当发生超限时，自动短信通知相关责任人；生产数据定制，可以短信形式及时报送相关生产数据，便于及时调整生产进度安排，保证生产计划的及时完成；针对关键设备的生产障碍，可实现手机拍照并实现拍照内容的传输，以此提高生产管理效率。

知识库管理，即为企业员工提供技术信息交流的平台，并形成对异常事件处理方案的知识积累等。

总之，能源管理及信息化系统实现水泥企业生产过程的信息化、透明化，保证生产信息传递的实时性、真实性、可靠性、安全性，消除存在的信息孤岛等问题；实现了远程监控企业生产状况；全面建立绩效考核体系；实现管理的持续改善：生产信息的可视化、可追溯能力增强；实现了设备及备件管理，提高设备运行率，减少备件的消耗，降低生产成本；实现了巡检的智能化，建立巡检与设备管理的相互联系，实现自动生成设备隐患等功能；实现质量数据监控、质量分析。除此，该系统在富阳南方水泥有限公司的长期运行表明，其作为一个工具可帮助企业管理人员、生产技术人员实现生产过程的长期节能降耗。