[原创]张卫民：自动化确保水泥生产安全、高效、节能、环保四管齐下

　　继9月12日国务院全文下发《大气污染防治行动计划》后，作为“十二五”落后产能淘汰任务的21个重点行业之一，水泥行业首当其冲，加快了节能环保的脚步。

　　在此之前，节能、环保、安全、高效也一直是所有水泥企业必须面对的课题，而自动化技术和这四大目标又是紧密相连的。因此，以信息技术改造水泥行业，以信息化推进自动化，自动化再促使节能、环保、安全、高效四大目标的实现，已成为水泥行业的业界共识。

　　保证安全前提 保障有序生产

　　当前，自动化技术在我国工业领域的应用十分广泛，除水泥行业外，石化、电力、钢铁、冶金、造纸、有色金属等工业行业也是自动化技术的受众。中国水泥网高级顾问、自动化专家张卫民介绍，自动化技术之所以受到众多工业行业的青睐，首先是基于安全生产的保障。

　　在科学技术高速发展的今天，安全生产越来越引起行业和企业的关注，并已成为衡量现代工业的重要指标。加之我国安全事故多发，其意义更为重要。国内水泥企业现在越来越重视运用自动化，也是基于大规模生产必须用自动化技术来提高劳动生产率，以保证安全、有序的生产的需要。

中国水泥网高级顾问张卫民

　　张卫民介绍，自动化控制系统主要考虑的安全有：电气安全、防爆安全、信息安全和功能安全。信息安全是指由于信息泄密、黑客入侵等系统的安全性；功能安全是指控制系统所执行的安全功能失效引起的可能危险。目前已相继出台的国际标准有IEC61508-电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全标准，IEC61511-关于过程工业领域安全仪表系统的功能安全标准，一般以整体安全等级SIL来评估风险程度，共有4级，安全等级SIL越高，风险就越低。

　　近几年，我国水泥行业已大范围的采用了新型水泥干法工艺，这是一种连续性很强的工艺过程，并已实现了计算机系统的顺序和连锁控制。张卫民认为，新型干法工艺的安全等级是比较高的，为进一步提高整体安全等级，必须增强故障诊断环节，人机操作界面也要便于故障的监测。对于生产规模更大的生产线，如日产万吨熟料的生产线系统配置则要提高冗余度。同时必须高度关注信息安全，要特别增强煤磨车间的防爆安全等级，对于设置低温余热发电的企业，整体安全等级SIL要高于一般企业。

　　针对以上情形，在自动化领域内现今纷纷出台了相应的标准产品，如Siemens的故障安全容错S7F/FH系统，Rockwell的Gruard  PLC等，有的公司则配置专用的安全模块和相应的组态软件，并由被动的维护、诊断发展到预防性安全措施，与此相适应的是许多安全协议也纷纷出台，如PROFIsafe、CIPsafety等。

　　“我们国家的自动化水平在国际上也不错，据统计，现在国际上的水泥企业的水泥项目70%-80%都是由中国的工程企业承接的，比如中材国际。”谈及我国的自动化技术，这位自动化专家的自豪之情溢于言表。

　　简化工艺流程 提高工作效率

　　在这个信息产生价值的时代，国内一些大型水泥企业在当前竞争不断加剧的压力下，也紧跟起了信息化的潮流，继而推进自动化的发展。而除安全生产外，自动化技术的其中两个优势便是节能、高效，用以助力作为流程工业的水泥工业在工艺流程上更为简洁有效，在节约能源的基础上，大大提高工作效率。

　　张卫民介绍，中国建材、中国中材、海螺水泥、山水、冀东、华新、华润、金隅、亚泰、台泥等大型水泥企业在现有的水泥生产线上应用数字化控制系统（DCS/PLC）配置的同时，还在过程控制级（PCS）的上端增加了制造执行系统（MES）层，并正在策划和运作ERP，即企业资源规划和管理层。

　　作为企业管控衔接的核心环节，MES可谓管理信息系统和生产过程控制系统的纽带。其制造执行系统包括有生产管理系统、质量控制系统、采购管理系统、仓库管理系统、销售子系统、设备管理系统、财务管理系统、能源管理系统、环保检测系统、安全管理系统、办公自动化管理系统和综合管理子系统等，上述水泥企业通过这些子系统来逐步实现“管控一体化”。

　　当今水泥市场供大于求，且产能过剩、竞争激烈，而一些大水泥集团由于初步实现了MES的运营，其集团化管理的控制力和执行力明显提高，精细化运行方式使得物流成本和原材料成本得到控制，实现了综合效益的大幅增长。

　　但个别企业的成功案例并不代表着MES的完美无缺，张卫民分析：“水泥生产是连续性很强的流程工业，其生产实时性，季节性强，品种又较单一，生产中干扰因素多，并且基本不以订单来计划生产，所以一些专业软件公司开发的MES软件往往不能完全适应水泥行业。水泥企业大多是自己在开发MES，集团之间信息透明度还不够，正在运营的MES，应该还是初期的，同时要把生产调度和企业领导的决策统一成为真正的企业管理级（ERP）还需要进一步开发。”

　　究其主要问题，张卫民认为，大多数水泥企业对工业控制系统、部分管理系统如财务和销售等较为重视，通常对生产环节的管理信息化重视不够，故未能实现综合的业绩指标。应借鉴国外一些大型建材企业的研究应用经验，以不断进步和完善相关系统。

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　　监控水泥生产 助动环保“手术”

　　作为大气污染治理的责任主体，《大气污染防治行动计划》要求水泥企业在地方政府统领下，要按照环保规范要求，加强内部管理，增加资金投入，采用先进的生产工艺和治理技术，确保达标排放，甚至达到“零排放”；要自觉履行环境保护的社会责任，接受社会监督。

　　张卫民提到的自动化技术的第四点优势就是环保，通过监控水泥生产过程中的排放量，企业可对应采取措施保护环境，并且抑制生产过程中的有害气体产生，尤其是水泥生产中氮氧化物的排放。“自动化能做的虽然只是监控，但可以让水泥企业通过监控所得数据‘对症下药'，有的放矢的采取应对和调整措施。”张卫民补充道。

　　作为智能化、数字化的精密操作技术，自动化技术是否存在自身的安全隐患呢？张卫民给中国水泥网记者吃了一记“定心丸”：“自动化技术不会存在安全隐患。安全隐患主要存在生产中，自动化技术是对这些安全隐患进行监控的，避免安全隐患的出现。”

　　不过，正由于自动化技术的高科技，操作人员的要求也相应提高了。张卫民介绍，自动化系统在操作过程中主要通过屏幕监控，并且需要处理一些突发状况，所以对操作人员的专业要求相对较高，这也是为了保证自动化技术更好的在生产过程中发挥作用。

　　未来应联姻工艺 力求提效化繁

　　数字化智能型控制技术是“二代干法”八大特征技术体系之一，运用模糊逻辑、神经网络理论和模型预测控制技术，将自动化智能化技术融入水泥企业的生产和管理全过程，实现对安全生产、产品质量、物耗能耗、环保排放、物流和成本管理等全方位的智能化管理，整体提升控制力和运营效益。

　　张卫民表示，随着国家宏观经济方针的战略性改革调整，水泥产能过剩，水泥工业发展将不如过去，但IT、通讯技术、传感器技术将会以更快速度发展，也一定会推动中国水泥工业自动化水平更进一步发展和提高，以尽快实现节能、环保、安全、高效这四大目标，同时由于EPC项目将在未来几年中占据主导地位，自动化将推动世界水泥工业自动化的发展和提高。

　　“与此同时，我们还应该审视自身不足，比如在软件研发上，我们应该重视创新，致力于提高精度和准确度，并且保证产品质量。在水泥工业上，则应该尽量把自动化跟工艺联系起来，使工艺设备更加简单，更加有效。未来自动化技术要往体积更小、效率更高、性价比更好等方面发展。”张卫民如是总结。

　　为提高行业整体效益，提升节能减排各项经济技术指标，促进自动化技术进一步发展，由中国建筑材料联合会和中国水泥网共同发起的“遏制水泥新增产能，加快第二代新型干法水泥技术装备研发万里行活动”西北站将于11月27日在西安召开。本次二代干法万里行活动旨在动员全行业群策群力共同化解水泥产能过剩矛盾，加快提升我国水泥工业的整体技术装备水平，提高行业整体效益，促进水泥产业健康有序发展，敬请关注！

　　专题详见：加快第二代新型干法水泥技术创新与研发