制鹽企業(yè)智能工廠建設(shè)的探索

饒佳

摘 要：從當(dāng)前制鹽企業(yè)面臨的問題、發(fā)展需要和國家兩化融合政策導(dǎo)向入手，探索新時代下制鹽企業(yè)開展智能制造、建設(shè)智能工廠的基本要素、模型建設(shè)、規(guī)劃方法、設(shè)計原則、技術(shù)架構(gòu)、實施要點。

關(guān)鍵詞：制鹽企業(yè);兩化融合;智能制造;智能工廠

1 ? ?行業(yè)現(xiàn)狀、問題、趨勢

1.1 ?當(dāng)前企業(yè)面臨新時代的挑戰(zhàn)

以能源轉(zhuǎn)換工具為推動力的傳統(tǒng)經(jīng)濟模式將難以維系，傳統(tǒng)的工業(yè)化發(fā)展模式競爭力不足。具體表現(xiàn)在：企業(yè)能耗大、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)過程工藝落后、自動化水平低、管理水平低、信息集成度低、綜合競爭力弱、增長速度慢等方面。企業(yè)尤其以應(yīng)對管理、控制及安全環(huán)保方面的內(nèi)外要求不斷提升所形成的挑戰(zhàn)最為迫切。

一方面困難挑戰(zhàn)多，如：招工難，流動快;用地緊張，地價高;原料、能源、人工等成本上漲快;環(huán)保、安全生產(chǎn)壓力大;知識更新與精益化管理需求的矛盾;用戶挑剔，質(zhì)量再上檔次進(jìn)展慢;技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新困難大?？梢哉f是困難重重。

另一方面技術(shù)發(fā)展快，如：網(wǎng)絡(luò)制造、物聯(lián)網(wǎng);智能制造、智慧工廠;綠色制造、節(jié)能減排;數(shù)字化、智能測控;機器人、智能裝備;智能信息處理、工業(yè)數(shù)字挖掘;兩化融合、信息化建設(shè);大數(shù)據(jù)、云計算等。一系列新技術(shù)、新概念、新名詞蜂擁而至，讓人摸不著頭腦。企業(yè)困惑、政府頭痛，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及制造業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級[1]是當(dāng)下迫切需要解決的問題。

1.2 ?智能制造

智能制造的本質(zhì)，是將智能裝備（包括但不限于機器人、數(shù)控機床、自動化集成裝備、3D打印等）通過通信技術(shù)有機連接起來，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化;并將各類感知技術(shù)[如傳感器、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、機器視覺等]收集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)，通過工業(yè)以太網(wǎng)、無線傳輸?shù)韧ㄐ攀侄危蟼髦凉I(yè)服務(wù)器中，在MES/DCS軟件系統(tǒng)的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并與企業(yè)資源管理軟件[企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）]，提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案或者定制化生產(chǎn)，最終實現(xiàn)智能化生產(chǎn)[2]。

因此，世界上主要的發(fā)達(dá)國家，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家，均出臺了相關(guān)的戰(zhàn)略、規(guī)劃、部署;中國也不例外，出臺了“中國制造2025”的政策，作為制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型的目標(biāo)之一[3]。

2015年、2016年工信部主導(dǎo)發(fā)布了《智能制造試點示范專項行動實施方案》[4]，方案指出：（1）以智能工廠為方向的流程制造試點示范項目;（2）以數(shù)字化車間為代表的離散制造試點示范項目;（3）以信息技術(shù)深度嵌入為代表的智能裝備和產(chǎn)品試點示范項目;（4）以個性化定制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同開發(fā)、電子商務(wù)為代表的智能制造新業(yè)態(tài)新模式試點示范項目;（5）以人流、物流信息化、能源管理智慧化為代表的智能化管理;（6）以在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程診斷與云服務(wù)為代表的智能服務(wù)。

同時，也提出了智能工廠的基本要素[5]：（1）概念設(shè)計、施工設(shè)計全數(shù)字化，建設(shè)、投運前完全模擬仿真，設(shè)計相關(guān)的知識進(jìn)入企業(yè)知識庫;（2）主要生產(chǎn)裝置普及自動控制和先進(jìn)控制（Advanced Process Control，APC）技術(shù)，自動數(shù)采率在90%以上;（3）建立實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)與主要生產(chǎn)裝置、設(shè)施的控制系統(tǒng)[分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）等]集成。工廠生產(chǎn)信息實現(xiàn)共享，生產(chǎn)信息實現(xiàn)可視化;（4）生產(chǎn)計劃、調(diào)度和主要操作均建立了模型，基本實現(xiàn)工廠生產(chǎn)模型化分析決策，生產(chǎn)全過程量化管理，生產(chǎn)成本實現(xiàn)日跟蹤;（5）在統(tǒng)一的企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫和基于企業(yè)工廠模型及生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)集成平臺的基礎(chǔ)上，建立制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES），向下集成生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，向上為企業(yè)ERP系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐;（6）供應(yīng)鏈管理模型化，建立原材料運輸及配送的管理與優(yōu)化系統(tǒng)、產(chǎn)成品配送的物流管理及優(yōu)化系統(tǒng)，供應(yīng)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)模型化。

制鹽行業(yè)應(yīng)以信息技術(shù)為依托，實現(xiàn)流程綜合自動化，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和價值、改變經(jīng)營手段、提高管理水平、提高市場反應(yīng)能力，進(jìn)而全面提高企業(yè)競爭力。

1.3 ?智能工廠

1.3.1 ?智能工廠的模型

運用系統(tǒng)法對智能工廠生產(chǎn)管理模式和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行全面梳理分析，配合國家智能制造戰(zhàn)略的需要，以先進(jìn)的生產(chǎn)管理理念與企業(yè)實際相結(jié)合為出發(fā)點，提出智能化工廠生產(chǎn)信息化建設(shè)方案，為企業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)的保證建立可靠的支撐平臺。

1.3.2 ?智能工廠的特征

智能工廠應(yīng)具有高度自動化、生產(chǎn)數(shù)字化、決策科學(xué)化、要素模型化、全面集成化、信息可視化的“六化”特征，如圖1所示。

1.3.3 ?智能工廠的目標(biāo)

應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能（Artificial Intelligence，AI）、5G、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）、虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR）等前沿技術(shù)，建設(shè)智能工廠，實現(xiàn)生產(chǎn)、設(shè)備、能源、物流、人力等資源要素的數(shù)字化匯聚（大數(shù)據(jù)中心）、網(wǎng)絡(luò)化共享（工業(yè)控制互聯(lián)網(wǎng)）和平臺化協(xié)同（調(diào)度協(xié)同指揮中心），簡稱“一庫一網(wǎng)一屏”建設(shè)。具備在工廠層面全要素數(shù)據(jù)可視化在線監(jiān)控、實時自主聯(lián)動平衡和優(yōu)化的能力，建成集全流程自動化生產(chǎn)線、綜合集成信息管控平臺、實時協(xié)同優(yōu)化的智能生產(chǎn)體系、精細(xì)化能效管控于一體的綠色、安全、高效的智能工廠。通過智能工廠的建設(shè)，促進(jìn)生產(chǎn)過程節(jié)能減排、安全環(huán)保，提升勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)運營成本，提高企業(yè)效率和效益。

1.4 ?存在的問題

目前，國內(nèi)制鹽行業(yè)智能工廠設(shè)計、建設(shè)與運營還存在諸多問題，如：應(yīng)用需求的不確定、現(xiàn)場技術(shù)條件的不滿足、機理模型的難建立、各級認(rèn)識與人才隊伍的缺乏等，都給智能工廠的項目建設(shè)增加了難度。深入研究與分析這些智能工廠的建設(shè)與技術(shù)應(yīng)用、管理優(yōu)化問題，有益于提升項目建設(shè)的有序性、先進(jìn)性、經(jīng)濟性，具有十分重要的意義。

在當(dāng)前制鹽企業(yè)智能工廠規(guī)劃設(shè)計與項目建設(shè)中，有一些常見的問題：

（1）全過程物流管控不夠。比如，年產(chǎn)120萬噸精制鹽的規(guī)模，每年480萬立方米的原料，約12萬噸的燃料， ? ? ?250萬立方米（母液），1.2萬噸輔料（CaO、絮凝劑等），大多數(shù)智能工廠整體方案都會提到物質(zhì)流、信息流、價值流三流合一，但是實際上對制鹽行業(yè)這方面的管控還是不夠，尤其是大宗原料的進(jìn)出廠、取制樣、檢化驗很多還是人工操作或干預(yù)，這不僅涉及勞動強度增加、效率變低和智能工廠的覆蓋面程度，還涉及企業(yè)經(jīng)營管理的一些隱患，如內(nèi)外勾結(jié)將原料取樣和樣品摻雜、弄虛作假造成企業(yè)巨額經(jīng)濟損失。某些企業(yè)對大宗原燃料實行進(jìn)廠檢驗，雖建立了檢化驗實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIMS）系統(tǒng)，可以自動編碼、解碼，有的可以氣動送樣，少數(shù)還采用機器人自動制樣裝置，減少了人工干預(yù)和作業(yè)過程，減少了化驗數(shù)據(jù)修約與統(tǒng)計、傳送失誤，但普遍仍是人工取樣、人工處理異常原料情況，人工安排取樣人員，LIMS系統(tǒng)沒有升級到QIMS的層次，企業(yè)的自動盤存、全程計量分析、物料平衡等，都存在一些困難或問題。

（2）全流程關(guān)鍵性數(shù)據(jù)保障不夠。由于儀表選型設(shè)計問題、施工安裝問題、測量設(shè)備運行與維護管理、現(xiàn)場技術(shù)條件問題、數(shù)據(jù)不被關(guān)注和重視等，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不完整、不及時的情況時有發(fā)生，有些工藝參數(shù)，如蒸發(fā)罐液位、料倉料位、固液比的檢測、鹵水原料的總?cè)芙夤腆w（Total Dissolved Solids，TDS）在線檢測、離子濃度在線檢測、沸點升等檢控尚存在困難或不了解技術(shù)進(jìn)展，使得很多系統(tǒng)上層看似“高大上”，但自動化系統(tǒng)難以實現(xiàn)自動控制，信息化系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)不給力、空殼化嚴(yán)重。

（3）全員創(chuàng)新意識不夠。在工業(yè)4.0、中國制造2025的背景下，隨著近些年計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)、軟件與云技術(shù)、機器人與模式識別等高新技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前有很多新技術(shù)、新產(chǎn)品得到較好的應(yīng)用。但目前很多設(shè)計或EPC項目還基本沿用過去的思維與設(shè)計圖紙，使得設(shè)計與智能工廠建設(shè)出現(xiàn)了“兩張皮”或不協(xié)調(diào)的情況，很多可以采用無人化、機械化或機器人化的場合沒有進(jìn)行先進(jìn)新型設(shè)計，如沒有做到現(xiàn)場汽車衡無人值守，皮帶無人值守、泵站無人值守、無人行車系統(tǒng)、原料自動取樣與制樣分樣，其他減人/少人裝備或人機協(xié)同/協(xié)作的應(yīng)用也不夠，降低了智能工廠的整體水準(zhǔn)和企業(yè)的期望值與滿意度。

（4）全方位的基礎(chǔ)自動化與管理不夠。由于設(shè)計或總包單位對智能工廠的認(rèn)識有限、創(chuàng)新意識不夠、建設(shè)成本的顧慮、智能技術(shù)能力的不足、專業(yè)協(xié)同以及設(shè)計重視不夠等多種因素，當(dāng)前很多基礎(chǔ)自動化的設(shè)計依然如故，如集鹵、配鹵自動控制系統(tǒng)、輸鹵管線監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字倉儲及物流系統(tǒng)等均未設(shè)計或?qū)嵤?固液比檢測、蒸發(fā)罐結(jié)鹽情況監(jiān)測多為人工進(jìn)行;冷凝水、三廢等回收環(huán)節(jié)自動化程度低于主工藝;三廢處理或堆放的監(jiān)控、堆場、油庫或廢水收集池等公輔部分的自動化系統(tǒng)互聯(lián)和信息共享以及現(xiàn)場電視監(jiān)控或工業(yè)視覺分析技術(shù)的應(yīng)用管理不夠完善。

（5）全新的信息價值化、智能化不夠。以往和目前的信息化系統(tǒng)或工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺常見問題是：數(shù)據(jù)量巨大但關(guān)聯(lián)少、碎片化，數(shù)據(jù)看似挺多但實際應(yīng)用價值不大、有用信息可能被淹沒，信息很多但需查詢的內(nèi)容多、信息使用非常不方便，計量、化驗數(shù)據(jù)、過程參數(shù)多，物料流在不同工序的時間又不同，查詢、追溯一個事件的原因非常難，尤其是時間/空間上的對應(yīng)，還需要紙筆計算器進(jìn)行輔助查詢、計算、統(tǒng)計。因此，在智能工廠建設(shè)中，如何基于現(xiàn)場工藝與設(shè)備的控制優(yōu)化、基于主要工藝與關(guān)鍵設(shè)備機理或數(shù)理分析、基于管理關(guān)注點盲點并針對大量數(shù)據(jù)做深層次信息與分析挖掘是制鹽行業(yè)智能制造急需解決的問題，對于引領(lǐng)行業(yè)的智能工廠建設(shè)、打造行業(yè)標(biāo)桿和示范以及推動制鹽企業(yè)的技術(shù)升級都具有十分重要的意義。

（6）全盤性企業(yè)數(shù)字化思維與戰(zhàn)略不夠。21世紀(jì)，中國的戰(zhàn)略是“兩化融合”，但結(jié)果是信息化過量、工業(yè)化不足。工業(yè)化不足使工業(yè)基礎(chǔ)不夠扎實，產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量與國際水平距離較遠(yuǎn);信息化過量使制造業(yè)企業(yè)熱衷于信息化的提升，投入大量資金對企業(yè)進(jìn)行信息化改造，但企業(yè)管理和產(chǎn)品質(zhì)量并未改善。

2 ? ?技術(shù)路線、方案、探索

2.1 ?制鹽企業(yè)智能工廠建設(shè)的探索

制鹽企業(yè)無論是采用多效蒸發(fā)工藝（Multiple-effect Evaporation，ME）還是機械熱壓縮工藝（Mechanical Vapor Recompression，MVR），都是一個連續(xù)生產(chǎn)的以流程控制為核心的工藝系統(tǒng)，存在以下難點。

（1）檢測難。環(huán)境惡劣，生產(chǎn)過程中存在高溫、粉塵、鹽霧，介質(zhì)存在酸堿/電化學(xué)腐蝕、易結(jié)晶、結(jié)垢，導(dǎo)致設(shè)備故障、磨損、使用壽命縮短，進(jìn)而使檢測失敗，最終造成生產(chǎn)不連續(xù)。

（2）建模難。物料機理較為復(fù)雜，原料多元/多組分，物理/化學(xué)反應(yīng)共存，蒸發(fā)器內(nèi)氣/固/液態(tài)并存。

（3）優(yōu)化難。生產(chǎn)條件變化頻繁，原料類型多樣（鈣型鹵水、鈉型鹵水），雜質(zhì)成分多變，存在多種有價值的成分。

（4）控制難。多種主工藝均為連續(xù)生產(chǎn)的流程控制，不同工藝的設(shè)備配置、控制要點也不盡相同，雖然基本上實現(xiàn)了自動化，但是只降低了正常運行狀態(tài)下的工人勞動強度，仍然需要大量的人工干預(yù)和對突發(fā)狀況、非正常生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行人工分析、預(yù)判和處理，與智能工廠建設(shè)強調(diào)的協(xié)同創(chuàng)新、兩化融合、信息共享、智能決策還有極大的差距。

2.1.1 ?智能工廠的建設(shè)原則

從全局、整體層面進(jìn)行頂層設(shè)計，以公司戰(zhàn)略為導(dǎo)向，圍繞制鹽智能工廠建設(shè)的主要環(huán)節(jié)和重點領(lǐng)域，結(jié)合企業(yè)自身能力、組織架構(gòu)、管理模式、業(yè)務(wù)流程需求以及企業(yè)所在區(qū)域特征、產(chǎn)品定位、工藝裝置和基礎(chǔ)自動化/信息化裝備水平，明確智能工廠建設(shè)重點，分期、分步實施，有序地推進(jìn)智能工廠的建設(shè)。

2.1.2 ?智能工廠的總體架構(gòu)

制鹽企業(yè)智能工廠建設(shè)采用基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的“一網(wǎng)一庫一屏”架構(gòu)，通過“工廠智能生產(chǎn)、平臺協(xié)同運營”兩個層面的業(yè)務(wù)管理監(jiān)控模式，將智能裝備、基礎(chǔ)自動化/信息化和企業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)板塊管理信息作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)運營全流程的智能生產(chǎn)和供應(yīng)鏈協(xié)同。

2.1.3 ?智能工廠的規(guī)劃方法

制鹽企業(yè)智能工廠的規(guī)劃主要包括現(xiàn)狀評估與需求分析、智能工廠架構(gòu)規(guī)劃、實施路線及藍(lán)圖3個方面。

現(xiàn)狀評估與需求分析主要包括企業(yè)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀分析、改進(jìn)方向與智能工廠需求與智能制造愿景的差距分析，架構(gòu)規(guī)劃主要包括技術(shù)架構(gòu)規(guī)劃和技術(shù)路線及管控一體化規(guī)劃，實施路線及藍(lán)圖主要包括項目策劃、項目組合分析與進(jìn)度計劃、建設(shè)投資估算、實施策略等。

2.1.4 ?智能工廠功能模塊

根據(jù)智能工廠標(biāo)準(zhǔn)體系[6]，結(jié)合制鹽實際需求，智能工廠主要有以下幾個功能模塊：

（1）原料管理。對各種生產(chǎn)原料進(jìn)出進(jìn)行管理，統(tǒng)計存量、庫存報警、物料計量等;（2）生產(chǎn)監(jiān)控。對主要生產(chǎn)分廠或車間的工藝過程、物料流圖等進(jìn)行監(jiān)管;（3）生產(chǎn)調(diào)度。包括生產(chǎn)計劃、產(chǎn)量跟蹤和分析、調(diào)度指令和生產(chǎn)報表等;（4）化驗管理。實現(xiàn)原/燃/輔料的取樣、制樣、化驗數(shù)據(jù)與設(shè)備、數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)等管理;（5）質(zhì)/計量管理。實現(xiàn)質(zhì)量統(tǒng)計、實時分析和質(zhì)量追溯;（6）物料平衡管理。統(tǒng)計和分析各車間與公司主要產(chǎn)品的物料使用及回收情況;（7）能源管理。實現(xiàn)各級能源計量，并實現(xiàn)能源單耗的實時分析;（8）設(shè)備管理。實現(xiàn)重點設(shè)備的監(jiān)控、檔案管理、點巡檢及備件管理;（9）環(huán)保、安全管理。實現(xiàn)環(huán)保指標(biāo)監(jiān)控預(yù)警和安全管理;（10）管理駕駛艙，為生產(chǎn)相關(guān)部門各級領(lǐng)導(dǎo)人員的配備生產(chǎn)指揮平臺;（11）生產(chǎn)裝置優(yōu)化。分析和挖掘數(shù)據(jù)，找出滿足產(chǎn)量、質(zhì)量、成本的最優(yōu)運行參數(shù);（12）生產(chǎn)協(xié)同管理，包括各裝置或車間的開停車、負(fù)荷和故障的協(xié)同優(yōu)化運行;（13）成本中心。分析各車間的利潤核算方法和結(jié)果。

2.1.5 ?智能工廠的技術(shù)架構(gòu)

智能工廠的基本技術(shù)架構(gòu)就是以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的“一網(wǎng)一庫一屏”為基礎(chǔ)的架構(gòu)[7]。

（1）一網(wǎng)：通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，構(gòu)建基礎(chǔ)自動化/信息化系統(tǒng)（總線儀器儀表+總線執(zhí)行機構(gòu)+DCS/PLC/SCADA+工業(yè)視頻等），全覆蓋工廠全流程工藝生產(chǎn)線。對關(guān)鍵生產(chǎn)裝置及重體力、簡單重復(fù)、惡劣環(huán)境操作崗位（如采輸鹵，灘曬、收鹽、離心干燥、包裝、倉儲等）和須減少人為因素干擾的關(guān)鍵崗位（如計重、取樣、化驗等）輔以智能裝備[如機器人/手、自動導(dǎo)引運輸車（Automated Guided Vehicle，AGV）轉(zhuǎn)運車、無人行車等]，實現(xiàn)生產(chǎn)、設(shè)備、能源、物流、倉儲等生產(chǎn)要素的全面感知與控制[8]。

（2）一庫：應(yīng)用實時/關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)，綜合分析、挖掘、應(yīng)用基礎(chǔ)自動化/信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，開發(fā)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)先進(jìn)控制和優(yōu)化應(yīng)用，實現(xiàn)主工藝裝置/流程優(yōu)化、先進(jìn)控制（如：原料鹵水濃度與MVR壓縮機頻率調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模型等）;通過軟件重構(gòu)、云部署，有機融合企業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)管理基礎(chǔ)資源，應(yīng)用BIM和VR等技術(shù)對企業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)板塊信息實現(xiàn)數(shù)字化匯集再造，構(gòu)建數(shù)字化虛擬工廠。

（3）一屏：應(yīng)用BIM、VR和大屏等技術(shù)，構(gòu)建企業(yè)運營調(diào)度協(xié)調(diào)指揮中心綜合集成平臺（如生產(chǎn)調(diào)度、安全環(huán)保、安保人防等），實現(xiàn)企業(yè)全流程資源的靈活調(diào)度、高效配置和工廠鏡像可視化監(jiān)控。

2.1.6 ?智能工廠的建設(shè)路徑

全廠按智能工廠模式建設(shè)總體規(guī)劃設(shè)計。依據(jù)初步設(shè)計、工廠生產(chǎn)運營業(yè)務(wù)流程管理緊迫程度、資金情況和配套條件，分期建設(shè)。

第一步：完成對基礎(chǔ)自動化/信息化和關(guān)鍵智能裝備的投資，即完成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（一網(wǎng)建設(shè)）、實時/關(guān)系數(shù)據(jù)庫（一庫建設(shè)）、調(diào)度協(xié)同指揮中心機房大屏（一屏建設(shè)）和全廠綜合布線系統(tǒng)（工控、視頻、通信、門禁等）建設(shè)，實現(xiàn)生產(chǎn)全流程（含化驗室、實驗室）自動化儀器儀表全覆蓋;完成少許關(guān)鍵崗位智能裝備配置（如原鹵/精鹵的自動化取樣化驗裝置、無人巡檢機/AGV移動小車、碼垛和打包機器人、無人智能行車等）以及完成辦公自動化（Office Automation，OA）辦公系統(tǒng)。

第二步：建設(shè)大數(shù)據(jù)中心，完成企業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程管理數(shù)字化匯集提升，構(gòu)建經(jīng)營決策、財務(wù)管理、安環(huán)管理、設(shè)備管理、計劃管理、調(diào)度管理、質(zhì)量管理、能源管理、人事管理、黨建等業(yè)務(wù)流程交互協(xié)同信息綜合集成平臺，并與企業(yè)ERP全面對接，實現(xiàn)工廠全面數(shù)字化、可視化。

第三步：在積累一定量生產(chǎn)和經(jīng)營數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開始建設(shè)工業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺，構(gòu)建原料組分波動及發(fā)展趨勢、典型蒸發(fā)器結(jié)鹽結(jié)垢趨勢、沸點升影響因素、母液雜質(zhì)離子富集程度影響等工藝/關(guān)鍵裝置的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)科學(xué)決策和制鹽工藝優(yōu)化、先進(jìn)控制，建立設(shè)備全生命周期管理（如故障智能診斷等）和智能倉儲物流系統(tǒng)，在條件成熟時建設(shè)數(shù)字化虛擬工廠。

2.2 ?制鹽企業(yè)智能工廠的裝備、技術(shù)水平

全廠智能化/自動化/信息化裝備水平不低于國內(nèi)外同行業(yè)裝備水平，選用的技術(shù)成熟、穩(wěn)定、可靠，所以裝備水平、工藝水平、測控水平、標(biāo)準(zhǔn)化水平、管理水平、員工水平、效益水平均應(yīng)達(dá)標(biāo)。

2.3 ?制鹽企業(yè)智能工廠的主要建設(shè)內(nèi)容

圍繞工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G通信、BIM、VR等現(xiàn)代信息技術(shù)與企業(yè)業(yè)務(wù)管理流程深入融合，在工廠的感知層面、管控層面、供應(yīng)鏈層面、決策層面實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程再造、推進(jìn)企業(yè)管理模式轉(zhuǎn)型升級（適應(yīng)智能工廠管理新模式）[9]。

2.3.1 ?基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化建設(shè)

結(jié)合制鹽企業(yè)生產(chǎn)工藝條件、工況特點，應(yīng)用自動控制、智能感知等技術(shù)對采輸鹵、鹵水凈化、蒸發(fā)結(jié)晶、離心干燥、包裝倉儲、廢水處理、熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱鍋爐、汽輪機驅(qū)動等工段、裝置和其他基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化打造，完成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及信息安全建設(shè)，通過生產(chǎn)裝備的機械化、自動化、信息化、智能化的融合集成，提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率、資源利用率和產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)率，實現(xiàn)節(jié)能減排，減本增效。

2.3.2 ?智能感知

裝備智能傳感器、智能攝像機、射頻識別和5G通信設(shè)備，應(yīng)用高溫?zé)岢上?、圖像識別、聲音識別等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)工藝過程數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、產(chǎn)品標(biāo)識數(shù)據(jù)、工廠環(huán)境數(shù)據(jù)等生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的全面采集，實時感知生產(chǎn)過程和關(guān)鍵裝備運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)[10]。

2.3.3 ?相關(guān)智能儀器儀表

（1）通用儀器儀表：配置FCS、DCS、PLC、SIS、ESD和總線儀表及總線執(zhí)行機構(gòu)等。（2）特殊儀器儀表裝置：原料鹵水自動取樣分析裝置、蒸發(fā)罐料液自動取樣分析裝置、各主要離子濃度在線檢測儀、鹽產(chǎn)品成分在線分析裝置等。

2.3.4 ?智能生產(chǎn)管理與執(zhí)行

采用業(yè)務(wù)驅(qū)動和數(shù)字驅(qū)動相結(jié)合的管理理念，圍繞設(shè)備、能源、質(zhì)量、倉儲、物流、安全、環(huán)保、人員等企業(yè)核心業(yè)務(wù)主線，建設(shè)集成、智能、協(xié)同的生產(chǎn)管理與執(zhí)行系統(tǒng)，主要包括：

（1）設(shè)備全生命周期管理。綜合收集設(shè)備設(shè)計、選型、采購、安裝、調(diào)試、運行、維護、報廢全過程信息，建設(shè)完整的設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上，對關(guān)鍵核心設(shè)備和大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運用大數(shù)據(jù)分析、人工智能、虛擬現(xiàn)實、智能診斷等技術(shù)，形成遠(yuǎn)程設(shè)備運維系統(tǒng);對關(guān)鍵核心設(shè)備采用BIM和VR技術(shù)建立3D仿真模型，實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警、報警、預(yù)診斷和運維培訓(xùn);利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)備供應(yīng)商建立標(biāo)準(zhǔn)化信息采集系統(tǒng)、自動診斷系統(tǒng)、基于專家系統(tǒng)的故障預(yù)測模型和故障索引知識庫，實現(xiàn)裝備遠(yuǎn)程運行狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與自修復(fù)。

（2）能源優(yōu)化管理。自動采集氣、汽、風(fēng)、水、電、燃料等主要能源介質(zhì)數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計分析，對高能耗設(shè)備進(jìn)行動態(tài)耗能監(jiān)測與能耗分析。建立具有能源計劃、評價、平衡與預(yù)測優(yōu)化模型的能源系統(tǒng)，對耗能和產(chǎn)能調(diào)度提供優(yōu)化策略和優(yōu)化方案，實現(xiàn)能源動態(tài)監(jiān)控和精細(xì)化管理。運用BIM和VR技術(shù)建立實時能源數(shù)據(jù)3D數(shù)字化管網(wǎng)，輔助能源管理，為工廠能源管線檢修、改造升級提供支持。

（3）質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)化管理。將質(zhì)量管理理念與信息化管理相融合，對質(zhì)量、檢驗管理流程、標(biāo)準(zhǔn)固化，建立具有制鹽行業(yè)規(guī)范（包括工藝規(guī)范、檢驗規(guī)范、操作規(guī)范和質(zhì)量規(guī)范）的質(zhì)量監(jiān)控、檢化驗、質(zhì)量統(tǒng)計分析等功能的質(zhì)量、檢驗管理體系，對生產(chǎn)過程各工序的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝參數(shù)進(jìn)行集成和融合，利用統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control，SPC）的方法實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量在線判定與全流程追溯分析。利用大數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)的方法對原鹵、精鹵、鹽漿、濕鹽、干鹽、大/小包裝食鹽/工業(yè)用鹽等半成品、成品進(jìn)行在線質(zhì)量統(tǒng)計、診斷、預(yù)測、分析，為持續(xù)改進(jìn)、提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量提供精準(zhǔn)可靠的產(chǎn)成品質(zhì)量報告。

（4）倉儲物流優(yōu)化管理。運用5G、無線移動終端、RFID等技術(shù)以及AGV、智能天車、數(shù)字立體庫等裝置，構(gòu)建無人計量、無人倉儲管理和轉(zhuǎn)運的廠內(nèi)供應(yīng)鏈管理優(yōu)化系統(tǒng)，對原/燃料和備件/材料采購進(jìn)廠、計量、取樣化驗、驗收入庫和產(chǎn)成品出庫、轉(zhuǎn)運、盤點等作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集和監(jiān)控，實現(xiàn)物料的跟蹤追溯和優(yōu)化調(diào)度，確保廠內(nèi)物流的高效經(jīng)濟運行及持續(xù)優(yōu)化，提高倉儲利用率和物料流轉(zhuǎn)效率，降低物流成本。

（5）安全環(huán)保閉環(huán)管理。建設(shè)HSE管理知識庫，實現(xiàn)“事前計劃、事中跟蹤控制和預(yù)防、事后追溯分析”的閉環(huán)安健環(huán)管理。利用智能監(jiān)控手段和定位技術(shù)，集成重點安全環(huán)保區(qū)域的生產(chǎn)作業(yè)實時數(shù)據(jù)與環(huán)境信息，實時監(jiān)控重要危險源和三廢排放點。應(yīng)用移動終端信息推送功能，實現(xiàn)危險工作場所的智能提醒與及時預(yù)警。

（6）人員車輛安保優(yōu)化管理。利用衛(wèi)星定位、WiFi、5G等技術(shù)和智能穿戴設(shè)備，對進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場的人員、車輛進(jìn)行全程跟蹤管理。建立能夠自動感知獲取人員、車輛基礎(chǔ)信息、作業(yè)環(huán)境安全狀態(tài)信息、位置軌跡的人員、車輛行為軌跡管理系統(tǒng)。當(dāng)作業(yè)人員、車輛越界、重點設(shè)備異常、重大危險源異常等情況發(fā)生時，系統(tǒng)能夠自動地彈出報警信息和相應(yīng)的視頻監(jiān)控畫面，同時將有關(guān)提醒信息推送給相關(guān)的崗位或者人員，實現(xiàn)安保人防的在線監(jiān)控、智能分析、聯(lián)動告警的目標(biāo)。

2.3.5 ?最終目標(biāo)

制鹽企業(yè)建設(shè)智能工廠的最終目標(biāo)是實現(xiàn)全價值鏈降本增效精細(xì)化管理，包括：

人—作業(yè)層盡量少人無人，減少對機器而非人的依賴;基層管理通過業(yè)務(wù)流程優(yōu)化實現(xiàn)組織架構(gòu)扁平化與減人，中間管理層整合，把生產(chǎn)調(diào)度、電力調(diào)度、安防監(jiān)控、無人檢重與能源計量等過去分離的監(jiān)控系統(tǒng)整合，提高全員勞動生產(chǎn)率。

機—加強重大尤其流程單體設(shè)備預(yù)測性維護，減少突發(fā)故障對生產(chǎn)影響;加強備品配件管理與檢修管理，減少設(shè)備維修費用與因突發(fā)故障造成的損失、資金占用等。

質(zhì)—質(zhì)量快速檢測和判別，穩(wěn)定生產(chǎn)過程質(zhì)量，提高合格率;穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，減少檢驗人員與作業(yè);加強質(zhì)量信息共享與及時處置。

源—突出根本問題分析與源頭治理思維，加強源頭檢測與優(yōu)化控制，如：通過原料組分分析控制產(chǎn)品質(zhì)量，通過趨勢分析及加強外部因素干擾管控實現(xiàn)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行、加強母液回收、廢水處理，余熱回收等輔助裝置的管理，全面提高資源綜合利用水平。

能—加強能源計量與定額管理，加強設(shè)備能效分析，余熱利用與協(xié)同發(fā)電（汽輪機拖動），電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行，加強設(shè)備與過程節(jié)能優(yōu)化，尤其是離心干燥過程的節(jié)能優(yōu)化，提升能源利用率，降低企業(yè)總能耗與產(chǎn)品單耗。

效—通過網(wǎng)絡(luò)化可視化管理，加強各級各崗位作業(yè)過程監(jiān)管與績效考核，提高執(zhí)行力，減少管理成本;加強生產(chǎn)、經(jīng)營過程人人、人機協(xié)同，建立與持續(xù)完善生產(chǎn)成本實時化管控平臺建設(shè)，全面提高工作效率，及時發(fā)現(xiàn)問題和糾偏，提升企業(yè)的核心競爭力。

3 ? ?結(jié)語

3.1 ?制鹽企業(yè)需要正確認(rèn)識智能工廠

智能工廠的建設(shè)不是虛擬化，不是形式和噱頭、炒作，應(yīng)變成實實在在的行動，需各方共同努力，達(dá)成共識、統(tǒng)一思想才能統(tǒng)一目標(biāo)、統(tǒng)一部署做好這項工作或事業(yè);同時，智能工廠的建設(shè)不能太理想化，不能認(rèn)為一切皆可無人化，要考慮先進(jìn)，但也要考慮技術(shù)的成熟可靠，有所為有所不為，該用的、可用的要用，不具備條件的、方案不成熟的暫時不必要投資，要努力成為行業(yè)智能工廠建設(shè)的“先行者”，而不要成為“先烈”。

智能工廠的建設(shè)要以自動化為主要基礎(chǔ)，同時要進(jìn)行信息化規(guī)劃與建設(shè)，尤其是在一些過程控制、數(shù)據(jù)分析、報表顯示、系統(tǒng)維護、決策支持等方面;要借鑒國內(nèi)外先進(jìn)理念與技術(shù)，更要針對企業(yè)現(xiàn)狀與問題、工藝生產(chǎn)與企業(yè)管理實際，走出既有理論高度、又有技術(shù)創(chuàng)新，更有實際應(yīng)用與成效的道路。

3.2 ?制鹽企業(yè)建設(shè)智能工廠可能存在的問題

制鹽企業(yè)建設(shè)智能工廠可能存在涉及面廣，實施阻力大，信息化系統(tǒng)復(fù)雜，企業(yè)對信息化理念、建設(shè)過程缺乏理解，執(zhí)行不到位，需求和目標(biāo)不明確且經(jīng)常發(fā)生變化導(dǎo)致效率低下、項目周期過長等問題。所以制鹽企業(yè)應(yīng)該建立“領(lǐng)導(dǎo)掛帥”制度，以相關(guān)規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合企業(yè)自身情況，明確適合的項目驗收指標(biāo)，對關(guān)鍵時間節(jié)點進(jìn)行跟蹤與控制，采用分步實施原則，做好規(guī)劃和預(yù)算，并且與政府相關(guān)部門、勘察設(shè)計單位、產(chǎn)品供應(yīng)商形成合作伙伴式的關(guān)系，在項目建設(shè)過程中結(jié)合實際、著眼未來、共同成長。

3.3 ?制鹽企業(yè)智能工廠建設(shè)的總結(jié)

制鹽企業(yè)智能工廠的建設(shè)應(yīng)該總體規(guī)劃、精細(xì)設(shè)計、分步實施，要與時俱進(jìn)，不可不為;要聚焦主業(yè)，不可亂為;要務(wù)實創(chuàng)新，不可浮夸;要正確理解智能工廠內(nèi)涵，區(qū)別對待不同場景;要建立和落實“重點任務(wù)清單”，分條件分步驟持續(xù)推進(jìn);要開展一把手領(lǐng)導(dǎo)的系統(tǒng)工程，整合資源督導(dǎo)推進(jìn)。

“十三五”收尾，“十四五”之旅開啟，“謀，而后動，不謀，而衰矣”;制鹽企業(yè)需要謀深慮遠(yuǎn)，抓住機遇，乃長久發(fā)展之根基。

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Exploration on the construction of intelligent factories in salt-making enterprises

Rao Jia

（China CEC Engineering Co. Ltd.， Changsha 410114， China）

Abstract：Starting from the current problems faced by salt-making enterprises， development needs， and the national integration of industrialization and industrialization policy， explore the basic elements， model construction， planning methods， design principles， technical architecture， and implementation point of intelligent manufacturing and the construction intelligent factories for salt-making enterprises in the new era .

Key words：salt-making enterprises; integration of two industrializations; intelligent manufacturing; intelligent factory