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白云山制药总厂上线了空压站云智控平台 受访者供图 |
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鑫磊与蘑菇物联合作打造AI能源站 |
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通用设备数智化模型 |
文/羊城晚报记者 黄婷 程行欢 图/实习生 贺启航 邹滨燕 作为广东蘑菇物联科技有限公司（简称“蘑菇物联”）的创始人，在制造业管理岗位上工作十余年的沈国辉回忆，工厂巡多了，会形成一种体感，只要通过声音和气味就能分辨出自己身处的车间。这种体感，在空压机站房时变得更加敏锐，沈国辉对一个细节印象深刻：“空压机在生产压缩空气的过程中一会儿打气，一会儿由于过载保护自动放气，伴随着‘呲’的一声，压缩气体几秒就释放到空气中。” 这是由设备运行机理所决定的动作，却也意味着能源的白白流失。在制造业实施智能化、绿色化转型的号角下，空压机的排气声如同一阵意味深长的叹息，让专注节能降碳的管理者们难以释怀。 当前，在工业互联网平台的助推下，空压机、中央空调、风机、真空泵等通用工业设备产业链正加快探索数智化转型路径，其所在车间的设备运行状况和生产效率得到实时监测，并通过AI算法实现智能控制，节能空间可达10%以上，让工业降碳不再余“一声长叹”。 工厂里的这个“能耗大户”怎么破？ 作为能源消费大户，工业企业能源消费量占全国能源消费总量的70%左右，是节能降碳的重要主体。像空压站、制冷站这种为直接生产车间供应水、电、气、冷、热等综合能源的“后勤”基础设施，被称为公辅车间。调研数据显示，传统的公辅车间能耗占整厂能耗的30%-60%，节能潜力巨大。 公辅车间处于工厂能源的供给侧，对保障正常生产具有重要作用。以空压站为例，汤臣倍健公用工程部工作人员告诉羊城晚报记者：“我们几乎每个车间都要用到压缩空气，从原料到制粒、压片、包装等各个工序都要用到。最常见的是自动化设备的气动阀，都要靠压缩空气来启动。” 在通用设备使用端，由于生产车间对供气的高要求，公辅车间往往选择冗余供能。上述工作人员介绍，在没有进行数智化改造前，空压站机组为了满足车间使用，基本都将运行压力设置到最大值，而单台空压机一旦达到上限压力就会自动卸载，排出空气，导致设备的做功效率不高，能源大量浪费。 在我国，95%的工厂都会配备公辅车间，随着数智化深入所有生产环节，公辅车间、用能设备的改造开始提上日程。 如何让能源供给“不多也不少”？ “对各种使用通用设备的工厂来说，他们要的是设备安全供能，不要出现非计划停机，同时供能时不要出现那么高的冗余，能够低碳运行并降低成本。”沈国辉表示。他创立的工业互联网平台公司蘑菇物联，从一开始就将视线投向了通用工业设备及由这些设备组成的公辅能源车间的数智化上。 位于汤臣倍健珠海工厂的空压站，室内温度接近40℃，噪声大得让人难以忍受。但在蘑菇物联云智控平台上线后，工程师们已不需要到厂巡检、现场抄表，AI算法能对机组进行智能控制，实现按需定供。记者在云智控平台上看到，汤臣倍健根据生产需求为压缩空气设定了一个目标值，经过AI智能控制后，末端传感器测得的压力值就稳定在目标值上下。 工业AI技术如何实现按需供能？沈国辉解释：“要把末端压力调到目标值并不简单，很多老师傅凭借经验都无法掌握。”AI技术能根据实时采集的数据，预测生产车间能源需求的变化规律，并根据能源供给侧的数据和输送管道的数据，建立供给与需求的数据模型，得到一个优化的开机组合和运行参数，实现按需供能，还能基于海量数据不断迭代升级算法模型，形成闭环。 据了解，自2021年3月上线以来，通过AI智能控制，汤臣倍健节能率达到17.5%，节省电量121.6万度，节约电费近60万元，相当于减少了95.5吨的碳排放。 从生产、维保到使用的全链绿色化 公辅车间看起来是个十分聚焦的场景，但也涉及众多信息化程度不同的通用工业设备领域，贯穿从生产、维保到使用的各个产业链环节。 长期以来，作为工业领域的“用能大户”，公辅车间在智能化、绿色化方面的潜力远未发挥出来。公开数据显示，我国工业设备联网率仅为23%，其中通用工业设备的联网率不到2%，设备运行状况和生产效率通常得不到实时监测和智能优化。 2021年发布的《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》提到，推进重点用能设备节能增效；以电机、风机、泵、压缩机、变压器、换热器、工业锅炉等设备为重点，全面提升能效标准。在“双碳”政策的背景以及工业互联网平台的驱动下，通用设备产业链上下游企业的齿轮咬合得更紧了。 同时服务整条产业链，工业互联网平台面临的挑战也更大。沈国辉分析，产业链上下游的动力和需求有比较大的差异，“对于设备制造企业，它们的目标是通过数字化技术，将传统设备升级成一个实时联网、可进行故障报警，并利用AI技术实现智控的智能化设备。对于设备维护企业，它们希望对车间多类设备进行预测性的线上维护，不用进行线下的被动运维。” 作为设备生产商，鑫磊压缩机股份有限公司品牌中心总监钟佳妤告诉记者，他们拥有磁悬浮轴承核心技术及产品，比普通空压机节能30%以上，硬件的节能壁垒较高。“不过，单机节能的空压机在压缩空气系统中不一定能发挥出最大效应，将多台空压机的机组进行集中控制，才是更有效的节能方法。”为此，他们与蘑菇物联合作打造了AI能源站，集中软硬件优势，为用能单位提供智慧用气方案。 一台笨重的空压机装上小小的IoT智能硬件盒子，下游的使用企业就能轻松“读懂”设备运行的能源数据。在钟佳妤看来，数字化能让设备的终端用户了解到更换节能设备及实施AI系统节能所带来的价值，例如一天省了多少电，减少了多少碳排放，让经济效益和降碳成果一目了然。 让降碳不再是大企业专属游戏 一家企业在进行数字化节能改造时，是如何考虑的？深耕通用设备和车间的工业互联网平台也在积极思考这个答案。 “大部分企业在做数字化改造时，首先都把节能的投资当作一项成本，既然是成本就要分优先级，并且‘死抠’ROI（投资回报率），因此我们要帮他们把这笔账算清。”沈国辉坦言。 而从公辅车间这一场景出发，正好顺应了这种投资逻辑。如果从整厂来开展数智化改造，投入大、周期长，ROI难以计算；而如果从单个车间开始，项目周期短，转型后收益可量化，ROI也变得高度清晰。对高能耗且由通用型的设备组成的公辅车间实施数字化改造，能够节省大量电力，工业节能降碳的成效比较可观。 站在工业节能降碳的风口上，蘑菇物联AIoT平台与产品已累计服务超60个制造行业、超5000家工业企业，连接超20万台通用工业设备。但沈国辉仍在思考这样一个问题：从成本支出的角度考虑，中小企业要优先保生产保销售，如何才能提高它们节能降碳的积极性，让降碳不再是专属于“行业老大哥”的游戏？ 于是，许多工业互联网在技术落地中，也探索出商业模式的新解法。例如，蘑菇物联一是运用“节能收益共享分成”模式，当企业由于担心回报率而不愿在数字化方面投资时，平台代为投资改造，并在随后几年与企业按一定比例分成数智化转型带来的效益；二是由供应商直接为企业建起数智化的能源站，企业直接购买更低碳的能源。 沈国辉对此解释：“这两种模式的出现，都是源于企业的经济价值诉求，也就是说企业要降低能源使用的费用。”不过，他也观察到，在数智化节能改造中，社会价值的动力正在显现。“‘双碳’目标的提出，释放的信号是非常明确的，随着战略的实施和企业更加注重ESG，未来推动节能将不仅有经济价值，还有社会价值。”
