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农药快讯:2021年第15期
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智能制造助力农药产业转型升级

作者:《现代农药》《农药快讯》编辑部 翁德民 更新时间:2019-11-25 点击量:21440

随着国家供给侧改革和安全环保政策的不断推进,绿色发展成为农化企业发展的主路线。企业要想健康发展,必然面临转型升级、减员增效、提质降本,智能制造是未来发展的必然趋势和方向。不论是德国的工业4.0,还是美国的工业互联网,或者中国的工业化、信息化,都在朝着智能化的方向发展。

 

今年江苏省委办公厅下达《江苏省化工产业安全环保整治提升方案》,要求全省开展化工产业安全环保整治提升行动,坚持安全第一、生态优先、绿色发展,加快推动化工产业转型升级和高质量发展。这也就要求传统农药企业的设备、工艺应围绕产业绿色转型、工艺升级、节能减排,质量提升、新品研发不断进行技术改造与工艺改进。

 

中国农药工业协会于2019年11月18~21日在江苏省南京市召开了第四届中国农药智能制造制剂工程研讨会,本次会议以“推动制剂智能制造,促进产业转型升级”为主题,旨在促进行业技术革新,推动行业高质量可持续发展,约200余人出席本次会议。本次会议报道甄选7位专家的报告从农药企业智能工厂建设思路与发展方向、跨国企业的经验分享、国内智能设备供应商的分享、国内农药制剂工厂智能化改造的案例这四个方面进行阐述,以供参考。

 

农药企业智能工厂建设思路与发展方向

中国化工经济技术发展中心高级项目经理翟国丽指出了农药企业两化融合发展现状和主要问题,并且提供了农药企业智能工厂建设思路与发展方向,此外还对农药企业进行智能工厂建设效益分析。

 

中国化工经济技术发展中心高级项目经理翟国丽

2014年开始至今,在国家和行业组织的推动下,农药行业重点企业智能工厂建设虽然取得了一定的成效,但仍停留在数字化阶段,尚未突破传统的应用架构,智能工厂应用仍然处在探索和局部应用阶段。目前大部分企业的基础数据采集方面尚不能支持智能化应用的实现,例如:自控率、设备完好率较低等,无法支撑智能化应用。

 

结合当前行业企业智能工厂发展形势,未来农药企业智能化发展的重点方向是:构建基于工业互联网应用的智能工厂(虚拟工厂),即利用CPS系统,构建数字孪生(数字双胞胎)工厂

 

从价值目标出发,农药企业进行智能工厂建设,产出方面可提高5%~20%,成本方面降低10%~25%,通过HSE管理、在线监控与预警、智能应急指挥、风险分析与预测预警可明显降低事故、环保风险。

 

跨国企业的经验分享

据巴斯夫(中国)有限公司4.0团队总监戴元燊介绍,巴斯夫致力于利用数字技术提高生产效率和生产过程中的有效性,从而提升工厂的生产力和安全性。巴斯夫数字化智能制造包括五大模块,分别是预测性维修、增强现实技术、利用大数据优化、纵向整合、数字化工厂。2018年,巴斯夫大中华区多个生产基地加入了数字化之列。此外还积极开发适用于当地条件的特定数字化应用。

巴斯夫(中国)有限公司4.0团队总监戴元燊

预测性维护就是预测关键部件和单元的维护需求,在定期维修和生产之间实现更有效的平衡。预测性维护利用数千个传感器抓取生产装置中实时产生的数据,并参考历史数据,有效检测和预测关键性设备运行状况。其目标是预测最佳的维护时间,避免故障产生,同时减少计划外的维修需求。2018年,巴斯夫大中华区的多个生产装置开展了数十个预测性维护项目。

 

增强现实(AR)技术就是通过集中式数据与移动设备相结合,将真实世界的生产装置与虚拟世界的数据和信息叠加呈现。利用增强现实技术,生产人员可以通过工业定制的智能手机和平板电脑等移动设备,获取实时参考数据和任务信息,从而轻松便捷地进行日常工作和安全检查。现场人员可以根据操作说明快速检查设施,获得具体测量结果,甚至更省力、更精准地解决相应的问题。他们还能直接生成电子报告,提高了效率,也减少了人为错误。收集到的整合数据经过软件分析,可以实时反应现场检测情况。2018年,巴斯夫大中华区18个生产装置成功引进增强现实技术。

 

农药的生产属于半连续工艺,其过程特点是混合连续化生产和间歇化生产操作,故而可通过工艺技术与大数据分析方法结合,帮助挖掘工艺优化潜力。

 

数字技术将显著提高供应链透明度。通过与综合生态体系中的供应伙伴合作,巴斯夫能实时掌握数据,实现主动信息管理,提高客户响应能力并促成可持续的业务增长。数字化技术将助力快速研发。巴斯夫利用超级计算机Quriosity帮助研发人员在更短的时间内完成数量更多、更为复杂的模拟与建模任务,更高效地解构复杂问题,缩短新产品上市时间。

 

数字化工具的应用还将提高生产运营效率、可靠性与安全性。在巴斯夫的生产园区里,工作人员通过使用工业定制的平板电脑了解装置现场信息、操作说明或测量数据等。各类增强现实(AR)应用将随时提供精准的实时数据和任务信息。巴斯夫将通过全面深入地运用数字化的核心技术,包括:云计算、物联网、大数据分析、移动设备、增强现实、人工智能,3D打印等,为物流、工程、生产、采购、供应链、市场、销售和创新带来变革性的解决方案。

 

人员定位系统是巴斯夫相对成功的案例。有了这套系统,可加强人员安全管理和紧急情况下的人员疏散。对于未受过进厂培训、或不具备相关准入许可、或未佩戴个人防护设备的人员,人员定位系统可防止他们进入工厂禁区。这有利于提高关键整修项目期间的安全和效率。该系统还可以在紧急情况时显示人员的实时信息,帮助确认疏散过程中所有人员的位置。

 

数字化工厂目标是在已有的基地资产实现数字化工厂,更方便地得到装置数据,更高效率地执行,装置有效合作联动,使企业安全最大化。

 

企业转型升级智能化改造,目的是为了更好地服务于生产,而生产最大的要素还是人。富美实(中国)投资有限公司外加工经理陆东亮从人员管理的角度阐述了农药制剂工厂过程管控的要点。作业标准书(SOP)对生产质量的管控具有至关重要的作用,故而他建议智能化制造的企业可将SOP植入机器看板,这样可对员工操作起到指导性的作用。

富美实(中国)投资有限公司外加工经理陆东亮

针对现场管理,陆东亮经理提到当问题(异常)发生时,要先去现场检查现物(有关的物件),当场采取暂行处置对策,发掘真正原因并将之排除,同时标准化以防止再发生。面对管理过程中存在的问题,他提到只有先让自己卓越,才能领导别人;面对有能力的人需要懂得授权,调动员工积极性;了解员工的需求;勇于承担责任;人性化管理不是人情化管理;平等是沟通的基础等。

 

绝大多数农药生产企业属设备密集型,生产制造主要以设备为核心,设备出了问题,生产制造流程环节就停止了,因此保全设备成了设备密集型企业自然选择。陆东亮经理介绍了全面生产管理(TPM),即全员共同参与的生产力维护和管理,这种现场管理办法是以最大限度提高生产效率为目标,“5S活动”为基础,达到自主保全的目的。

 

首先得要给员工树立正确的观念:设备坏了是所有人的责任,而且设备维护的好,企业主就有会更多的资本投入到改善员工工资收入上;其次操作工需要通过清扫、点检现场,发现与原来不一样的状况;最终需要达到的状态是操作工对设备是用心管理的,同时也是设备的专业化操作者,可以发现异常的现场状况。

 

国内智能设备供应商的分享

江苏金旺智能科技有限公司执行总裁张建忠在此次会议中发表《农药制剂智能制造如何落地》系列讲话。并从农化制剂的五大困惑着手以及智能制造的价值分析农化行业为什么需要智能化制造!

江苏金旺智能科技有限公司执行总裁张建忠

 

针对农化制剂智能制造如何落地,张建忠执行总裁表示,金旺已经结合国内外相关行业先进做法和自身的实践经验总结出了一套全新的合作模式——EPCM模式,即设计、采购、安装、调试、运营维护一体化项目总承包模式。在他看来,农药制剂行业智能制造是必然。对于新建的工厂或车间,首先对智能制造要有非常明确的意图基础,这是展开智能化转型升级的前提和基础。其次,要从产品类型、剂型、产能、人流、物流以及建设规范等角度,进行车间、仓储、罐区、消防和公用工程、办公等功能区域大小及布局等方面的总体规划。然后,便进入了关键的工艺设计阶段。工艺设计包括工艺流程、设备选型及非标、设备布局、管道布置、配电和控制、智能化和三维等多方面的设计,目的是让各方面均有标准可遵循的同时,让预算更加精准,工艺更加先进,性价比更高,质量更有保障。

 

张建忠执行总裁表示:经过工艺和建筑设计之后,可依据“3~5年可回收的标准,进行合理的预算调整”。在此合理的预算之上进行设备采购,并严格按照工艺设计的标准,由专业的设备、管道、电气以及控制等安装团队进行分工协作,组成专业的项目管理小组进行协调安装;由相关专业人员组成的专家组进行验收投产之后,同时企业在配套设备实操训练、设备管理、现场管理、人员管理以及运营管理体系的支持下,进入正式运营维护的智能化制造阶段。

 

苏州东净环境科技有限公司是集环境保护产品的设计、研发、制造、销售及服务为一体的高新科技公司。据公司总经理李斌介绍,环保设备数字化、智能化被认为是未来环保装置制造领域的发展大趋势。此次他重点介绍了环保设备智能化解决方案。

苏州东净环境科技有限公司总经理李斌

 

针对制剂车间除尘问题,东净环境推出智能化除尘系统,该系统采用现场控制智能中央集中控制。另外李斌总经理还介绍了尾气净化系统,该套系统提高设备数字化控制水平,提高设备运行经济性。如其中的洗涤塔循环水按需排污,配套自洁系统;活性炭吸附塔实时监控效率,活性炭物尽其用;UV催化氧化净化器灯管按需开闭,兼顾效率和能耗等。此外,他还对公司的明星产品智能化有机溶剂回收成套设备进行介绍。

 

最后李斌总经理还对环保设备智能化进行了展望。通过构建工业控制网络,提高系统的可靠性和稳定性。基于PID算法、模糊控制等智能控制技术,使整个系统的参数可以随着处理废气的变化而变化。通过神经网络算法、退火算法、遗传算法等智能算法的综合应用,建立综合的智能控制系统,将更有益于环保设备解决复杂的环境难题。

 

国内农药制剂工厂智能化改造的案例

2016年,美丰农业科技(上海)有限公司引入国际一流、国内领先的设计和建设理念,斥资3个多亿再造新标杆,建成了现代化新型生产加工基地——祥霖美丰生物科技(淮安)有限公司。祥霖美丰生物科技(淮安)有限公司,一家生态园林智能新工厂扎根于人杰地灵、开放包容的一代伟人周恩来总理的故乡——江苏淮安。

 

据祥霖美丰生物科技(淮安)有限公司总经理周省金介绍,公司占地66亩,总建筑面积4万多平方米,由行业协会组织国内外专家经过十多次的会议评审指导,严格按照国家相关法律法规建设建成。厂区环境优美,智能一卡通系统、数据网络系统、可视安全系统、立体人性理念的园林绿化景观等现代化软硬设施配置完善。

 

祥霖美丰生物科技(淮安)有限公司总经理周省金

 

公司严格遵照国家安全环保标准,厂区完全实现人车分流、生产现场物料投放输送全部采取封闭式负压无尘操作,所有的尾气排放都经过粉尘收集、水膜除尘、活性炭吸附除味处理,保障现场员工工作职业健康,杜绝对外部环境的污染破坏。

 

生产智能化高度集成使各车间生产效率大幅提升,全厂20余条生产线,均采用DCS和PLC远程控制系统,生产现场做到智能化操作模式,并对各生产线订单执行进度、设备的运行状态和能源消耗数据进行智能化采集并实时分析,各生产线均实现瓶检、盒检、箱检三级质量自动化控制,同时配置相应的检测剔除系统,确保最终生产的产品100%合格。全线可加工:水剂AS、水乳剂EW、乳油EC、微乳剂ME、可分散油悬浮剂OD、悬浮剂SC、悬乳剂SE、可湿性粉剂WP、可分散粒剂WG、干悬浮剂DF等剂型。液剂除草剂年产能20 000吨,固体除草剂年产能10 000吨,杀虫杀菌剂年产能5 000吨。

 

智能型、规模化生产是祥霖美丰立足行业之本、展望未来的强力支撑。企业ERP信息管理系统、MES生产管理系统、WMS仓库系统等各智能化管理系统高度集成运行,确保100%流程化质量管理和100%生产过程及设备运行在线监控。

 

据安徽华星化工有限公司董事长颜泽彬介绍了华星化工通过建设绿色智能化制剂加工项目、绿色智能化制剂包装项目以及推进工业化与信息化深度融合,推动制剂生产智能化,促进安全环保管理标准化,实现企业发展绿色化、国际化。

 

安徽华星化工有限公司董事长颜泽彬

 

华星化工草甘膦制剂绿色智能化加工中心是华星化工聚焦长江大保护战略,推进企业转型升级,做大做优制剂板块的一项重大举措。该绿色智能化加工中心项目包括草甘膦制剂加工车间和智能化包装车间。制剂加工车间建设先进的草甘膦水剂及草甘膦颗粒剂生产线15条,其中草甘膦水剂生产装置12套,颗粒剂生产装置3套及其生产所需的助剂生产线1条,实现年产能水剂10万吨,颗粒剂1万吨,助剂4 800吨。

 

智能化包装车间建设先进的智能化灌装线6条,其中草甘膦A线2.5~5 L瓶装生产线1条,草甘膦B线10~30 L瓶装生产线1条,草甘膦C线200~1 000 mL瓶装生产线1条,草甘膦D线200~1000 mL瓶装生产线1条,草甘膦个性定制包装线2条。

 

在推进工业化与信息化深度融合方面,① 利用ERP云管理平台与生产、仓储系统集成对接,实现制剂订单下达、生产、入库、发货一体化智能管理,实现工业化与信息化的融合;② 通过二维码追溯系统、DCS智能控制系统实现公司內部设备、质量、物料、制造过程等信息互联互通;③建立小程序与ERP云管理平台集成,实现销售业务全流程管控,建立全面信用管理信息系统、客户信息与公司信息共享的平台管理。

 

颜泽彬董事长表示,与原生产装置相比,有这6个方面的成效。① 安全管理更可靠:生产全程智能化、信息化,物的不安全状态、人的不安全行为降至最低。建设了安全监管信息系统,将安全生产综合监管、重大危险源远程监测预警、应急救援指挥信息支持等系统进行有效集成。② 环保成效突出:废水排放量减少94%,废气排放量减少93%,固废排放量减少87%。③ 产品质量更有保障:通过自控操作品质合格率跃升至100%。④ 提质增效明显:车间升级改造后产能大幅提升,加工产能提高10倍,包装产能提高5倍。制剂产品产值比重提升至46%,产品净利率维持8~10个百分点。同时,用工人数减少,用工成本降低50%。现场环境极大改善,实现清洁化、绿色化生产。⑤ 企业形象提升:社会各届对企业认可度高。⑥ 对外合作增多:广泛开展战略合作,极大提升各方合作信心、合作前景、合作成效。

 

在谈到下一步规划时,颜泽彬董事长表示,未来,华星化工将依托科技进步,围绕“原药板块做精做细、制剂板块做大做优、化工板块做优做强”思路,致力于打造“国内一流、国际领先”全球制剂加工基地,助推企业发展成为“水清厂绿产业优”安全绿色农化标杆企业,实现可持续高质量发展。

 

《农药行业智能制造建设指南》隆重发布

在国家大力推进智能制造的背景下,农药生产过程连续化、自动化、智能化的要求不断升级,农药企业亟需通过智能工厂建设,促进行业的转型升级和高质量绿色可持续发展,但农药行业的智能工厂建设仍处于探索和尝试阶段,尚未形成统一建设标准,缺少应用参考。

 

为落实《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》等国家智能制造相关政策,全面推行农药行业智能制造战略任务,2019年11月19日,《农药行业智能制造建设指南》(以下简称“指南”)在中国农药工业协会举办的“第四届中国农药智能制造制剂工程研讨会”会上隆重发布!指南由中国农药工业协会联合中国化工经济技术发展中心编制。

 

本着指导性、可用性、特殊性和阶段性原则,“指南”适用于所有从事农药生产经营和加工的企业,对农药企业进行生产经营管理智能化建设提出应用参考。在分析国内外智能制造发展政策和相关研究成果的基础上,结合我国农药生产工艺流程特点和共性问题,提出了农药企业智能工厂建设总体架构和路线图,并对智能工厂的重点建设内容进行了说明。同时,“指南”构建了农药企业智能工厂成熟度评估模型,明确了农药生产运营关键业务环节的成熟度要求和成熟度等级的计算方法,为企业开展智能工厂建设阶段性评估提供了参考依据。

 

“指南”的发布对中国农药行业具有重要意义,对企业开展智能制造具有很强的指导作用。

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