张忠平 高文宇 刘鸿剑 张红春 侯毅 张强

摘要：随着工业互联网时代的到来，互联网和传统生产的结合为企业精益化发展提供有效的能源管控平台。以动力能源管理信息系统为核心，结合大数据、趋势预测、机器学习等技术，自主研发蒸汽预测系统，构建精益化的蒸汽产供模式。

关键词：大數据;趋势预测;精益化

1、引言

当今国家高速经济发展，得益于能源的有力支撑，但能源的大量消耗让生态环境面临着巨大的挑战。2018年国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，2019年全国烟草工作会议提出“全力推动烟草行业高质量发展”的新议题。如何在卷烟产品升级换代和生产模式转变的过程中高效、精准供能和减少污染物排放成为卷烟企业高质量绿色发展的关键性问题。随着大数据、趋势预测、机器学习等技术的成熟，为能源产供模式精益化变革提供有力的技术支撑[1]。

2、现状

从2018年起，某卷烟厂为适应多元化的市场需求，卷烟生产模式由“大批量、少规格”向“小批量、多规格”的柔性化生产模式转变，而工厂目前采用的集中供能模式已无法适应卷烟生产模式的转变，存在蒸汽生产无法满足用汽需求的风险。为确保不影响卷烟生产，蒸汽生产部门采取过饱和供应模式，导致蒸汽生产过程中供需不平衡的问题日趋严重，生产制造成本不断升高，蒸汽有效利用率偏低，平均蒸汽有效利用率在90.21%左右，与行业先进水平存在一定差距。

3、技术实施

为解决蒸汽供需不平衡的问题，蒸汽生产部门项目基于工厂信息化系统中的数据，运用机器学习、数据挖掘等大数据技术手段，自主研发蒸汽预测系统，提升蒸汽能源的精细化控制水平，达到生产成本降低、能源利用率提高的目标[2]。

3.1工艺分析

结合卷烟生产工艺，耗汽情况在烟丝总量、烟丝牌号、用汽设备台数和季节时令等因素的影响下存在一定的规律，即：“Y（耗汽）=f（x1）+f（x2）+ f（x3）…+f（xn）”，其中Xn=烟丝总量、烟丝牌号、用能设备台数、季节时令…该函数能全面描述蒸汽的用能变化，蒸汽预测系统将以此为依据进行功能研发。

3.2数据采集

数据采集过程从用能部门生产流程、工艺要求、计划调度、设备运行监控等角度入手，摸清用能部门的蒸汽耗用情况，细化蒸汽用能体系，深入了解各用汽设备的控制原理、流量计配置和蒸汽数据数采情况，结合动力能源管理系统中现有的蒸汽监控数据，筛选出研发预测系统需要的蒸汽数据数采点。

3.3数据分析与模型构建

根据蒸汽数采点统计信息将用汽部门蒸汽消耗实时信息、工艺设定信息、设备料头料尾信号、停机待料信号及设备故障停机等信息进行采集。运用数据分析技术，统计各个模块的蒸汽耗用数据，确定各工序的蒸汽耗用规律，实现数据对齐;在运用python程序设计语言进行算法搭建过程中，建立数据统计模型和预测模型，根据用能部门控制系统中的设备监控点信息和物料状态信息，判定设备的运行状态，指导蒸汽预测曲线的拟合过程，实现时间对齐。在预测模型的建立过程中，依据生产牌号、模块进度、质量参数等信息实时修正预测曲线，实现预测数据与现场数据一一对应，提高预测曲线的准确度，实现工序对齐。

3.4信息反馈

此外，蒸汽预测系统对蒸汽生产过程中所需的监控和判定信息进行集成显示，消除之前信息分布于多个界面所带来的不利影响，并结合锅炉设备负荷调整特性，分等级制定加减炉排转速、启停风机、加减料层厚度等负荷调整策略，锅炉操作人员根据预测系统中的信息提前调整锅炉运行参数，实现蒸汽能源按需供应。

4、结语

通过蒸汽预测系统的开发和运用，锅炉操作人员可以实时掌握未来蒸汽负荷的变化趋势并提前对锅炉运行参数进行调整，有效解决蒸汽供需不平衡的问题，蒸汽有效利用率由原有的90.21%提升至98.23%，蒸汽精准供应水平大幅提升的同时还降低了企业的生产成本和污染物排放，实现了蒸汽产供模式的精益化。

参考文献

[1]冯凝.我国能源、经济与环境协调发展分析[J].科技经济导刊，2021，29 （12）：130-131

[2]王梦柯.大型制造企业蒸汽智能供应策略优化的研究与应用[D].浙江理工大学，2020.