嚴斌

摘 要：針對陶瓷企業(yè)能源管理粗放、節(jié)能降耗缺乏管理措施，能耗處于高位值的狀態(tài)，本文基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立陶瓷企業(yè)精益能效管理系統(tǒng)平臺，幫助企業(yè)實現(xiàn)能源綜合利用效率最大化、降低生產(chǎn)制造成本，助力企業(yè)能源管理水平大幅提升。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);陶瓷;能源管理;節(jié)能

1 引 言

陶瓷行業(yè)屬于高能耗、高污染行業(yè)，生產(chǎn)過程中消耗大量礦產(chǎn)資源和能源，隨著煤改氣、環(huán)保設(shè)備的投入，能源成本在制造成本的比例逐步加大。當下陶瓷行業(yè)正在步入下行周期，使得企業(yè)管理者不得不從降低企業(yè)經(jīng)營成本、提高企業(yè)綜合競爭力的角度出發(fā)，重視企業(yè)節(jié)能管理工作，降低用能成本。企業(yè)節(jié)能途徑有兩種，技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能;大部分陶瓷企業(yè)是重技術(shù)節(jié)能、輕管理節(jié)能，隨著企業(yè)近十年的節(jié)能技改，技術(shù)節(jié)能已經(jīng)陷入瓶頸;如何通過管理節(jié)能，持續(xù)降低企業(yè)能耗成本，以成為企業(yè)管理者急需解決的一個難題。

2 陶瓷企業(yè)管理節(jié)能

2.1 陶瓷企業(yè)能源管理現(xiàn)狀

（1）能源計量不完善：能源計量不能到三級設(shè)備、計量儀表不準確（例如：水煤氣的計量）、計量表計的精準度不高（例如有些企業(yè)變壓器的表計為0.5S）。

（2）人工匯總統(tǒng)計：人工抄表，人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性、一致性差、能耗統(tǒng)計分析顆粒度粗（統(tǒng)計到周、難以分解到工序、產(chǎn)線、班組能耗）。

（3）能耗異常難以追溯、企業(yè)節(jié)能潛力難以挖掘（球磨錯峰、空壓機節(jié)能）。

2.2 精益能效管理系統(tǒng)平臺

當前陶瓷企業(yè)能源管理粗放、節(jié)能降耗陷入瓶頸，企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗不能有效的下降，通過現(xiàn)有的管理措施很難將節(jié)能潛力釋放，陶瓷企業(yè)的節(jié)能需要一套適合陶瓷行業(yè)的管理工具，輔助管理者實現(xiàn)全員節(jié)能降耗，從而降低陶瓷生產(chǎn)制造的能源成本。

2.2.1 精益能效管理系統(tǒng)價值

（1）助力企業(yè)實現(xiàn)能源管理水平提升：現(xiàn)場管理、可視化看板，結(jié)合員工績效考核KPI，正向激勵做的比較好的班組;班組能耗異常管理，能耗超標產(chǎn)生告警通知管理人員，及時找到能耗異常的原因，消除異常;能源計量、統(tǒng)計、分析，通過自定義報表自動呈現(xiàn)分發(fā)給管理人員，提高報表的準確性和員工效率。

（2）提升企業(yè)能源綜合利用效率-TEM：電能質(zhì)量分析，減少無功損耗;能源平衡，分析能耗損失（“跑漏滴冒”）;能效分析、能效對標，挖掘節(jié)能潛力，提升谷電利用效率;數(shù)據(jù)分析工具找到節(jié)能方向，降低用電成本：例如過量供應(yīng)造成的能耗浪費、主電機停機輔機未關(guān)閉等。大數(shù)據(jù)建模沉淀生產(chǎn)操作經(jīng)驗，找到生產(chǎn)運行優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)。

（3）節(jié)能精益改善：精益能效強調(diào)自上而下的系統(tǒng)策劃（系統(tǒng)平臺），同時注重自下而上的現(xiàn)場改善，有效結(jié)合節(jié)能專家以及現(xiàn)場人員能效改善小組（ESGA）的主動性優(yōu)勢，將系統(tǒng)挖掘出的節(jié)能改善方向，通過改善小組，將每一個改善的方案通過SG-PDCA的方式將節(jié)能潛力釋放。

2.2.2精益能效管理系統(tǒng)技術(shù)路線

（1）精益能效管理系統(tǒng)功能模塊架構(gòu)。

精益能效管理系統(tǒng)平臺，采用微服架構(gòu)，擴展能力強，系統(tǒng)升級迭代便利，整個系統(tǒng)平臺分為5個層級：設(shè)備層為現(xiàn)場儀表和自動化設(shè)備;采集層通過采集網(wǎng)關(guān)、DTU設(shè)備通過現(xiàn)場總線采集現(xiàn)場儀表和自動化設(shè)備數(shù)據(jù);基礎(chǔ)平臺采用阿里云的基礎(chǔ)設(shè)施，包括存儲、時序數(shù)據(jù)庫、中間件產(chǎn)品等;數(shù)據(jù)中臺為精益能效管理系統(tǒng)平臺的核心業(yè)務(wù);應(yīng)用層為精益能效管理系統(tǒng)應(yīng)用平臺。

（2）精益能效管理系統(tǒng)平臺技術(shù)路線。

企業(yè)端數(shù)據(jù)采集：采用GE Proficy 工業(yè)智能平臺，該平臺集合了國際主流廠商的控制器（PLC），現(xiàn)場儀表的通訊接口，多達2000多種協(xié)議，通過該系統(tǒng)平臺與現(xiàn)場儀表和上位機系統(tǒng)對接，保證數(shù)據(jù)采集的準確性和穩(wěn)定性。

云端數(shù)據(jù)分析與利用在阿里云，精益能效云平臺集成在阿里云端，提供永久時長的數(shù)據(jù)存儲，確保數(shù)據(jù)的安全性與開放性;

3 陶瓷企業(yè)精益能效管理平臺應(yīng)用案例

3.1能源管理能力的提升

3.1.1 現(xiàn)場管理

現(xiàn)場管理是通過能耗指標、能源績效看板，同步生產(chǎn)線班組的能耗和生產(chǎn)指標及達標情況，實現(xiàn)能耗管理績效，正向激勵員工。

（1）傳統(tǒng)的管理方式：生產(chǎn)線班組紙制記錄能耗、產(chǎn)量、統(tǒng)計員Excel報表匯總、再同步到管理者微信群內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，其特點是數(shù)據(jù)滯后，沒有和目標能耗關(guān)聯(lián)，沒有形成班組對比效應(yīng)，不能激發(fā)員工積極性。

（2）現(xiàn)場管理看板模塊效果：將生產(chǎn)任務(wù)目標和能耗指標目視化，生產(chǎn)線運行狀況實時掌控中;交接班時自動生成班次生產(chǎn)績效看板，正向激勵員工;流程優(yōu)化、紙質(zhì)化報表減少10%。

3.1.2 異常管理

異常管理是指關(guān)鍵工序、設(shè)備能耗異常參數(shù)告警指定推送、快速發(fā)現(xiàn)和定位現(xiàn)場異常問題，及時處理能耗異常故障。

（1）傳統(tǒng)的管理方式：能耗統(tǒng)計滯后、今日看昨日能耗、部分工序只關(guān)注周能耗管理;缺少數(shù)據(jù)分析工具，能耗使用的異常不能追溯、定位到異常發(fā)生的時刻;對于異常的能耗使用缺乏管理的流程和方法。

（2）告k能耗異常歸類、完善工序能耗管理的SOP，真正做到從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的改善，實現(xiàn)能耗異常管理的閉環(huán)。

3.1.3效率提升

效率提升體現(xiàn)在減人、無紙化方面的改善：智能抄表、智能報表減少抄表和數(shù)據(jù)錄入工時又提高了能源數(shù)據(jù)的準確性。

（1）傳統(tǒng)的管理方式：員工通過電房人工抄表、紙制記錄、Excel表統(tǒng)計的方式制作成生產(chǎn)報表，人工抄表統(tǒng)計的特點是數(shù)據(jù)滯后、并且時常出錯，需要做大量的核對工作。

（2）智能報表功能模塊效果：自動抄表效率提升50%，數(shù)據(jù)的準確性提高至100%;自動生成Excel表格，減少抄表員30%的工作量;紙質(zhì)化報表減少50%。

3.2能源綜合利用效率提升

3.2.1 提高能源利用效率

（1）能源質(zhì)量：分析企業(yè)供應(yīng)能源的能源質(zhì)量，提升能源的利用效率。以電為例：提升變壓器、各二級柜功率因數(shù)，減少無功損耗，提升變壓器容量的利用效率。變壓器這一層級新建的電房普遍安裝了電容補償柜，但是在車間現(xiàn)場的二級柜各生產(chǎn)線設(shè)備存在大量無功損耗，功率因素低。以一條拋光生產(chǎn)線為例，補償后視在功率可降低350KVA。

（2）能源損失：分析能源在生產(chǎn)過程中的能耗損失，通過平衡分析找到異常點（“跑漏滴冒”），針對偏差較大的地方進行整改，減少能耗的損失。例如電的損失包括：變損、電損。

（3）能源浪費：分析能源在生產(chǎn)過程中的浪費，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)等待的能耗浪費、能源供給過量的浪費、停產(chǎn)但未停機時的浪費。例如：主設(shè)備停機輔機運行，統(tǒng)計非生產(chǎn)時期工序功率或電耗，并設(shè)置指定時間段能耗超標告警，減少電耗浪費。

（4）谷電利用效率：例如分析每臺球磨機谷電時長利用效率，對每一個批次球磨的用電成本進行統(tǒng)計分析和排名。

（5）能效分析&對標：定位生產(chǎn)班組、產(chǎn)線能耗異常、分析用能趨勢和能耗波動，通過能效對標找到產(chǎn)線與產(chǎn)線之間、班組與班組之間的數(shù)據(jù)潛力。

3.2.2 降低生產(chǎn)用能成本

（1）容需分析：容改需降低基本電費，監(jiān)測企業(yè)最大需量，歷史波動情況實時查詢，指導企業(yè)按需申報容量，降低變壓器容量基本費用。

（2）間歇性設(shè)備錯峰：陶瓷企業(yè)主要錯峰的工序為拋光生產(chǎn)線、球磨車間，通過監(jiān)測工序的谷電占比并與公司的設(shè)定值進行比較，將班組、日、月的錯峰情況實時同步，減少峰電用量。在原料車間，通過對球磨機錯峰排產(chǎn)的優(yōu)化，在滿足球磨機入球產(chǎn)能的要求下，自動排程，減少峰電用量，提升谷電利用效率。

（3）沉淀工況下最佳工藝參數(shù)，降低設(shè)備用能：沉淀不同產(chǎn)品下窯爐司爐工的生產(chǎn)操作運行參數(shù)，通過大數(shù)據(jù)算法，找到生產(chǎn)批次下滿足合格率情況下，能耗最低的生產(chǎn)操作工藝參數(shù)。

4 結(jié) 語

精益能效管理系統(tǒng)平臺目前已經(jīng)在眾多陶瓷企業(yè)得到了應(yīng)用和實踐：簡一、蒙娜麗莎、家美陶瓷、東鵬陶瓷、冠星陶瓷、順昌陶瓷、匯翔陶瓷等30余家企業(yè)，隨著更多應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)接入和數(shù)據(jù)沉淀，系統(tǒng)平臺還在不斷迭代和升級，提供更多的數(shù)據(jù)分析工具，沉淀生產(chǎn)操作的工藝參數(shù)，幫助更多的企業(yè)節(jié)能降耗，提質(zhì)增效！

參考文獻

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