数字化工厂——湖南柿竹园郴州钨制品分公司自动化应用实践

李飞 侯贵琼｜文

本文通过对湖南柿竹园有色金属有限责任公司郴州钨制品分公司MES 等系统集成互联应用的介绍，阐述了数字化工厂的典型应用。即通过现场仪表-自动控制系统-生产管理系统-样品送检系统-财务管理系统的集成互联，实现企业数字化的运营和管理。

湖南柿竹园有色金属有限责任公司郴州钨制品分公司（以下简称“郴州钨”）仲钨酸铵（APT）年产能两万吨，是全球钨制品生产量最大、产品规格品种最全、生产指标最优，环境治理水平领先的钨制品生产企业。其中钨冶炼采用苏打、氟盐压煮，酸性萃取，连续、间歇双结晶生产工艺。其连续浸出工艺、调酸自动化、硫化氢6级逆流吸收、废水蒸馏回用零排放、氨蒸馏回收等工艺，实现经济环保与经济价值的双丰收，采用PLC和DCS（正在逐步替换为PLC，下同）对现场重点生产过程进行控制，其技术和装备水平在钨冶炼行业达到国际领先水平。全厂控制点数超过10000个，控制回路超过200个。该项目涵盖湿法冶炼厂的大多数工艺流程，具有广泛代表性。

本文主要介绍郴州钨现场仪表-自动控制系统-生产管理系统-样品送检系统的数字化建设情况，说明数字化应用将给企业生产与管理带来的巨大变革，郴州钨作为上述项目的需求和使用方，通过前期与相关单位沟通交流，对仪表及自动化、生产管理系统、样品送检系统等信息化建设工作进行了统一规划。上述项目在2022年已全部投入运营，目前运行良好。

数字化工厂建设

郴州钨采用PLC 和DCS 现场控制系统，实现仪表、设备、电气监控的一体化控制。并通过数字化生产管理系统、数字化工艺流程控制、数字化精益生产、样品送检系统数据共享以及数据分析与决策支持等手段，提升工艺生产效率，保障产品质量，促进工厂数字化转型升级。本研究实践了数字工厂技术在钨冶炼工艺中的应用，优化了工艺生产流程，提升了生产效率和产品质量，并取得了良好的经济效益。同时，通过数据分析和决策支持等手段，钨冶炼数字工厂得以实现智能化决策，提高了企业决策效率和准确性。本文介绍了数字工厂在钨冶炼领域的实践应用。未来，本研究将进一步优化数字化生产管理，提高智能化设备和传感器的精度和稳定性，在数据采集和处理上做深入研究，进一步提升数字工厂在钨冶炼领域的应用效果。

研究内容

随着科技的不断发展，数字化生产管理逐渐成为各行各业的趋势。本文旨在探讨钨冶炼数字工厂的建设与应用，以提高钨冶炼生产效率和质量。

首先，本研究的目的是探讨数字工厂在钨冶炼中的应用，如何利用数字化技术提高钨冶炼的生产效率和质量。钨冶炼数字工厂建设的重要性在于，数字化生产管理可以帮助钨冶炼企业实现生产过程可视化、可控制化、智能化，更好地提高生产效率，减少人为疏漏，降低生产成本，提高质量稳定性。同时，钨冶炼数字工厂可以实现数据的采集、分析和利用，帮助企业优化生产流程和资源管理，提高故障排除效率和安全生产水平。

其次，本文将探讨数字化生产管理系统在钨冶炼中的应用。数字化生产管理系统可以监测和控制所有生产过程并生成实时反馈。该系统还可以集成所有流程数据，以便钨冶炼企业管理者可以及时了解生产状况并采取相应的措施。数字化生产管理系统的建设，有助于钨冶炼企业实现真正的智能化、自动化和数字化。除此之外，数字化生产管理系统可以进行生产数据统计和分析，为企业决策提供依据。

再次，本文还将分析数字化应用如何实现对钨冶炼生产工艺的优化和改进，通过对生产数据的分析和比较，数字化应用可以快速发现潜在问题并及时加以处理，从而有效提高生产的稳定性和生产效率。此外，数字化应用还可以实现智能化的生产调度和计划编制，优化生产的资源配置和产能利用效率，提高企业的生产效益和核心竞争力。

最后，虽然数字化应用在钨冶炼生产中的应用已经取得了不错的成果，但是数字化应用的局限性也不可忽视。数字化应用需要大量的数据支撑，如果生产线上的数据质量不高，就会影响数字化应用的应用效果。同时，数字化应用还需要大量的技术和人才支持，如果企业自身的技术和人才水平不高，就会影响数字化应用的推广和应用。因此，在数字化应用的推广和应用过程中，企业需要同时注重技术和管理方面的提升，才能更好地利用数字化应用提高生产效率和核心竞争力。

综上所述，本文旨在探讨数字化生产管理在钨冶炼生产中的应用，其中包括数字化生产管理系统、工艺过程控制、数据分析与决策支持等内容。数字化生产管理的应用将有助于优化钨冶炼生产过程，提高生产效率和质量稳定性。本文的创新点在于探讨数字化生产管理在钨冶炼中的应用，为钨冶炼企业提供实现数字化转型的指导。

钨冶炼数字工厂的概述

1.钨冶炼工艺与流程

钨是一种重要的稀有金属，具有高熔点、高密度、高耐腐蚀性等特点，因此广泛应用于航空、航天、电子、军工等领域。郴州钨主要加工工艺一般包括以下环节：

MES集成互联的相关系统

精钨酸钠溶液的制备：以白钨矿为原料，使用碳酸钠或氟化钠在高温高压条件下将钨酸钙转化为钨酸钠溶液，再去除磷、砷、硅锡等杂质。

钨酸铵溶液的制备：以精钨酸钠溶液为原料，加入硫化钠，用硫酸调节溶液pH值，在去除杂质钼的同时将溶液转化为偏钨酸盐，再利用有机相萃取偏钨酸根，最后以氨水反萃有机相，得到钨酸铵溶液。

APT 的制备：将钨酸铵溶液浓缩后结晶后得到APT。

蓝钨、黄钨的制备：以APT为原料，在煅烧炉中高温煅烧（其中蓝钨通氮气）得到。

工艺具有工序多、工艺复杂、耗能高等特点。因此，数字工厂技术的引入在提高该工艺的效率和质量方面发挥了重要作用。数字化技术可以通过系统化、智能化的方式来监控、优化和调度钨冶炼的各个环节，最大限度地提高产能和效益。钨冶炼数字工厂将成为未来的重要发展方向，带来更高的功效和效率，有望广泛应用于钨冶炼行业。

2.数字工厂技术的引入

数字化技术的引入可以改善钨冶炼的生产效率和质量。通过全流程数字化管理实现生产全流程的数据采集、可视化发布、跨部门数据协同共享等方式，帮助企业实现了对生产全过程的可视化、数字化实时监控，提升了生产透明度和效率，还可以极大地降低生产风险，提高生产的质量和稳定性。

数字化技术的引入可实现生产数据的在线化采集、分析和处理，实时监控生产过程的各项指标，为企业的生产管理提供精准数据支持。只有通过数字化的手段，企业才能够及时发现生产过程中的问题，对其进行快速响应，做到精细化的生产管理，进而提高生产效率，降低成本，提高企业经济效益。

通过自动化控制系统实现工艺参数的实时监控和自动控制。数字化的自动化控制系统可以根据工艺要求自动进行操作，并根据数据反馈进行实时调整，实现对工艺参数的全过程自动控制，提高了生产效率，减少了人为失误的可能性。它可以帮助企业实现生产的数字化、智能化、自动化和可视化，提高企业的生产效率和精益化管理水平，进而提高企业的经济效益和核心竞争力。

3.钨冶炼数字工厂的优势

数字化应用实现了钨冶炼生产过程数据的可汇总、可展示、可查询和可分析，可动态管理整个生产过程，从提高生产效率、优化工艺流程、降低产品成本等方面都发挥了重要的作用。

首先，数字化应用提高了生产效率。通过数字化应用，生产过程数据得到了实时的展示和收集，工艺流程中发生的问题可以快速发现并得到解决，不仅能减少人力资源投入，也能够有效提高生产效率。

其次，数字化应用优化了钨冶炼生产流程。通过数字化应用，可以对钨冶炼生产的每个过程进行量化和可视化的展示，方便厂家针对生产过程中出现的各类问题及时调整工艺和流程，提高产量和质量，满足市场需求。

再次，数字工厂的数据化管理和反馈，方便了企业的质量管理和追溯。通过数字化的数据采集和分析，企业能够实现一些先进的数字化质量分析与管理方式，比如SPC统计过程控制、FMEA故障模式及结果分析等，从而实现优质产品的生产。

最后，数字化应用的扩展性和灵活性有助于降低生产成本。制定数字化应用软件还可以根据工厂的需求进行合理的数据分析，从中寻找合适的优化方法，提高生产效率排除无效成本。但我们也要看到，数字化应用也存在一些局限性。

其中最大的局限性是数字化应用自身需要大量的人力资本进行维护和更新，对生产过程监控能力具有极高的要求，如果维护不及时，则无法体现数字化应用在工业制造中的优势。此外，对于数字化应用运用的范围和实施的目标需在实施前做好较为详细的分析和调研，避免造成经济浪费和不必要的人力资源流失。

设备管理的相关内容

综上所述，数字化应用的优势是明显的，可行性得到了充分验证，同时也对企业的经营管理提出了更高的要求，需要全面优化生产流程，提高管理水平和技术水平，科学的辩证取舍是实现数字化应用在钨冶炼生产中全面推进的关键。

数字化生产管理系统

1.系统架构与设计

数字化生产管理系统是数字工厂建设中的重要一环，它是基于现代信息技术和先进的控制技术发展而来的，其目的是实现生产系统的智能化和网络化。在数字化生产管理系统中，系统架构与设计的重要性不言而喻。

系统架构是数字化生产管理系统的基础，也是保证系统正常运行和高效工作的前提条件。系统架构需要按照数字化生产管理系统的整体结构设计，包括硬件、软件、人员、设备等要素，以及各个模块之间的连接和交互。

设计好的数字化生产管理系统的硬件和软件要素需要实现对数据的采集和处理，这是数字化生产管理系统中的重要部分。数据采集应当从生产现场的各个环节进行，包括机器、仪表、传感器、控制器等设备，以及生产工艺过程中各个阶段的数据信息。

在数字化生产管理系统中，生产过程控制与优化是极其重要的一环。采用生产过程优化技术，可以提高产品的质量和生产效率，另外还可以用来优化生产工艺和调整生产计划，以更好地适应市场需求。同时，生产过程控制与优化也是数字化生产管理系统中技术含量最高的一个环节，需要凭借强大的计算能力和高效的算法手段。

综上所述，实现数字化生产管理系统的成功应用，需要设计出合理的系统架构，充分实现数据采集和处理，同时要通过生产过程控制和优化，使数字化生产管理系统在实际应用中发挥作用，提高生产效率和降低生产成本。

2.数据采集与处理

在数字化生产管理系统中，数据采集与处理是系统的核心部分。下文将详细介绍系统中数据采集与处理的方案，并阐明其在生产管理中的重要性。

数据采集。在工厂的生产过程中，各个环节都产生着大量的数据。采集这些数据，是数字化生产管理系统中最为重要的一环。系统采用了各类传感器，如温度、压力、流量、质量等传感器，及其他各类探头等装置，实现了对生产过程的全方位监测。这些数据被自动采集后，通过网络传输到数据中心，进行存储和处理。

数据处理。传统的工厂生产中，数据采集不方便，数据处理也极为烦琐。而数字化生产管理系统中，数据处理则是十分方便高效的一件事。数据从传感器中采集后，经过网络传输到数据中心，经过数据清洗、加工等一系列处理后，形成了对生产过程的有效描述。

数据采集与处理是数字化生产管理系统中不可或缺的两个部分。通过对生产过程的全方位监管，数字化生产管理系统大大提高了工厂生产效率、降低了生产成本、减少了生产事故的发生率。在实际操作中，系统作为一种新型高效率生产管理方式，已被越来越多的工厂所采用。

3.生产过程控制与优化

在钨冶炼过程中，生产过程控制与优化是提高生产效率和质量、降低成本的关键。

首先，数字化生产管理系统通过数据采集与处理，实时监测生产流程各环节的生产数据，并根据数据结果提供生产流程控制建议。系统将采集到的数据进行处理分析，评估生产状态，并实时预测生产过程中可能出现的问题。从而保障生产过程处于最佳状态，提高生产效率。

其次，数字化生产管理系统提供了高效的生产过程控制功能。通过在生产流程中嵌入优化算法，能够实现对生产过程进行实时调整，保障产品质量。在生产过程中发生问题时，系统能够对异常问题进行自动诊断和判断，并及时做出相应的生产流程调整，从而实现快速响应问题、及时解决问题，达到提高产品质量的目标。

再次，数字化技术可以在原有生产流程的基础上实现自动化控制、精细化管理，从而减少不必要的人力投入、减小废品率、降低能源消耗等方面实现成本控制的目的。

最后，数字化生产管理系统提供了全面的生产数据分析能力。通过对历史生产数据进行分析，能够发现生产过程中可能存在的潜在问题，并提供预防措施。同时，系统还能够生成生产报告和生产数据分析报告，为管理者提供决策支持。

数字化生产管理系统在生产过程控制与优化方面的应用，能够加强对生产流程的实时监控，提高生产效率和产品质量，降低成本，同时提供强大的数据分析和决策支持能力。

总结与展望

数字化应用已经成为当今工业领域的重要趋势，钨冶炼生产领域也不例外。在钨冶炼生产中，数字化应用已经发挥了重要的推动作用。首先，数字化应用使得钨冶炼生产更为高效和准确。数字化技术能够完全自动监测并掌控生产过程的各个环节，消除了人为因素可能产生的误差和瑕疵。其次，数字化应用为钨冶炼生产提供了更完善的数据管理和分析服务。通过数字化应用，钨冶炼生产工厂可以轻松记录并可视化关键数据指标，以便更好地监测生产活动。最后，数字化应用还可以帮助钨冶炼生产企业更好地迎接挑战和机遇。通过各种数字化工具，生产企业可以发掘和利用更多的商业机遇。因此，数字化应用已经成为钨冶炼生产企业不可或缺的一部分。

数字化应用在钨冶炼生产领域的未来发展趋势表明，数字化技术在未来将进一步加强钨冶炼生产监测和控制的能力。例如，更高度集成的软件和设备，能够更好地管理企业业务流整个过程中的所有方面，可以被用来更加有效地集中管理商业能耗，并支持自动化的钨冶炼生产领域相关的业务流程。此外，由智能设备及人工智能支持的数字化技术还将提供更高效的信息峰值处理和集成技术，以提高生产效率和准确性。总之，数字化应用的发展具有极大的潜力和优势，这些将对钨冶炼生产和其他工业领域的未来发展产生积极影响。

随着时代的进步，数字化应用已经渗透到各个行业。数字化应用在钨冶炼生产中的应用已经取得了一些成果和进展，同时也给我们带来了一些启示和思考。

首先，数字化应用在钨冶炼生产中的应用，能够提高生产效率和生产质量。在数字化应用的支持下，钨冶炼生产可以进行智能化生产，使设备操作更加简单精准，数据更加精细化高效，生产效率也会得到显著提高。而且，数字化应用可实现对整个生产过程进行全程监控，对制品进行智能分析，从而使得钨冶炼生产质量更有保障。

在未来，数字化应用在钨冶炼生产中还将面临更多的机遇和挑战。数字化应用技术的不断提高和发展，使得钨冶炼生产在高效安全的同时也更加智能化、可持续化。总之，数字化应用对钨冶炼生产的推动作用已经展现出了明显的优势和效果，数字化应用也有望成为钨冶炼生产的未来发展方向和趋势。