全區一半以上的工業用水為再生水、萬元GDP水耗僅為全市四分之一、新增産業項目不用新水……北京經濟技術開發區（簡稱經開區，也稱北京亦莊）取得的一系列水循環利用成果，離不開"第二水源"再生水。在北京經開區，一座國際領先的智能制水原型母工廠破繭而出。智能制水原型母工廠與正常的再生水廠有何不同？如何實作快速複制建設？如何進一步提升水循環利用水準？近日，記者帶着這些問題，走進位于北京經開區西環南路上的智能制水原型母工廠進行探秘。
一鍵點選秒變無人工廠
走進智能制水原型母工廠，兩米多高的污水處理裝置排成排，組成再生水産線。現場裝置運轉聲持續，監測資料儀表上的資料跳動，卻不見裝置操作人員。
來到中控室才發現奧秘。兩名工程師盯守在集中控制平台前，此時一組裝置已連續工作33小時，正趕上啟停操作，隻見一名操作人員移動滑鼠打開相應界面，點選了一下啟停按鈕，顯示大屏上的5個開關圖示依次由綠變紅、由紅變綠。"作為24小時運轉的再生水廠，生産裝置需要輪換停機'休息'，保障生産品質。"工廠負責人說，這樣的啟停操作是正常操作，以前一次啟停操作可沒有一鍵操作這麼簡單。
記者在顯示大屏上看到，每一個開關圖示對應着現場裝置上的每一個控制閥或開關，多個控制閥和開關互相配合、有序動作，完成正沖、運作、反洗等多個程式，才實作一次啟停。以前啟停操作需要多名操作人員到現場，手持對講機不停交流，手動打開或關閉控制閥和開關，共同配合完成，操作時間在20分鐘以上。從2020年下旬智能制水原型母工廠建成試運作以來，每台裝置上的控制閥和開關實作了自動化，通過工業網際網路技術，集中到控制平台，利用集中控制系統，點選一鍵就能完成以前一隊人、20多分鐘的操作。
不僅是啟停操作，集中控制平台如同整個工廠的操作面闆，加藥、開機等工廠所有正常操作，都能通過平台一鍵點選，裝置自動完成。"整個工廠以前需要20多名從業人員在現場不停記錄資料與操作，如今隻需要5人倒班在中控室盯守、操作，就能實作工廠24小時運轉。"工廠負責人說，整個工廠已經成為無人工廠、黑燈工廠，未來還将應用虛拟現實技術，除正常操作以外的裝置保養、檢修工作也實作智能化。
傳感平台讓生産更精細
跟随從業人員走進智能制水原型母工廠内部，來到生産級中試測控平台，其外觀看上去與其它生産裝置無異，但功能卻極為關鍵。
"随着氣候的變換、添加新藥劑、工藝改善，水處理品質會有波動，需要頻繁實驗采集資料，指導調整生産裝置，保障産水品質。"工廠負責人指着旁邊兩台稍顯低矮的裝置介紹，這是以前采用的小試、中試平台，隻能進行離線狀态的獨立實驗，而創新研發出的生産級中試測控平台，在生産過程中就能進行實驗檢測。
生産級中試測控平台由四組特殊定制的反滲透子產品和配套的多傳感器系統組成，嵌套在整套生産裝置中間。平台側面兩排正方形的白色儀表格外顯眼，表盤上顯示的是裝置内部傳感器回傳的電導率、濁度、壓力、流量、ph值等正常數值實時資料。據崔勇介紹，此前隻在生産裝置的進水口與出水口安裝傳感器監測資料，現在有了生産級中試測控平台的加入，組成了多傳感器系統，根據這些實時回傳資料，指導所有生産裝置調整參數優化水質。
而在被稱為工廠"大腦"的監控中心，通過巨幅電子看闆不僅能看到整個水廠的三維場景，還能看到傳感器回傳的電導率、濁度、壓力、流量、ph值等實時資料，以及産能負荷、進水量、産水量等運作狀态與圖表分析。
"叮咚……"一聲手機短信提示音響起，監控中心從業人員立即檢視，根據資訊顯示資料，從業人員在監控中心作業系統相應位置輸入數值，優化調整生産參數。原來，手機與監控中心的大資料系統綁定，裝置生産監測資料傳入大資料系統，經過分析後向手機推送資訊，供從業人員調整。以前通過從業人員現場抄錄儀表資料、分析運作狀況進行裝置調整，如今大資料系統收集資料并分析，指導從業人員精準調整，讓調整工作從憑經驗變為憑資料，提升了精細化與産水品質。
其中，反沖洗是再生水廠的關鍵步驟，裝置工作一段時間，對過濾系統進行沖洗，保障處理品質。以前需要人工看見資料指導進行反沖洗，或通過控制系統設定每個固定時間階段沖洗一次。現在，随着傳感器傳送實時監測資料，過濾系統需要沖洗時自動進行反沖洗，大大提高了生産效率。
數字工廠正在搭建形成
遍布在生産裝置上的傳感器，收集的大資料怎麼用起來呢？對記者的疑問，工廠負責人解釋說，"大資料系統是工廠大腦，未來将實作智能化、自動化生産，工廠内生産運作的所有資料，包括從業人員的操作資料，都收集在大資料系統裡，供系統分析抓取，形成數字控制工廠運作的算法，數字孿生工廠正在搭建形成。這些參數積累起來的大資料，為建立複制再生水廠産水品質提供支撐。"
所謂數字孿生工廠，就是大資料系統中模拟的數字工廠，與現實中的工廠完全一緻，最直接的展現就是，大資料預測的生産運作資料，與實時監測資料完全一緻。在大資料系統中，代表通過算法預測的紅色數值，與代表實時監測的綠色數值正快速接近。
當大資料系統的資料積累到一定程度、算法穩定了、預測數值與監控數值完全相符，數字孿生工廠就建成了。在智能制水原型母工廠中，手機推送資訊、人工修改參數的手動模式将成為過去時，進入到系統根據實時監測資料的變化自動修正控制裝置的智能化、自動化模式。而數字孿生工廠也是原型母工廠的關鍵部分，将與實體工廠共同複制建設，賦予複制再生水廠智慧大腦。
而随着生産級中試測控平台運作穩定性提升，整套生産裝置的設計也将更加集約、合理，可以開發設計出子產品化、拼裝式裝置，讓再生水處理設施從工程變成産品，快速拼裝建設的再生水廠，将完全複制标杆再生水廠的産水品質與效率。
目前，智能制水原型母工廠尚在持續優化更新階段，生産效率與節能效果卻已顯現。資料顯示，效率已從此前的75%提高到90%，達到了行業領先水準。效率提升的同時，節能量也持續提升。如今節電量達到了15%-30%，用1.33度電就能生産1噸水，比此前行業中能耗最低的新加坡新生水水廠能耗還低。
憑借着創新性與優秀表現，該水廠在清華大學專家的評審中，得到了多項技術填補國際空白的評價，并獲得了北京市智能制造标杆稱号，參與制定的ISO國際标準獲得通過。
這樣的智能制水原型母工廠，将在亦莊新城内優先複制建設。預計今年年内，在馬駒橋智能制造基地複制建設，支撐資料存儲、電子晶片等公司生産用水，同時也在亦莊新城範圍内的內建電路裝備材料産業園配套建設，用高品質工業用再生水，支撐內建電路産業高品質發展。
文/北京青年報記者 李佳
編輯/譚衛平
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