多年以來，高耗能、高碳排放一直是困擾包括鋼鐵、石油、化工、大型機(jī)械等多個工業(yè)領(lǐng)域的問題。為降低工業(yè)生產(chǎn)耗能、減少碳排放量，加強(qiáng)設(shè)備管理、提升工業(yè)設(shè)備能源轉(zhuǎn)化效率、降低設(shè)備運(yùn)行功耗便成為工業(yè)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種大背景下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力“設(shè)備上云”成為企業(yè)的新選擇。
工業(yè)鍋爐數(shù)字孿生系統(tǒng)
高能耗困擾工業(yè)生產(chǎn)
工信部數(shù)據(jù)顯示，電機(jī)能耗占整個工業(yè)能耗的65%以上，2020年我國鋼鐵行業(yè)能源消耗占全社會能源消耗總量超過13%；全國能源基礎(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn)化委員會的有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，工業(yè)空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)年耗電量約占全國總發(fā)電量的6%~9%……高能耗已成為困擾上述行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)，在碳中和碳達(dá)峰相關(guān)政策出臺的背景下，企業(yè)對節(jié)能降耗的需求更為緊迫。
近年來，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分行業(yè)的高耗能并不全是由于行業(yè)自身生產(chǎn)特點(diǎn)和能源技術(shù)水平造成，工業(yè)設(shè)備帶來的能源浪費(fèi)也是高能耗、高碳排放的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。能源轉(zhuǎn)換效率低下、設(shè)備能耗高、設(shè)備管理不力等看似邊緣的環(huán)節(jié)，恰恰成為阻礙工業(yè)生產(chǎn)降能減碳的短板。
煉鐵高爐數(shù)字孿生系統(tǒng)
據(jù)中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院發(fā)布的《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+設(shè)備上云”白皮書》，我國工業(yè)鍋爐效率低下，實(shí)際運(yùn)行熱效率往往低于理想的熱效率，比國外先進(jìn)水平低15%~20%，造成每年多消費(fèi)的煤炭約為兩億噸。石油化工企業(yè)中，設(shè)備能耗是全廠能耗最重要的組成部分，大型煉廠的全廠能耗組成中，85%~89%為設(shè)備能耗。
樹根互聯(lián)聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO賀東東在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時表示：“能源浪費(fèi)可能出現(xiàn)在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式注意不到的細(xì)節(jié)之處，比如，焊接工藝包括連續(xù)焊、斷續(xù)焊、點(diǎn)焊等10余種，原材料材質(zhì)又有硬質(zhì)合金鋼、低碳合金鋼等10余種，板厚有20余種，常見坡口還有3種。針對不同的焊接工藝、不同的原材料材質(zhì)、不同的板厚、不同的坡口組合，如果焊機(jī)始終按照固定的工作模式運(yùn)行，無法根據(jù)具體情況隨時做出調(diào)整，就會造成能源浪費(fèi)。
要解決設(shè)備耗能問題，便要對設(shè)備進(jìn)行科學(xué)化、集中化、數(shù)據(jù)化管理。“上云”成為解決設(shè)備耗能問題的新選擇。
設(shè)備上云助力節(jié)能減碳
工業(yè)設(shè)備上云作為一種先導(dǎo)性、引領(lǐng)性、示范性應(yīng)用，具備牽引工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和商業(yè)模式的迭代升級的作用，同時可帶動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能演進(jìn)和規(guī)模商用，具備廣泛的發(fā)展前景。東方國信有關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“海量設(shè)備互聯(lián)是創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)新動能的堅(jiān)實(shí)底座之一，設(shè)備上云是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的必要前提，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展‘短平快’的高效先導(dǎo)手段，具有引領(lǐng)性與示范意義。”
當(dāng)前，我國工業(yè)設(shè)備上云已取得階段性成果。據(jù)工信部公開信息，截至今年第一季度，工業(yè)APP數(shù)量超過40萬個，全國具有一定行業(yè)區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺超過100個，連接工業(yè)設(shè)備數(shù)量達(dá)到7000萬臺套。目前，設(shè)備上云已經(jīng)助力包括鋼鐵、鍋爐、石油化工、電機(jī)、電網(wǎng)等多個行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。
火電發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測及健康評估
在水泥制備領(lǐng)域，東方國信推出水泥云解決方案，提供過程穩(wěn)定控制，提供面向生料制備、熟料燒成、水泥粉磨、余熱發(fā)電、煤粉制備等各工藝單元的數(shù)據(jù)驅(qū)動等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)噸熟料煤耗下降1.5%~8%、噸熟料電耗下降1%~5%、氨水用量下降10%~30%。
在石油化工行業(yè)，恒逸石化通過對歷年鍋爐燃燒數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，推算出最優(yōu)的鍋爐燃燒參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了燃煤發(fā)電效率提升2.6%，在節(jié)煤方面增加了數(shù)千萬元收入。在工程機(jī)械裝備制造領(lǐng)域，三一樁機(jī)燈塔工廠運(yùn)用5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依托樹根互聯(lián)的根云平臺，將工廠中上千臺的水電油氣儀表和生產(chǎn)制造設(shè)備全部連接起來，對焊接、涂裝等全部工藝進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。截至2021年8月，三一樁機(jī)燈塔工廠節(jié)電38.63萬度，節(jié)天然氣30.16萬立方米，節(jié)水4.74萬噸，年減少二氧化碳排放3977噸，排放量同比下降30.5%。
多方協(xié)力未來可期
至于未來“設(shè)備上云”的發(fā)展路徑，賽迪智庫信軟所工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究室助理研究員張朝表示，首先要打退“四大攔路虎”：一是上云戰(zhàn)略思想缺乏共識，不同企業(yè)對工業(yè)設(shè)備的認(rèn)識不統(tǒng)一；二是工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全面采集海量數(shù)據(jù)難度較大；三是不同品牌、不同類型的工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)協(xié)議等差異巨大，尚不能實(shí)現(xiàn)大范圍的互聯(lián)互通；四是工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)類型雜、數(shù)量多，相關(guān)分析處理模型仍不成熟。
“設(shè)備上云”是牽涉網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層多方力量的系統(tǒng)工程，張朝在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時表示，工業(yè)設(shè)備上云需要完成工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)工作。
旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動分析及故障預(yù)警
一是要采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)。綜合運(yùn)用智能傳感、協(xié)議解析、邊緣計(jì)算等多種技術(shù)，精準(zhǔn)采集工業(yè)設(shè)備在能源消耗、碳排放等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)皆贫耍瑸檫M(jìn)一步的分析處理提供重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。二是構(gòu)建分析模型。以采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托第一性原理模型和大數(shù)據(jù)算法模型，推動技術(shù)、工藝、經(jīng)驗(yàn)等工業(yè)知識的模塊化封裝和軟件化沉淀，精準(zhǔn)反映海量設(shè)備數(shù)據(jù)與能耗水平之間的關(guān)系，為能效優(yōu)化、節(jié)污減排提供可靠的決策支撐。三是部署專業(yè)應(yīng)用?；跀?shù)據(jù)的高效匯聚和模型的科學(xué)分析，面向具體應(yīng)用場景和一線職工，開發(fā)部署各類專業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能耗管理的透明化和智能化，驅(qū)動生產(chǎn)工藝優(yōu)化和設(shè)備升級改造，切實(shí)提高企業(yè)能源利用效率，降低碳排放水平。
而要想提升“設(shè)備上云”覆蓋率，將其帶來的節(jié)能減碳利好效果擴(kuò)大化，上游網(wǎng)絡(luò)保障至中游軟件服務(wù)、下游設(shè)備應(yīng)用方均需要協(xié)同發(fā)力。張朝表示，產(chǎn)業(yè)生態(tài)各方需進(jìn)一步凝聚共識，共同打造“政府部門出政策、用戶企業(yè)出場景、平臺企業(yè)出解決方案、金融機(jī)構(gòu)出資金”的生態(tài)閉環(huán)。首先，政府部門要加強(qiáng)政策支持力度。各地方政府可結(jié)合當(dāng)?shù)毓I(yè)設(shè)備上云具體實(shí)際，完善政策支持體系，出臺創(chuàng)新券、服務(wù)券等措施，營造良好發(fā)展氛圍。其次，用戶企業(yè)可以全面梳理在節(jié)能降碳方面存在的痛點(diǎn)和難點(diǎn)問題，為工業(yè)設(shè)備上云解決方案提供豐富應(yīng)用場景，以設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)方式綠色化升級。再次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)要加大5G、人工智能、大數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，優(yōu)化工業(yè)設(shè)備上云解決方案的供給質(zhì)量，支撐各類產(chǎn)業(yè)能源利用效率的規(guī)?；嵘Ｗ詈?，金融機(jī)構(gòu)要完善資金支持體系，銀行等金融機(jī)構(gòu)可以基于工業(yè)設(shè)備上云的狀態(tài)數(shù)據(jù)，創(chuàng)新金融產(chǎn)品和服務(wù)模式，加大對工業(yè)設(shè)備上云的資金支持，加速產(chǎn)業(yè)體系的低碳化轉(zhuǎn)型。
風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測
要實(shí)現(xiàn)高耗能工業(yè)設(shè)備上云覆蓋率提升，東方國信有關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“這要求企業(yè)一方面要完成復(fù)雜設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理模型、設(shè)備至公有云的安全升級，提高設(shè)備運(yùn)行效率和可靠性，降低資源能源消耗和維修成本，實(shí)現(xiàn)高能耗設(shè)備的節(jié)能減碳；另一方面要通過政府和市場共同發(fā)力，推動平臺在產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、工業(yè)園區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，通過形成示范效應(yīng)，引導(dǎo)通用設(shè)備、新能源設(shè)備以及智能裝備的上云應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更大范圍的節(jié)能減碳，同時通過工業(yè)企業(yè)設(shè)備快速上云模式切入，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地。”
