Система контроля качества ЦЕМЕНТУМ для стабильно высокого уровня продукции
Цемент — базовый строительный материал, который лежит в основе современного городского, промышленного и инфраструктурного строительства. Жилые и коммерческие здания, дороги, мосты, станции метро и другие элементы городской инфраструктуры создаются с расчетом на десятилетия бесперебойной эксплуатации, а в ряде случаев — на срок более 100 лет. Поэтому к безопасности, надежности и долговечности таких объектов предъявляются особенно высокие требования. Это значит, что столь же высокими должны быть требования к качеству цемента.
Технология производства цемента не изменилась за последние 200 лет. Это подготовка сырья в заданных пропорциях, обжиг его и помол клинкера и добавок. Однако постепенно меняются теория производства, оборудование, усложняются процессы и увеличивается производительность заводов. Растут требования к стабильности и прогнозируемости готового продукта в применении, повышению его прочностных характеристик. Эти факторы требуют от нас, производителей, менять подходы к управлению качеством продукции.
Для нашей компании качество цемента — это не только соответствие нормативным требованиям в моменте, но и способность обеспечивать стабильное качество от поставки к поставке. Чтобы гарантировать это, ЦЕМЕНТУМ выстраивает многоуровневую систему контроля качества, охватывающую весь цикл — от оценки сырья и параметров технологического процесса производства цемента до анализа свойств готового продукта и его поведения у клиента.
Система управления качеством ЦЕМЕНТУМ
Без четкой системы контроля даже современное оборудование не гарантирует стабильное качество.
План контроля качества
Основа эффективной системы контроля качества — это единая логика управления процессом на всех этапах производства. В ЦЕМЕНТУМ эта логика закреплена в «Плане контроля качества» — документе, который определяет, на каком участке технологической цепочки, какой материал и по каким показателям должен анализироваться. Такой подход позволяет не просто фиксировать параметры, а системно управлять рисками отклонений и обеспечивать соответствие целевым характеристикам продукта.
Геологоразведка в карьере
К примеру, такой контроль производства цемента начинается уже задолго до того, как сырье попадет в печь. Еще на этапе геологоразведки или подготовки к взрыву в карьере проводится отбор проб известняка для анализа по химическому составу, определяется его пригодность для производства портландцементного клинкера заданных свойств. Полученные данные помогают сотрудникам карьера точно определить, в каком количестве и какого качества известняк будет подаваться на завод. Это позволяет получить целевую смесь заданного химического состава при оптимальном использовании материалов карьера.
Параметры помола цемента
Другой пример. На финальном этапе производства цемента происходит помол клинкера и добавок. Так вот процесс помола может изменяться в зависимости от того, какой продукт мы хотим получить. На цементном заводе в Щурово производятся разные марки цемента — до 10-ти наименований выпускаемой продукции. Но основа для производства цемента одна и та же — вся линейка производится из клинкера. Однако свойства продукта регулируются за счет разного количества гипса, который добавляется в процессе помола, за счет наличия минеральных добавок, и за счет различной тонкости помола составляющих цемента. Изменяя эти параметры, мы тем самым регулируем свойства цемента и имеем возможность получать различные его марки.
На этапе помола на заводах ЦЕМЕНТУМ происходит периодический отбор проб с частотой от 2 до 4 часов. Проверяются вещественный состав цемента, содержание гипса, тонкость помола цемента различными методами. И при каких-либо отклонениях производится корректировка этих параметров.
Точность измерений
Чтобы поставлять максимально стабильный по качеству продукт, нужно на всех этапах производства максимально точно определять его параметры. Этого можно добиться за счет высокой точности устройств, которые дозируют компоненты сырьевой смеси или добавок в цемент. Также этого можно добиться за счет правильного и своевременного отбора проб с помощью различных автоматизированных систем отбора проб. А еще — за счет использования надежного испытательного измерительного оборудования. К примеру, гидравлического пресса, с помощью которого можно определять прочностные показатели образцов, спектрометра, с помощью которого определяется химический состав сырья, и т.д.
Мы уже много лет участвуем в межлабораторных испытаниях, которые проводятся независимой компанией-агрегатором между заводами. Как это выглядит? Есть образцы цемента, свойства которого на момент проведения испытаний неизвестны. Эти образцы цемента рассылаются, во-первых, среди всех заводов нашей компании. А также участвуют любые внешние лаборатории, которые заинтересованы в подобных испытаниях. Всего около 150 заводов, и не только из России. Это международные испытания. Вся информация об образцах стекается к агрегатору, и уже там собирается статистика и проводится аналитика о свойствах образцов. В результате мы получаем на руки отчет о том, попали мы в заданный диапазон по тому или иному параметру или нет. Например, по прочности или срокам схватывания. Это очень важно, потому что позволяет оценить работу нашего испытательного оборудования, а также навыки сотрудников лабораторий и наши методики. Более того, оставшийся цемент мы потом в течение года используем как референсный материал. Все это позволяет держать высокую планку обеспечения и подтверждения точности тех испытаний, которые мы проводим. И тех характеристик, которые мы заявляем.
Развитие экспертизы сотрудников
Дополнительную устойчивость системе придает развитие компетенций персонала. Современное оборудование не может работать без участия квалифицированных специалистов, способных корректно интерпретировать данные, обслуживать технику и обеспечивать стабильность и своевременность процессов. Поэтому обучение, мониторинг квалификации и развитие экспертизы сотрудников в ЦЕМЕНТУМ являются не отдельной HR-задачей, а полноценной частью системы управления качеством.
Автоматизация измерений и онлайн-мониторинг
Современное производство цемента требует не только точности, но и скорости реакции. Чем больше данных доступно для анализа в процессе производства, тем быстрее могут быть выполнены небольшие корректирующие действия. ЦЕМЕНТУМ внедряет решения, которые позволяют получать данные уже в процессе производства, а не только по итогам лабораторных испытаний.
Онлайн-анализаторы химического состава сырья
Один из примеров — поточные анализаторы химического состава, установленные на двух заводах ЦЕМЕНТУМ в Щурово и Ферзиково. Они контролируют качество сырьевой смеси сразу после добычи и перед поступлением в печь. В анализаторах используется уникальный искусственный элемент — калифорний. Он известен как «самый дорогой металл» в мире. Ежегодно его получают в крошечном объеме — всего несколько десятков миллиграммов. Синтез калифорния занимает 7–8 лет. И на сегодняшний день Россия является единственным в мире производителем этого металла. Благодаря мощному нейтронному излучению калифорния поточный анализатор «просвечивает» до 20 000 тонн сырьевых материалов в сутки и точно определяет их химический состав. Это позволяет быстро реагировать на изменения в составе сырья и корректировать добычу еще до того, как отклонение повлияет на готовый продукт.
Онлайн-контроль тонкости помола сырья
На цементных мельницах на заводе Ферзиково установлены онлайн-анализаторы гранулометрического состава, использующие лазерные гранулометры. Они в режиме реального времени определяют степень измельчения продукта и помогают оперативно корректировать параметры помола.
Логика онлайн-мониторинга проста: чем чаще система получает измерения и чем быстрее производятся небольшие корректирующие действия, тем проще держать стабильнее качество готовой продукции.
Важно, что системы онлайн-контроля работают не изолированно, а в связке с управляющими комплексами. Программные решения автоматически меняют параметры работы оборудования — например, количество подаваемых компонентов, чтобы вернуть контрольные показатели к заданным значениям.
Автоматизация лабораторных испытаний
Параллельно в ЦЕМЕНТУМ развивается автоматизация подготовки проб и лабораторных испытаний. От оператора требуется лишь загрузка материала и запуск процесса, а дальнейшие процессы по подготовке проб, анализу и передаче результатов в базу данных выполняются автоматически.
Цифровизация и предиктивная аналитика
Все результаты испытаний и измерений должны быть оцифрованы. Использование различных журналов, бумажных записей и т.п. уже не эффективно и не позволяет вести ту аналитику, которая нужна для обеспечения выпуска качественной продукции. Потому что на каждом этапе эти данные должны быть доступны и легко обрабатываемы.
В ЦЕМЕНТУМ цифровизация направлена не только на удобство ведения электронных журналов или инспекций, но прежде всего на повышение прослеживаемости результатов, скорости анализа данных и снижение влияния человеческого фактора.
Лабораторная информационная менеджмент-система
Один из ключевых инструментов здесь ЛИМС — лабораторная информационная менеджмент-система, которая обеспечивает полную историю испытаний и делает массив накопленных данных доступным для анализа.
Переход от бумажных журналов к цифровым базам данных меняет саму модель управления качеством. Если раньше результаты могли использоваться преимущественно для фиксации факта соответствия, то теперь они становятся основой для анализа отклонений, выявления скрытых зависимостей и принятия более точных управленческих решений. Это особенно важно для сложного непрерывного производства, где стабильность обеспечивается не одним параметром, а совокупностью взаимосвязанных факторов.
Предиктивная аналитика
В ЦЕМЕНТУМ активно внедряются элементы искусственного интеллекта и предиктивной аналитики. В направлении качества уже ведутся разработки модели, которая позволит не только констатировать такие показатели как прочность, но и предсказывать ее. Мы можем заранее знать, какую прочность покажет продукт через 28 суток или другой период, который нас интересует. Мы легко определим параметры, которые будут влиять на прочность и будем понимать, как можно на эти параметры влиять. Любое потенциальное отклонение мы будем видеть уже на этапе производства.
Также ведется работа по созданию системы анализа и прогнозирования процесса обжига клинкера — одного из наиболее энергоемких и критически важных этапов производства цемента.
Ориентация на применение
Цемент не используется в строительстве сам по себе. Он является компонентом при производстве бетонных смесей. Но свойства цемента во многом определяют характеристики бетона. Для ЦЕМЕНТУМ важным ориентиром при производстве цемента является его стабильность в применении у клиента. Это требует глубокого понимания потребностей конечного потребителя.
Для реализации этой концепции в ЦЕМЕНТУМ разработаны и внедрены практики, выходящие за рамки стандартных требований к производству и продукту. Одним из таких инструментов является «Контракт качества». Это документ, который заключается между производством и коммерческой службой, которая в данном случае является представителем клиента. И этот контракт устанавливает ограничения по ключевым свойствам цемента. В частности, по прочности. Если ГОСТ подразумевает достаточно широкую вариативность этого показателя, то «Контракт качества» устанавливает достаточно узкие границы, которые мы должны обеспечивать. Помимо этого, оцениваются не только свойства цемента как такового на соответствие требованиям ГОСТ, но также производится оценка его применений.
Такой подход подкрепляется прикладными испытаниями. В Исследовательском центре ЦЕМЕНТУМ на регулярной основе проводятся сравнительные исследования нашего цемента и цемента других производителей в составах бетонных смесей при изготовлении бетонов различных классов и характеристик. Оцениваются прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и другие параметры, влияющие на долговечность и коррозионную стойкость материала. Результаты этих прикладных испытаний затем конвертируются в формат «Контракта качества», чтобы обеспечивать заданные характеристики уже в применении.
Мы берем пробы цемента не только в процессе производства, но и при отгрузке из силосов, чтобы быстро реагировать на сложности, которые могут возникать у клиента в применении.
Для ЦЕМЕНТУМ важно учитывать специфику продукции конкретного клиента. Например, производители сухих строительных смесей ожидают, что цемент будет настолько мелким, что на сите с размером ячейки 0,63 мм не должно оставаться никакого остатка. Это критично для шпаклевок, тонкослойных составов, затирок для плитки — там недопустимы даже не посторонние, а просто более крупные включения. Большинство заводов сегодня не могут обеспечить такую тонкость помола, и для выполнения подобных требований требуется дополнительный рассев. Если у клиента нет вибросита или другого оборудования для просеивания, ему приходится дооснащать линию за свой счет. Мы же предлагаем цемент, который гарантированно не содержит таких включений.
Поэтому на заводах ЦЕМЕНТУМ контролируется ряд параметров, которые не являются обязательными по ГОСТу, но имеют критическое значение для клиентов. Например, определение динамики изменения консистенции цементных паст, что позволяет более точно анализировать такое свойство цемента, как ложное схватывание, и прогнозировать сохраняемость подвижности бетонной смеси.
Также ведется наработка статистики по оценке воздухововлечения цементно-песчаного раствора, что служит критерием оценки воздухововлечения бетонной смеси. Для отдельных клиентов дополнительно оценивается наличие включений в цементе путем его рассевов.
Компания также изучает, как минералогический состав, количество гипса, содержание щелочей, тонкость помола и вид добавок влияют на водопотребность и подвижность бетонной смеси. Такой анализ позволяет проследить связь между свойствами цемента, технологическими параметрами производства и характеристиками конечного продукта у клиента. По сути, речь идет о переходе от контроля отдельных показателей к управлению прикладной эффективностью конечного материала.
