电解铝企业智能制造建设思考研究

霍志强

摘要：安全環保、高校节能应作为我国电解铝企业的发展方向，也是有色冶炼产业发展的大势所趋，本文基于对行业的生产经验，从智能制造的建设标准、原则、实施方式等对电解铝行业从智能制造的制定和实施进行阐述，并结合当下的技术形式，提出了每个实施要素的长期计划，为工业智能制造在电解铝产业的建设提供了相应对策。

关键词：电解铝;企业智能制造;思考研究

为达成工作流程的高度集成化操控和生产中的可视化管理，把提高质量与效率作为重心，经过生产状态监控和生产过程管理一体化，两种建设想法用于构建数字化工厂体系，并提升工业生产的活性和管理效率，以实现企业的经济效益持续提升，强化企业市场竞争力，本文就智能制造的高层设计、研发和切实执行等，提出了一系列可参考的建设性想法。

一、智能制造建设的原则和框架

1.1以企业为主体，战略为导向

根据企业的整体规划，结合地域特点、工艺设备、管理理念，明确企业智能制造的核心。

1.2做好全局规划，逐步实施

掌握智能制造建设方向，做好上层设计，根据企业实力和业务须要，逐步实施。

1.3以问题为指向，依据实际情况实施

通过解决企业生产、管理过程中的切实问题为起点，落实重要设备和控制技术的迭代，结合企业实际情况搞好智能化工厂建设。

1.4以创新为导向，数据控制

运用工业互联网、5g等技术特点整合智能制造信息基础建设，创建数据库，结合数据成果完善管理过程，进而达成优化学习架构。

二、工业数据互联网

依照车间设备和物流体系构建一套完善的底层工业物联网体系，完成设备与资料的数据以及其他方面数据的搜集、更新、传输和储存，为智能工厂系统提供真实可信的即时生产数据，推动智能工厂系统运行，达成智能工厂的建造。

结合工厂工艺流程的特征，每个生产模块必须在各自的区域内建立网络，达成在该区域内信息共享互连。因为每个生产区块的环境架构的差异，考虑要搜集和感知数据的独特性，每个模块之间的网络拓扑结构和组建模式要依照单独的实际生产状况实施设计和安排;最后把区域里的网络连接到主干网，所以整体数字化工厂联网平台的网络拓扑构成是以分布式的混合模式结构。

三、数据采集和长期规划

3.1管控层面

3.11.员工数据

员工上下班考勤（长期：通过Wi-Fi、5g以及智能携带装备等使用，达成人事员工整体把控）。

3.12配置数据

（1） 能源表数据：其包含电解铝配置中的电水表和压缩气体，用来计算设备能源消耗。

（2） 设备数据：配置中自有的PLC数据、控制单元数据、状况数据等。

（3）第三方系统插口数据：应用于工控机上在线检测功能中的单机检验数据。

（4）长期：采用虚拟现实和数字孪生技术对电解槽、大号电机、空气压缩机等主要设备创建模型，达成故障预警和诊断功能，最后实现无人化的目的。

3.13资料数据，优化库存

（1）每类原材料批检验的数据、层级、库存数、编码等相关信息。

（2）车间材料消耗数据。

（3）运输数据：原铝运送。

（4） 长期：在分析大量数据的基础上，制定材料需求计划，达成原材料库存的最优化。

3.14环境数据

重点是废气排放和过程管控状况。

3.2电解系统

（1）电解槽控制系统

在对当前槽控机通信电路和主控系统的改进，完成对控制室与电解值班室彼此的信息通信;最后的达成槽控系统远程集中管理，生产数据曲线映射。

（2）三温、电流布置检验系统

通过研究电解槽温度测量方式和阳极导管电流检验法，联合光纤测温技术和在线电流检验技术，达成电解槽无人员测量温度和检测电流的分块设计，解决员工每日每槽逐一散热窗手动测量温度工作，以及迅速察觉电流分布不平衡实时报警。

（3）天车出铝作业精准控制系统

在出铝天车装配上准确出铝控制系统，在现场终端填写槽号和出铝数。出完铝完毕后相应信息保存到数据库系统里，可以便利地制成报表，解决铝报表人员手动统计的麻烦，把车辆输送系统里的时刻状况提供数据支撑。

（4）设备二维码

将二维码贴在每个电解槽的铝输出口中，手机扫描即可使用，最后达成每个电解槽积累数据如：硅、铜含量、铝产量、电压差等;然后发展到整个工厂装备的二维码管理体系，将精细管理的思想融合到二维码设备的管理之中。

3.3电源系统

（1）综合保障系统

根据设计院设计，可在集控室达成对整流装置、高压电箱、变压器等电源设备的远程控制、信号测量、远程调试等。

（2）水循环系统

通过更新改建整流器循环水系统的阀门、控制系统等，最后在集控室达成了循环水系统的无人监管、远程操控，还能监控温度、压强和流量的运行数据。

（3）低压观测

针对车间级别低压电能计量设备实施升级改建，将能源消耗发送到服务器端，方便进行能耗分析，改善管理规范，具化管理体系。

3.4仓库管理系统

为了建立数字化仓储，我们有必要把仓库中的全体人员、资料和货架进行编码，要依据编码完成对出库入库的录入。

（1）入库信息的收集

依据物料信息，系统平台显示输入场景，在完成数据的输入后会自觉生成二维码，并把二维码贴到仓库中的物品外包装上。

（2）出库信息收集

物料在出库的时候，使用手持设备扫描物料上二维码并进入到出库平台登入界面，输入相关出库信息，比如发放备件的名称、序号、功用、采用设置以及出库员工的数据等。

（3）清点信息的收集

通过手动设备，对库存物资的二维码编码逐个进行扫描完成物料库存的盘点。

（4）出入库的单据信息收集

与其他系统数据进行洽接，导入信息;也可以提供录入界面输入信息。

结束语：

数字技术已经得到普及和运用，中央控制系统也拥有迭代更新的能力，可以使用大量数据来做出决策，持续更新算法，可以在空气压缩机、排烟机、变压设备等中等型号着手，打造孪生模型，对大型设备运转趋势进行提早预测，尽快实施措施，避免故障产生，从长远来看，在电解槽上达成孪生技术的运用，完全改变电解铝企业的生产状况，从减少能源、原材料的消耗再到降低人工干预、提升能效利用效率等方面为节能减排做贡献。

参考文献：

[1]黄克勤， 吴海洋， 贾德庚. 电解铝企业智能制造建设实践[J]. 四川有色金属，2021，（03）：5-7.