烘丝线上,一个“大脑”指挥无数条“神经”,整条生产线的启动与控制“一键完成”;数控中心内,一条条设备信息通过信息物理系统的虚实映射反映在电脑屏幕上,数字孪生系统帮助挡车工实时监测设备运行情况……
这不是关于智慧工厂的构想,而是在浙江中烟工业有限责任公司宁波卷烟厂已经实现的场景。近年来,宁波卷烟厂稳扎稳打、脚踏实地,在烘丝机智能控制系统研发推广方面不断突破,探索出一条特色鲜明的智能控制系统建设道路。
谋到深处,精心部署
“烘丝机智控项目不仅为我们带来了研究设备机理的全新视角,更加深了一线员工对智能控制模式的理解和认识。”宁波卷烟厂制丝车间主任章晓白介绍说。今年7月,烘丝机智能控制系统推广应用到制丝F线,至此,宁波卷烟厂烘丝工艺段全线进入智能控制应用新阶段。
自2018年起,宁波卷烟厂便围绕烘丝机智能控制开展了接力式创新。工厂上下充分结合行业数字化转型思路及相关工作要求,以工业升级为基础,以数字化转型为主攻方向,围绕“云大物移智”全面布局,着力将新技术同生产业务相融合,努力构建新型数字化、智能化应用体系。
整体规划思路的确立,为宁波卷烟厂全力推进智能化工厂建设提供了坚实支撑。烘丝机智能控制系统项目正是将人工智能技术与自动化控制技术相融合的典型应用。
为更加高效地推进项目建设,4年来,宁波卷烟厂结合局部技术改造项目落地需要,抽调精干力量组建跨部门攻坚团队,通过“请进来”“走出去”相结合的方式,邀请行业内外知名专家到厂把脉问诊、建言献策,组织团队成员先后赴行业内外单位实地观摩,结合自身积累的智能工厂建设经验,为后续工作开展提供充分保障。
落手实处,精准发力
“传统烘丝线,一些关键生产步骤需要依靠挡车工进行操作,为保证烟丝水分得到精准控制,这些岗位我们都会安排经验丰富、技术熟练的挡车工。采取智能化手段,则可以用机器处理代替人工计算,在生产优质产品的同时,提高设备效率、降低能源消耗。”制丝车间值班长王鸣敏表示。
前期,项目组为准确把握生产智控项目的功能定位,着手进行了项目选点和技术论证,深入分析薄板烘丝机的设备运行机理,梳理设备工艺参数、过程数据等58个不同参数之间的关联关系,分析其影响因子,构建薄板烘丝机的具象化数字模型,通过一步一步探寻“数据”变化轨迹,推动管控模式升级。在一次又一次的试验中,团队基于机器学习技术,最终研制出智能控制系统,并按照“烘丝机自动控制试验”“筒壁温度干预点提前试验”“烘丝机空载试验”“制丝智能控制模型线上模拟试验”的路线,依次对系统进行全方位验证。
烘丝机智控项目上线后,切丝、增温增湿、KLD薄板烘丝、冷却风选等每个环节都有了‘电子眼’‘机械手’,烘丝全线实现异常数据在线预警、问题线索在线跟踪,为操作人员提供一站式技术参照,最大限度降低了异常数据对生产的不利影响。
着眼细处,精彩跨越
2019年7月,烘丝机智能控制系统首次在制丝车间烘丝D线试运行。上线初期,技术团队结合项目应用范围和实际生产需求,着眼冷却水分SD均值水平这一关键指标,展开了一系列研究。
攻坚克难是一个不断螺旋式上升的过程,项目组积极发挥基层创新精神和集体智慧力量,不断提高问题研究的代表性和精准性,确保智控项目建设满足生产实际需要。为提高系统控制能力,团队将视野从最初的工艺控制逐步拓展至信息系统架构、设备运行机理乃至室外温度等多个维度,不断对模型进行调整优化,使系统感知触角从车间扩展到外部环境。
团队根据设备特点提出按生产过程分段控制策略,将智能控制器作为系统搭载平台,更有针对性地适应烘丝筒自身特性,提高信息技术与装备技术的融合应用能力。自系统投入运行后,团队共重新训练、迭代了超过50个版本的控制模型,使冷却水分SD均值水平实现了梯度提升,水分稳定性保持较高水平。
如今,烘丝机智能控制系统已具备模拟人类行为的智能决策控制能力,冷却水分SD均值控制水平足以媲美经验丰富的挡车工。在行业相关对标指标中,宁波卷烟厂冷却水分SD均值控制水平稳居前列。
宁波卷烟厂将以烘丝机智能控制系统推广应用为契机,持续挖掘队伍建设深度、拓展场景应用广度、强化数智赋能力度,构建连续过程控制的智能化生态环境,不断拓宽数字技术应用场景,培育“智造驱动”的工业发展新形态,助推企业核心竞争力提升。
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