5G智慧水泥助力红色光山经济发展

获奖等级：河南区域赛三等奖

参与单位：中国电信集团有限公司信阳分公司

为有效推进5G智慧水泥应用落地，逐步形成区域规模效应，天瑞水泥联合中国电信、容知日新等产业链上下游合作伙伴，打造了5G+工业互联网的设备预测性维护解决方案。截至2022年10月，该案例已在天瑞禹州水泥、天瑞荥阳水泥、天瑞光山水泥、大连天瑞水泥、辽阳天瑞水泥等5地完成部署。

企业痛点：

水泥行业是典型的资源型、高耗能型企业，有较强的流水作业特征，立磨、回转窑、水泥磨等设备均属于水泥企业生产过程中关键设备，一旦停机将直接导致整条生产线停产，直接影响企业的效益。

现行的设备管理通常采取预防性维护结合点巡检的模式，以时间为依据，目的在于防止早期故障、增加设备可靠性；虽然预防性维护可以减少非计划停机，但过于依赖于现场管理人员的经验，缺少设备实时运行状态数据的支撑，导致最终的维修决策并未基于设备的实际状态，该模式可能引起“欠维修”和“过维修”。

而现场为关键机组安装的安保系统往往缺少诊断分析功能或难以有效利用诊断功能，只能发现晚期故障，也会给设备运行带来风险，影响企业管理水平和设备运营效率。以“人”为主，以“器”为辅 专业技术人员青黄不接，人才匮乏的问题日益严峻。

解决方案：

1、网络架构及整体技术方案

5G+工业互联网的设备预测性维护解决方案在设备表面或内部布置传感器和数据采集系统，通过搭建5G网络，实现设备运行中的振动、温度等信号的采集，并将数据上传至现场服务器，通过专业系统软件进行处理和分析。   

当设备运行数据异常时，自动触发报警，并可通过短信、邮件以及手机APP方式推送至现场相关设备管理人员。现场工程师可通过软件中的分析工具对设备数据进行追踪回溯，判断当前设备状态，也可通过专家支持实现云端故障诊断，帮助现场确定设备异常原因、部位、损伤严重程度、部件剩余寿命评估等，为运维检修决策提供数据支撑。

2、应用场景

5G+工业互联网的设备预测性维护解决方案系统采用微服务架构及独立的分层服务模式实现数据的存储、分析及应用。通过该系统实现设备状态信息展示、故障预警、故障诊断、统计分析、智能决策以及系统管理功能，同时提供相关数据检索、数据报表等功能。系统核心是由数据驱动的设备预测性维护，实时获取真实有效的状态数据是系统运行的基础，通过监测系统，利用现场已有传感器、已有系统的数据等完成底层数据的获取，数据包括设备振动、温度、电流、电压、工艺数据等多源数据，系统通过界面展示符合当下软件交互设计风格满足简单易用的同时又能兼顾美观。

现场工程师或远程工程师对异常数据进行诊断分析，人工对异常的部位、异常严重程度、状态发展趋势进行预测，通过系统的可视化组件进行可视化呈现，并指导现场开展一系列的检维修操作。

商业模式：

基础网络和服务：由电信运营商负责建设基础网络（含5G 基站、云、传输、配套设备等），使用方按接入点与使用的网络功能进行付费，运营商由网络服务费进行获利。

根据使用方实际需求，按照项目制收取系统集成费用。包括硬件部分（MEC、数据采集终端、传感器、控制器等）和软件服务（含 AI 算法、MES、ERP、WMS等智能平台搭建、系统测试及优化、售后服务），收益按项目进行独立核算；

应用成效：

1、经济效益：

预测性维护能帮助识别出维护方案的最优效率。该维护策略可减少20%～50%的计划维护时间，延长10%～20%的设备运行时间，降低5%～10%的总维护成本。落后的维护策略会削弱工厂5-10%的生产能力。预测性维护能帮助识别出维护方案的最优效率，一个是备件的节省，一个是人力的节省，一个工时的节省。

 光山公司预测性维护系统上线前后对比：

（1）上线前生产人员254人，上线后生产人员227人；生产人员减少10.6%

（2）上线前年度维修成本3800万，上线后维修成本3300万；维修成本减少13.2%；（3）上线前月度备件库存714万，上线后月度平均库存610万；月度平均备件成本下降14.6%

2、社会效益：

实现了水泥行业的5G数字化转型标杆建设。

类似这样由于生产设备故障造成计划外停机的问题也困扰着电力、医疗、石化等很多行业。因此，设备维护就成为了业界一致关注的重点之一，设备预测性维护解决方案，针对水泥现场的关键生产设备，进行在线振动监测、故障预测诊断分析，形成专业的水泥设备故障预测及健康诊断报告，并给出维修建议。

通过对水泥行业关键设备受到的磨损失效规律进行监测，可以使运维工程师提前知晓设备各项功能发生改变的趋势与结果，帮助水泥行业用户达到降本增效的目标，实现数字化、智能化转型。

3、规模化成效：

案例复制推广情况，本案例已在天瑞水泥集团实现5个厂区的建设，分别为禹州天瑞、荥阳天瑞、光山天瑞、大连天瑞、辽阳天瑞。今年，天瑞集团计划在全国分公司进行应用复制。