張忠平 高文宇 劉鴻劍 張紅春 侯毅 張強

摘要：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)生產(chǎn)的結(jié)合為企業(yè)精益化發(fā)展提供有效的能源管控平臺。以動力能源管理信息系統(tǒng)為核心，結(jié)合大數(shù)據(jù)、趨勢預測、機器學習等技術(shù)，自主研發(fā)蒸汽預測系統(tǒng)，構(gòu)建精益化的蒸汽產(chǎn)供模式。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);趨勢預測;精益化

1、引言

當今國家高速經(jīng)濟發(fā)展，得益于能源的有力支撐，但能源的大量消耗讓生態(tài)環(huán)境面臨著巨大的挑戰(zhàn)。2018年國務(wù)院發(fā)布《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，2019年全國煙草工作會議提出“全力推動煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”的新議題。如何在卷煙產(chǎn)品升級換代和生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的過程中高效、精準供能和減少污染物排放成為卷煙企業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展的關(guān)鍵性問題。隨著大數(shù)據(jù)、趨勢預測、機器學習等技術(shù)的成熟，為能源產(chǎn)供模式精益化變革提供有力的技術(shù)支撐[1]。

2、現(xiàn)狀

從2018年起，某卷煙廠為適應(yīng)多元化的市場需求，卷煙生產(chǎn)模式由“大批量、少規(guī)格”向“小批量、多規(guī)格”的柔性化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，而工廠目前采用的集中供能模式已無法適應(yīng)卷煙生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，存在蒸汽生產(chǎn)無法滿足用汽需求的風險。為確保不影響卷煙生產(chǎn)，蒸汽生產(chǎn)部門采取過飽和供應(yīng)模式，導致蒸汽生產(chǎn)過程中供需不平衡的問題日趨嚴重，生產(chǎn)制造成本不斷升高，蒸汽有效利用率偏低，平均蒸汽有效利用率在90.21%左右，與行業(yè)先進水平存在一定差距。

3、技術(shù)實施

為解決蒸汽供需不平衡的問題，蒸汽生產(chǎn)部門項目基于工廠信息化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，運用機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，自主研發(fā)蒸汽預測系統(tǒng)，提升蒸汽能源的精細化控制水平，達到生產(chǎn)成本降低、能源利用率提高的目標[2]。

3.1工藝分析

結(jié)合卷煙生產(chǎn)工藝，耗汽情況在煙絲總量、煙絲牌號、用汽設(shè)備臺數(shù)和季節(jié)時令等因素的影響下存在一定的規(guī)律，即：“Y（耗汽）=f（x1）+f（x2）+ f（x3）…+f（xn）”，其中Xn=煙絲總量、煙絲牌號、用能設(shè)備臺數(shù)、季節(jié)時令…該函數(shù)能全面描述蒸汽的用能變化，蒸汽預測系統(tǒng)將以此為依據(jù)進行功能研發(fā)。

3.2數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集過程從用能部門生產(chǎn)流程、工藝要求、計劃調(diào)度、設(shè)備運行監(jiān)控等角度入手，摸清用能部門的蒸汽耗用情況，細化蒸汽用能體系，深入了解各用汽設(shè)備的控制原理、流量計配置和蒸汽數(shù)據(jù)數(shù)采情況，結(jié)合動力能源管理系統(tǒng)中現(xiàn)有的蒸汽監(jiān)控數(shù)據(jù)，篩選出研發(fā)預測系統(tǒng)需要的蒸汽數(shù)據(jù)數(shù)采點。

3.3數(shù)據(jù)分析與模型構(gòu)建

根據(jù)蒸汽數(shù)采點統(tǒng)計信息將用汽部門蒸汽消耗實時信息、工藝設(shè)定信息、設(shè)備料頭料尾信號、停機待料信號及設(shè)備故障停機等信息進行采集。運用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，統(tǒng)計各個模塊的蒸汽耗用數(shù)據(jù)，確定各工序的蒸汽耗用規(guī)律，實現(xiàn)數(shù)據(jù)對齊;在運用python程序設(shè)計語言進行算法搭建過程中，建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和預測模型，根據(jù)用能部門控制系統(tǒng)中的設(shè)備監(jiān)控點信息和物料狀態(tài)信息，判定設(shè)備的運行狀態(tài)，指導蒸汽預測曲線的擬合過程，實現(xiàn)時間對齊。在預測模型的建立過程中，依據(jù)生產(chǎn)牌號、模塊進度、質(zhì)量參數(shù)等信息實時修正預測曲線，實現(xiàn)預測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，提高預測曲線的準確度，實現(xiàn)工序?qū)R。

3.4信息反饋

此外，蒸汽預測系統(tǒng)對蒸汽生產(chǎn)過程中所需的監(jiān)控和判定信息進行集成顯示，消除之前信息分布于多個界面所帶來的不利影響，并結(jié)合鍋爐設(shè)備負荷調(diào)整特性，分等級制定加減爐排轉(zhuǎn)速、啟停風機、加減料層厚度等負荷調(diào)整策略，鍋爐操作人員根據(jù)預測系統(tǒng)中的信息提前調(diào)整鍋爐運行參數(shù)，實現(xiàn)蒸汽能源按需供應(yīng)。

4、結(jié)語

通過蒸汽預測系統(tǒng)的開發(fā)和運用，鍋爐操作人員可以實時掌握未來蒸汽負荷的變化趨勢并提前對鍋爐運行參數(shù)進行調(diào)整，有效解決蒸汽供需不平衡的問題，蒸汽有效利用率由原有的90.21%提升至98.23%，蒸汽精準供應(yīng)水平大幅提升的同時還降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和污染物排放，實現(xiàn)了蒸汽產(chǎn)供模式的精益化。

參考文獻

[1]馮凝.我國能源、經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展分析[J].科技經(jīng)濟導刊，2021，29 （12）：130-131

[2]王夢柯.大型制造企業(yè)蒸汽智能供應(yīng)策略優(yōu)化的研究與應(yīng)用[D].浙江理工大學，2020.