智能制造引领工业转型升级的河北路径｜ 冀中新材：“智造”助力玻纤产业“点石成金”
转自：河工新闻网
一块坚硬的磐石，经过高温熔制、拉丝、络纱等数道工艺，从窑炉吐出蚕丝般的玻璃纤维，最细的只有头发丝十分之一粗细。
一根细小的玻纤，由于质轻、强度高、耐高温等特性，成为航空航天、交通运输、电子电器等行业的核心材料，并被用于飞机机舱、大型风机叶片、新能源汽车等领域。
“玻璃纤维就相当于水泥里的钢筋，起到增加强度的作用，可以让材料更坚固、耐腐蚀。”在河北冀中新材料有限公司（下称冀中新材）纤维一车间，该车间党支部副书记兼副主任马驹指着通过漏板渗下来的细丝束介绍，“玻璃纤维单丝直径达到20微米以下，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。”
在魔幻影视剧中，“点石成金”是吸引眼球的桥段。在冀中新材，一块普通的叶蜡石经过一系列技术加工，最终变成价值不菲的新材料，却是真实的存在。
石头变成丝，价值实现几何倍数的增长，引“智造”进车间，“丝”的产值也实现了倍数的增长。冀中新材2021年、2022年分别投产的两条智能化全自动生产线，让“点石成金”的速度不断加快。
“智慧大脑”让工人不用守在车间
如果说工业自动化控制系统，是现代工业的“大脑”与“神经中枢”。那么智能化管理系统平台，就是自动化生产线的“智慧大脑”。
“我们所在的中控室就是进行生产信息处理、安保监控的‘智慧大脑’。我们在厂区围绕整个生产线共安装158个高清视频监控探头，实现了重大风险区域、关键操作岗位全覆盖。”马驹介绍。
走进冀中新材的中控室，硕大的显示屏布满了整面墙壁，左侧部分的一块块可视化监控画面，可以看到一块石头变成玻璃纤维的关键生产流程，原料被送到粉料加工车间，经过破碎、磨粉、均化，混合成配合料，再到窑炉内。“这个画面是正在燃烧的天然气，在经过高温溶制后到达我们拉丝成型车间进行拉丝卷曲作业。这是卷绕成型的纱通过AGV小车从卷曲车间运送到烘干炉前等待烘干的画面。”马驹指着大屏上的监控画面说，“出炉后的纱团还需要经过数小时晾晒，再到自动包装区域。”
大屏中间部分是覆盖全过程的DCS系统，可以对整个生产工艺过程进行实时监测和控制，“第三部分是我们生产使用能耗看板，在我们生产过程中使用的水、电、气，消耗数据在屏幕上一目了然，我们会对这些数据进行控制和分析。”马驹介绍。
得益于“智慧大脑”的超强能力，中控室操作台上虽然装有十余台监控电脑，两名值班员就足以完成这里所有的工作。数据在大屏幕上“跳动”，工作人员只需轻点鼠标，就能实时控制进料出料，查看窑炉和拉丝车间的压力、温度、湿度等关键指标。
“有了这个‘智慧大脑’，工人们不用时刻守在车间，减少了人力成本。同时，它在稳定产品质量、提高产品生产效率、降低生产能耗和物耗等方面也发挥了重要作用。”马驹说。
工业机器人成为生产“主力”
拉丝车间不断“吐”出玻璃纤维，烘干车间AGV输送车来回搬运，包装车间机械手臂行云流水般操作着每个步骤，自动完成称重、缠膜、包装、贴标……冀中新材纤维一生车间，基本看不到工人的身影，只有工业机器人井然有序地穿梭其中，精准无误地完成物料运输和装卸。
“这个是自助巡航搬运机器人，它的运行指令来源于生产管理系统，能够准确地将每一车不同品种的纱运送到指定的烘干炉轨道上，然后再将空纱车运回到卷取车间。有效防止人员误操作，全程无人干预，实现了运送过程的精细化管理，保证了产品质量。”马驹介绍，通过炉前的AGV自动搬运小车，大大降低了工人的劳动强度，同时，也减少了用工人数。“原来的烘干车间需要25名工人，现在只需要5名工人就可以完成同样的工作量。包装流水线为目前国内最先进的一条自动包装流水线。”
工业机器人成为生产“主力”，不仅将人工从产品的移动分类中基本解放出来，全自动生产流程同样完成了智能“升级”。
“拉丝车间一位拉丝工人可以同时监测6至12台设备。”马驹说，玻纤制造有粉碎、高温熔制、拉丝、晾晒等上百道工序，新产线从产品生产、运输到产品包装、入库，均实现了智能化。“原来老厂区是10万吨的生产线，现在两条生产线产能达到20万吨以上，在产能翻倍的情况下，我们的用工人数并没有增加。”
生产环节高度智能化，带来了生产效率的巨大提升。
冀中新材的窑池采用立体式纯氧燃烧技术、矩阵式电助熔熔制技术和连续鼓泡澄清技术，单窑年产能可达10万吨，为目前技术最先进的单元窑。
智能控制下的窑炉，通过系统运算，可以对窑炉熔制工艺进行感知，并自动计算出天然气和氧气的配比和投放流量，从而精准控制炉温和燃烧氛围，保障玻璃液质量，同时充分提升热能利用效率。
拉丝作业过程对环境的温度和湿度要求比较严格，拉丝车间一年四季采用恒温恒湿空调控制系统。“目前，车间运行效率达到98%以上。”马驹说。
传统制造业中，产品合格率提高哪怕是0.1%，也绝非易事。而减少人为干预的自动化系统，进料、温控、湿控等环节的精确度提高，保证了产品质量的稳定如一。
循环利用带来“含绿量”提升
冀中新材的生产调度指挥中心，电子屏幕中心显示的废气排放在线数据与旁边显示的河北省平板玻璃工业大气污染物超低排放标准和沙河市平板玻璃企业要求排放限值相比，仅占到五分之一至十分之一。
传统产业转型升级，不光是经济的“含金量”要增加，“含绿量”也在不断提升。
冀中新材两条玻纤生产线环保投资达到1亿元，采用国内最先进的环保治理工艺，环保治理达到国际领先水平。
“我们采用的纯氧燃烧技术让玻璃液熔制更加高效节能，烟气排放大幅降低，每年可节省电费100万元。”马驹介绍，新产线从源头上减少了二氧化硫、氮氧化物的产生，总体能耗降低30%。
公司采用了多项余热回收技术，烘干热源全部来源于窑炉余热，厂区冬季采暖、职工洗澡全部来源于烘干余热，整体余热利用率达到100%，全厂单丝平均单位能耗在0.3吨标煤以下，远低于行业标准，国内领先。
此外，冀中新材建有整套废丝处理工序，废丝经多道工序，实现了废丝100%回用，每年增收数百万元；建设有密闭式污水处理站，生产和生活中产生的污水经过这个系统可以全部循环利用。
生产过程无污染零排放，使得冀中新材达到了绿色工厂标准。河北省工业和信息化厅公布的2023年度“河北省绿色制造”名单，冀中新材光荣上榜，荣获“省级绿色工厂”称号。
文/图 记者刘艳惠