生活用紙?jiān)O(shè)備的數(shù)字化管理與技術(shù)

陳鍇 上海輕良實(shí)業(yè)有限公司

上海輕良實(shí)業(yè)有限公司是一家專注于造紙裝備的供應(yīng)商，公司為生活用紙行業(yè)提供的新月型衛(wèi)生紙機(jī)，幅寬5.6m、工作車速1,600m/min、產(chǎn)能110t/d。本文主要介紹了輕良公司在數(shù)字化管理、智能化生活用紙?jiān)O(shè)備及天眼智慧運(yùn)維系統(tǒng)等方面取得的全新進(jìn)展。

一 數(shù)字化項(xiàng)目管理

在數(shù)字化項(xiàng)目管理方面，輕良自主開發(fā)了基于SAAS平臺的MES管理軟件。管理軟件不僅應(yīng)用于公司內(nèi)部的生產(chǎn)管理，輕良同時也為客戶開發(fā)了一系列數(shù)字化產(chǎn)品并提供相關(guān)服務(wù)。

圖1 輕良MES管理軟件主要功能

輕良的數(shù)字化管理系統(tǒng)不斷升級，目前可以極大減少差錯，降低因差錯造成的成本支出，同時幫助客戶實(shí)時掌握項(xiàng)目進(jìn)度。其主要特點(diǎn)包括：

● 微信溝通，平臺上傳數(shù)據(jù)；

● 全面云端化、移動化；

● 信息實(shí)時同步，隨時存取；

● 流程化控制，管理效率精度提高；

● 管理決策準(zhǔn)確性高；

● 永久保存，未來升級方便。

以輕良內(nèi)部的數(shù)據(jù)為例，2021年，輕良在計(jì)劃、工藝、采購、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、發(fā)運(yùn)、安裝等方面全年的云端數(shù)據(jù)，已達(dá)到41.5萬條。

輕良的數(shù)字化項(xiàng)目管理分為六個板塊：“輕良服務(wù)”小程序、項(xiàng)目資料管理系統(tǒng)、生產(chǎn)進(jìn)度查詢、發(fā)運(yùn)通知、項(xiàng)目安裝進(jìn)度報(bào)表、客戶驗(yàn)收管理。

“輕良服務(wù)”小程序，主要是針對項(xiàng)目前端，即在客戶規(guī)劃項(xiàng)目時應(yīng)用，比如產(chǎn)能、蒸汽壓力的計(jì)算等；流程管控系統(tǒng)，基于輕良內(nèi)部的SAAS平臺，可以與客戶的系統(tǒng)進(jìn)行交互，并幫助客戶永久保存資料數(shù)據(jù)，方便查詢；生產(chǎn)進(jìn)度查詢，使客戶在下訂單之后，通過手機(jī)端查詢當(dāng)前訂單的交付進(jìn)度；項(xiàng)目計(jì)劃共同管理，涉及制造端、設(shè)計(jì)端、供應(yīng)鏈管理等方面，能夠?qū)p良的整個項(xiàng)目建設(shè)周期進(jìn)行一些相應(yīng)的干涉；發(fā)運(yùn)通知，生成發(fā)運(yùn)訂單，并給客戶自動發(fā)送信息；項(xiàng)目驗(yàn)收報(bào)表，原始數(shù)據(jù)留存于輕良項(xiàng)目管理的云端信息系統(tǒng)，便于客戶未來進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和項(xiàng)目優(yōu)化。

利用管理平臺，人員工作效率可提升150%～300%，單項(xiàng)目管理費(fèi)用可下降7%～15%，單項(xiàng)目完工進(jìn)度可提高12%～16%。

輕良在公司內(nèi)部利用數(shù)字平臺后的提升主要包括：

1.通過系統(tǒng)自動化處理，使得重復(fù)性管理工作效率提升3～6倍，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的精確性提高500%，由于信息不同步導(dǎo)致的工作偏差下降90%，降低企業(yè)管理成本3%～5%。

2.延期交貨減少30%，提高了用戶服務(wù)的水平，企業(yè)的準(zhǔn)時交貨率平均提高25%。誤期率平均降低35%，使銷售部門的信譽(yù)大大提高。

3.采購提前期縮短50%，采購人員有了及時準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃信息，就能集中精力進(jìn)行價值分析，貨源選擇，研究談判策略，了解生產(chǎn)問題，縮短了采購時間和節(jié)省了采購費(fèi)用。

4.停工待料減少60%。由于零件需求的透明度提高，計(jì)劃也作了改進(jìn)，能夠做到及時與準(zhǔn)確，零件也能以更合理的速度準(zhǔn)時到達(dá)，因此，生產(chǎn)線上的停工待料現(xiàn)象將會大大減少。

5.制造成本降低12%，采購費(fèi)用節(jié)省等一系列人、財(cái)、物效應(yīng)，必然會使生產(chǎn)成本降低。

6.客戶服務(wù)處理時間縮短70%，處理精確度提升300%，客戶滿意度提升45%。

7.整體管理水平提高，管理人員減少10%，生產(chǎn)能力提高10%～15%。

二 智能化生活用紙?jiān)O(shè)備

輕良在生活用紙?jiān)O(shè)備自動化方面的業(yè)務(wù)主要包括：自動化系統(tǒng)（MCS/DCS）、自動化產(chǎn)品與服務(wù)設(shè)備管理系統(tǒng)、紙廠維保服務(wù)。

雙網(wǎng)雙服務(wù)器的架構(gòu)

上海輕良的新月型衛(wèi)生紙機(jī)，使用的是雙網(wǎng)雙服務(wù)器架構(gòu)，其可以提高系統(tǒng)的通訊能力，沒有設(shè)置服務(wù)器時，每臺OS需要各自從CPU中讀取數(shù)據(jù)，設(shè)置后，通過服務(wù)器一次性地從CPU中讀出，緩存在服務(wù)器中，各臺OS只需從服務(wù)器中讀取數(shù)據(jù)，可減輕CPU的通訊負(fù)荷。沒有服務(wù)器時，一個CPU可帶8臺OS，用了服務(wù)器后，一個CPU可帶32臺OS。操作員站（OS）使用的電腦可靠性較低，有時會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，有些歷史數(shù)據(jù)就無法恢復(fù)。設(shè)置雙服務(wù)器后，歷史數(shù)據(jù)都存儲在服務(wù)器中，服務(wù)器是兩臺互為備用，備份相同的數(shù)據(jù)，徹底解決了歷史數(shù)據(jù)丟失的問題。便于系統(tǒng)向上擴(kuò)展，便于實(shí)施自動化與信息化的兩化融合。本地的DCS由于在內(nèi)部通信方面有完善的措施，往往會形成所謂的“信息孤島”，而服務(wù)器可作為與外部系統(tǒng)進(jìn)行信息交流的橋梁，外部系統(tǒng)與本地DCS交互數(shù)據(jù)時，只需與服務(wù)器之間進(jìn)行，從而使本地DCS系統(tǒng)可方便的向上擴(kuò)展至MES、ERP層次。

S120在傳動系統(tǒng)應(yīng)用

輕良的SINAMICS S120傳動系統(tǒng)，采用集中進(jìn)線和公共直流母線，通常適用于紙機(jī)、軋機(jī)、試驗(yàn)臺或提升裝置等需要多電機(jī)傳動設(shè)備的場合。所有的傳動組件，從電源進(jìn)線到電機(jī)側(cè)逆變器，都緊湊的安裝在獨(dú)立的機(jī)柜中，靈活組合并提供了眾多選件以滿足用戶的需求。該系統(tǒng)主要組件有帶電網(wǎng)側(cè)組件的進(jìn)線柜、用于饋電的整流柜、中央制動柜、逆變柜、控制單元、輔助供電柜。該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)包括：

圖2 雙網(wǎng)雙服務(wù)器架構(gòu)

1.優(yōu)化流程：投入小，通過PROFIBUS或PROFINET接口輕松連接到自動化系統(tǒng)中，減少硬連線。使用IGBT，以達(dá)到良好的效率，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

2.節(jié)能運(yùn)行：節(jié)能省電，減輕電源進(jìn)線負(fù)載并減少電源諧波失真。運(yùn)行、維護(hù)成本小。減少倉儲備品。使用相同型號的傳動控制器硬件和軟件以簡化操作（知道一臺，就知道全部）。

3.環(huán)境友好運(yùn)行：使用圖形化的組態(tài)和用戶程序。

圖3 輕良S120在傳動系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

無憂轉(zhuǎn)產(chǎn)技術(shù)

輕良全新推出了無憂轉(zhuǎn)產(chǎn)技術(shù)，由于一臺衛(wèi)生紙機(jī)需要做不同定量的產(chǎn)品，根據(jù)市場銷售情況往往需要不斷的更換產(chǎn)品，在更換產(chǎn)品時傳統(tǒng)的方法定量調(diào)節(jié)不及時往往會造成定量不準(zhǔn)確，生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品，造成產(chǎn)品的浪費(fèi)，也影響產(chǎn)量。輕良的無憂轉(zhuǎn)產(chǎn)新技術(shù)，由上漿的絕干漿量和定量的絕干漿量相等可以得出定量、車速和絕干漿量之間的關(guān)系，進(jìn)而得出定量與上漿流量之間的關(guān)系。改變定量設(shè)定值就可以轉(zhuǎn)化為改變上漿流量的設(shè)定值。轉(zhuǎn)產(chǎn)時利用模糊控制得出定量閥開度，使定量閥快速開啟或關(guān)閉到相應(yīng)位置附近，得到與定量相適應(yīng)的流量值，然后切換為PID控制進(jìn)行精確控制，達(dá)到無憂轉(zhuǎn)產(chǎn)效果。

遠(yuǎn)程服務(wù)平臺 輕良的遠(yuǎn)程服務(wù)平臺，通過路由器建立VPN連接。目前輕良出廠的所有生活用紙?jiān)O(shè)備，都能夠做到遠(yuǎn)程服務(wù)，結(jié)合客戶實(shí)際的現(xiàn)場信息，輕良在遠(yuǎn)程就能為客戶解決70%的問題。

遠(yuǎn)程服務(wù)可以極大縮短維修的時間，減少客戶停機(jī)費(fèi)用，提高服務(wù)質(zhì)量。通過遠(yuǎn)程服務(wù)平臺，增加了公司主營業(yè)務(wù)產(chǎn)品的服務(wù)功能，推動本公司主營業(yè)務(wù)的拓展。將公司的自動化主營業(yè)務(wù)提升到兩化融合的新領(lǐng)域。此遠(yuǎn)程服務(wù)平臺可嫁接到所有生產(chǎn)過程自動化產(chǎn)品上，用途十分廣泛。特別是在疫情期間，輕良的遠(yuǎn)程服務(wù)平臺在為客戶服務(wù)方面起到了至關(guān)重要的作用。

圖4 輕良的遠(yuǎn)程服務(wù)平臺示意圖

傳感器技術(shù)應(yīng)用 傳感器技術(shù)應(yīng)用是降低碳排放的具體途徑，以輕良2.85m幅寬衛(wèi)生紙機(jī)網(wǎng)部導(dǎo)輥軸承為例，其優(yōu)勢包括：

1.減少原料：優(yōu)化設(shè)計(jì)、縮小軸承尺寸，從而減少原材料使用。通過再制造減少新軸承材料使用，每次節(jié)省2,025kg原材料。

2.降低能耗：通過SRB+CARB的設(shè)計(jì)優(yōu)化。（22318EK+22318EK）軸承能耗降低18%。每組軸承每年可減少425kg碳排放，全年共計(jì)34.4t碳排放。

3.延長壽命：通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，RB+CARB 理論壽命延長至SRB+SRB的兩倍。整機(jī)可減少碳排放3.92t。通過再制造，可延長一倍使用壽命，減少3.4t的碳排放。

智能再制造

智能再制造是降低碳排放的具體途徑，應(yīng)用SKF加速度包等專業(yè)技術(shù)預(yù)測軸承故障。在損壞的初期，對軸承進(jìn)行再制造，從而大幅延長使用壽命，減少大量碳排放，與潤滑系統(tǒng)智能聯(lián)動，提升設(shè)備工藝性能。以輕良在造紙行業(yè)修復(fù)軸承實(shí)例為例，通過修復(fù)衛(wèi)生紙機(jī)真空輥的兩個軸承（型號：240XX），可以減少約1,677kg碳排放。

圖5 輕良碳排放虛擬工廠模擬計(jì)算

碳排放虛擬工廠模擬

輕良還可以為客戶在項(xiàng)目前期申請能評時，計(jì)算新投產(chǎn)產(chǎn)能跟原有工廠、原有紙機(jī)對比的碳排放情況。

金屬3D打印技術(shù)

輕良推出的金屬3D打印新技術(shù)，可以減少原料，包括降低輥殼壁厚，大幅增加水分通過速率。以及降低能耗，使出壓區(qū)干度提高，綜合蒸汽消耗降低約5%～8%。

三 天眼智慧運(yùn)維系統(tǒng)

在售后服務(wù)階段，輕良研發(fā)推出天眼智慧紙機(jī)系統(tǒng)，可以讓客戶提升設(shè)備管理和維修記錄水平。同時，還增加了智能點(diǎn)檢（含智能點(diǎn)檢儀及軟件模塊）等功能模塊。目前該系統(tǒng)在山西某紙業(yè)已經(jīng)使用了將近1年時間，客戶反饋非常好。

圖6 輕良天眼智慧紙機(jī)系統(tǒng)山西某紙業(yè)的應(yīng)用情況

同時，SKF軸承振動監(jiān)測系統(tǒng)接入天眼系統(tǒng)，可以預(yù)測到1至2個月的軸承異常。

功能模塊介紹

設(shè)備管理：可按要求將所有需要管理的設(shè)備輸入或者批量導(dǎo)入；每個設(shè)備都有詳細(xì)的信息和圖片；其中需要點(diǎn)檢的設(shè)備可以設(shè)定測量點(diǎn)的名稱等信息。設(shè)備異常記錄：所有沒有處理的異常都會在看板中按列表的方式顯示，提醒維保人員及時處理，保證設(shè)備的運(yùn)行；在日常檢查中發(fā)生的異常情況都可以輸入系統(tǒng)，在系統(tǒng)中可以看到輸入的人員和時間等必要信息；每一條異常記錄都包含詳細(xì)的狀態(tài)信息、異常的等級、現(xiàn)場照片以及后續(xù)處理計(jì)劃，幫助維保人員查看處理。設(shè)備故障記錄：在設(shè)備發(fā)生大的故障導(dǎo)致停機(jī)等問題時，都需要把每次發(fā)生的過程和處理的過程記錄在系統(tǒng)中；系統(tǒng)可以生成故障報(bào)表，除了在例會上可以使用外，也給以后發(fā)生類似故障時提供了有效的參考。點(diǎn)檢記錄：點(diǎn)檢數(shù)據(jù)，如軸承振動測量數(shù)據(jù)，需要定時記錄在系統(tǒng)中；系統(tǒng)會自動生成曲線和趨勢，幫助分析振動異常原因。

專家遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)

專家診斷功能通過配備的智能眼鏡，可以遠(yuǎn)程由專家遙控指導(dǎo)現(xiàn)場人員進(jìn)行維護(hù)或維修工作。專家可以直觀地看到現(xiàn)場的實(shí)際情況，通過眼鏡和耳機(jī)遠(yuǎn)程迅速指揮現(xiàn)場人員實(shí)施，大大提升時間效率和節(jié)約差旅成本。

利用天眼平臺設(shè)備維保年度工時相當(dāng)于下降300～500人/天；利用遠(yuǎn)程支持可縮短正常工作時間80%；利用遠(yuǎn)程支持平臺可使員工培訓(xùn)費(fèi)用下降40%。