杭州錦江集團是一家以環(huán)保能源、有色金屬、化工與新材料為主產(chǎn)業(yè),集商貿(mào)于一體的現(xiàn)代化大型民營企業(yè)集團,是國內(nèi)三大氧化鋁現(xiàn)貨供應(yīng)商之一,氧化鋁產(chǎn)能位居全國第三,可供交易的氧化鋁占據(jù)國內(nèi)市場的首位。山西復晟鋁業(yè)有限公司(簡稱“復晟鋁業(yè)”)是杭州錦江集團于2013年8月投資建設(shè)的混合所有制氧化鋁生產(chǎn)企業(yè),復晟鋁業(yè)獲評有山西省“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”試點項目、兩化深度融合示范企業(yè)、兩化融合管理體系貫標試點企業(yè)等多項榮譽,是國內(nèi)氧化鋁行業(yè)唯一的一家智能制造試點示范企業(yè)。
為了在鋁精深加工領(lǐng)域取得更大的突破,復晟鋁業(yè)通過與深圳華制智能制造技術(shù)有限公司(簡稱“華制智能”)合作實施智能制造頂層設(shè)計及方案,實現(xiàn)了智能化再次升級。華制智能作為項目的集成方案商和主要實施方,為復晟鋁業(yè)提供了智能制造頂層設(shè)計與規(guī)劃、智能工廠建設(shè)與改造、智能制造項目集成與實施、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建及實施、工業(yè)企業(yè)上云用云等整體解決方案及服務(wù)。
一、項目概況
本項目是在復晟鋁業(yè)原有裝備工藝智能化的基礎(chǔ)上,通過打造“縱向集成,橫向貫通”的錦江集團云平臺,構(gòu)建全方位智能制造體系架構(gòu),解決企業(yè)生產(chǎn)管控平臺缺失、廠級自動化優(yōu)化系統(tǒng)缺失問題的同時,升級改造公司各工藝段自動化,實現(xiàn)設(shè)備管理及預測性維護系統(tǒng)提升,完成復晟鋁業(yè)智能制造頂層設(shè)計及實施,從而打造氧化鋁行業(yè)智能制造標桿。
1. 項目背景
(1)企業(yè)背景
復晟鋁業(yè)發(fā)展面臨以下幾個突出問題與需求:
a生產(chǎn)管控平臺缺失、廠級自動化優(yōu)化系統(tǒng)缺失;
b.各工藝段有自動化升級改造空間;
c.設(shè)備管理及預測性維護需要系統(tǒng)提升。
(2)行業(yè)背景
工信部編制發(fā)布了《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》,提出“以加強供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和擴大市場需求為主線,以質(zhì)量和效益為核心,以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動力,以高端材料、綠色發(fā)展、兩化融合、資源保障、國際合作等為重點,加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,拓展行業(yè)發(fā)展新空間,到2020年底我國有色金屬工業(yè)邁入世界強國行列”。
(3)項目的可行性與優(yōu)勢
錦江集團高層對智能制造戰(zhàn)略方向已經(jīng)達成共識且高度重視,復晟鋁業(yè)裝備工藝智能化有所布局,具備良好的智能化實施基礎(chǔ)。
2. 項目簡介
本項目從氧化鋁生產(chǎn)全流程出發(fā),進行智能工廠集成,通過規(guī)范信息化和工業(yè)化應(yīng)用,將傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、工藝流程與信息化系統(tǒng)相結(jié)合,立足于基礎(chǔ)業(yè)務(wù)、著眼于管理提升、放眼于智能生產(chǎn),形成集全流程監(jiān)視、全過程控制、全方面分析、全環(huán)節(jié)跟蹤的管理系統(tǒng),構(gòu)建新一代工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺和智能制造運營管理平臺(MOM)。
圖1 有色金屬流程型智能制造建設(shè)路徑
主要分為以下幾個實施階段:
(1)智能制造頂層規(guī)劃項目:根據(jù)企業(yè)痛點,完成從設(shè)備層、控制層、執(zhí)行層、運營層、決策層的整體規(guī)劃;
(2)機房擴建項目:根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、新建信息化及自動化項目,增加相應(yīng)機柜、交換機、中心路由器、散熱系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)等;
(3)網(wǎng)路規(guī)劃及信息工控安全項目:對工廠整體信息化辦公網(wǎng)絡(luò)及工控網(wǎng)絡(luò)進行整體規(guī)劃、布局和設(shè)置,保證穩(wěn)定性及冗余性,增加系統(tǒng)和安全設(shè)備,對VPN設(shè)備進行兩網(wǎng)及信息交互隔離;
(4)數(shù)據(jù)標準化項目:提供統(tǒng)一、標準化的對外數(shù)據(jù)接口,可為多個系統(tǒng)提供源數(shù)據(jù),實時監(jiān)控生產(chǎn)情況,所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)同一平臺呈現(xiàn),所有報表自動生產(chǎn),數(shù)據(jù)源統(tǒng)一,實時環(huán)保報警;
(5)工藝自動化控制項目:增加自動控制系統(tǒng)、防碰撞傳感器、三維掃描器等自動化裝備;
(6)設(shè)備EAM管理系統(tǒng)項目:通過傳感器信號預測設(shè)備故障類型,完成設(shè)備相關(guān)全部信息采集、梳理、備品備件、工單流轉(zhuǎn)等;
(7)集成管控平臺項目:通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無線傳感器、采集器、數(shù)據(jù)服務(wù)器,對高溫高濕環(huán)境下的重型設(shè)備運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進行層層透傳,互通DCS服務(wù)器大數(shù)據(jù),同時整合執(zhí)行層ERP、MOM、PLM等多級數(shù)據(jù),最終實現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)場控制層、操作管理層、企業(yè)協(xié)同層的扁平化管理;
(8)MOM生產(chǎn)運營管理項目:以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)為支撐控制系統(tǒng),自動采集設(shè)備運行狀態(tài)及生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù);
(9)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)項目:依托生產(chǎn)業(yè)務(wù)模型、專家經(jīng)驗,建成生產(chǎn)執(zhí)行平臺,實現(xiàn)各控制和監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理。
3. 項目目標
(1)打通各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流程,實現(xiàn)互聯(lián)互通,形成完整、操作性強、且對智能工廠建設(shè)具有指導性的集成框架和標準;
(2)通過研制智能工廠集成標準并推廣應(yīng)用,實現(xiàn)智能制造所要求的橫向集成和綜合集成,滿足企業(yè)甚至是行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)、質(zhì)量管理全過程自動化、生產(chǎn)進度可視化、信息化系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的需要,實現(xiàn)氧化鋁產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程信息系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)無縫對接;
(3)提高企業(yè)運營管理水平、提高設(shè)備利用率、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率,打造氧化鋁智能制造標桿。
二、項目實施概況
該項目利用華制智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺優(yōu)勢,借助華制智能自主研發(fā)的“一平臺多應(yīng)用”體系產(chǎn)品,導入工業(yè)自動化優(yōu)化控制項目、機房擴建項目、實時數(shù)據(jù)庫項目、設(shè)備在線預測性維護系統(tǒng)及設(shè)備EAM管理系統(tǒng)、MOM制造運營管理項目等,為復晟鋁業(yè)構(gòu)建全方位智能制造體系架構(gòu),解決了企業(yè)數(shù)據(jù)交互不暢、機房容量不足、網(wǎng)絡(luò)故障無從監(jiān)控處理、工控控制存在風險等痛點。
1. 項目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
有色金屬智能制造模型參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu),制定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體方案,從基礎(chǔ)架構(gòu)、現(xiàn)場、控制執(zhí)行、管理4個方面進行了規(guī)劃,如下圖
(1)基礎(chǔ)架構(gòu)層
包括辦公網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件支持,是企業(yè)構(gòu)建信息化、智能化的基礎(chǔ)。
(2)現(xiàn)場層
用以實現(xiàn)智能裝備,包括DCS控制系統(tǒng)、集中控制、局部多變量模型動態(tài)智能控制(APC)規(guī)劃。通過智能裝備實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動采集、分析,并充分利用智能機器人降低人工成本,提升工作效率。
通過在線傳感器將核心設(shè)備數(shù)據(jù)采集,可以準確預測設(shè)備運行狀態(tài),實現(xiàn)對異常設(shè)備的預警和故障的精準定位,并根據(jù)當前運行工況事先進行設(shè)備故障劣化趨勢預判,實現(xiàn)在線檢測、遠程監(jiān)控與故障診斷。
(4)控制執(zhí)行層
用以實現(xiàn)智能生產(chǎn),包括MES生產(chǎn)控制、生產(chǎn)建模仿真決策、人事測評互聯(lián)、配電室智能溫控點巡檢、設(shè)備點巡檢、手機互聯(lián)管控系統(tǒng)、企業(yè)一卡通、客商物聯(lián)平臺系統(tǒng)規(guī)劃。從業(yè)務(wù)集成、設(shè)備集成、生產(chǎn)過程集成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)出發(fā),搭建制造運營管控平臺(MOM)、虛擬工廠集成平臺、質(zhì)量管理集成平臺,實現(xiàn)氧化鋁智能工廠全部業(yè)務(wù)流程模擬。
通過構(gòu)建企業(yè)綜合自動化建設(shè)的中樞系統(tǒng),為企業(yè)提供生產(chǎn)過程透明化管控,提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量,降低能耗物耗及生產(chǎn)成本。該方案具有很強的復制性,可廣泛應(yīng)用于有色金屬行業(yè)智能化車間建設(shè)。
(5)管理層
用以實現(xiàn)智能管理,包括ERP、NC用友財商管理、OA辦公、人力HER、商務(wù)采購招標平臺系統(tǒng)規(guī)劃。
2. 網(wǎng)絡(luò)、平臺或安全互聯(lián)架構(gòu)
三、下一步實施計劃
計劃1:
實施無人值守地磅項目,通過建設(shè)無人地磅值守系統(tǒng)、客商平臺系統(tǒng)、微信APP系統(tǒng),配合硬件設(shè)施,完成原料進廠、成品出廠的無人信息流轉(zhuǎn)系統(tǒng),實現(xiàn)客商平臺與ERP信息交互,完成訂單信息采集與采樣系統(tǒng)、實驗室系統(tǒng)信息交互及驗證。解決人員監(jiān)控及計量存在人為因素影響、不同供應(yīng)商的批次和樣本存在等待情況、車輛插隊造成車輛堵塞的問題。
計劃2:
實施全自動取樣、制樣、合樣、送樣項目。采用機器人自主無人巡航定位方式實現(xiàn)采樣的公正客觀性;采用自動合制樣機完成自動合制樣;采用集放線完成樣品由料廠至質(zhì)檢廠的流轉(zhuǎn)。消除所有人為干擾因素、提高工作效率、增加車輛送料時間。和樣、制樣、送樣完全自動化,提高工作效率降低工作強度。
計劃3:
實施無人化實驗室項目,通過自動稱重、自動融樣、機械臂協(xié)同抓取樣本,完成檢測儀器自動測量,測量結(jié)果自動流轉(zhuǎn)系統(tǒng)。建設(shè)行業(yè)標桿,提高工作效率,完成化驗室固相操作,解決人力資源浪費等問題。
計劃4:
建設(shè)自動包裝碼垛系統(tǒng),按照預訂方式完成碼垛垛形。裝車根據(jù)訂單,機械裝置自動完成。完成堆取料機全自動化,人工只需監(jiān)控故障和預警,只在故障下人工干預,其他運行工況下設(shè)備全自動運行,提高工作效率。
計劃5:
建設(shè)工藝自動優(yōu)化系統(tǒng)項目,通過先進控制算法,完成最佳參數(shù)設(shè)定值設(shè)定,解決人工控制不夠精準、全流程工藝銜接不夠完善、未達到最佳工況的痛點,實現(xiàn)全流程工藝自動化控制最優(yōu)、工藝設(shè)定值最佳、控制穩(wěn)定、控制平穩(wěn)、效益最優(yōu)。
四、項目創(chuàng)新點和實施效果
1. 項目先進性及創(chuàng)新點
(1)無碼智能工廠平臺(免代碼構(gòu)建應(yīng)用)
摒棄傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)由于發(fā)展時間不同步產(chǎn)生的高耦合、高冗余、低集成的弱點,將系統(tǒng)還原為小顆粒度的業(yè)務(wù)功能集,根據(jù)客戶需求對業(yè)務(wù)功能進行定制和構(gòu)裝,打造完全量身定做的高集成度協(xié)同方案。
(2)生產(chǎn)運營管控平臺MOM
生產(chǎn)運營管控平臺MOM是根據(jù)客戶的發(fā)展戰(zhàn)略,結(jié)合生產(chǎn)管理現(xiàn)狀,借鑒國內(nèi)外成熟的行業(yè)經(jīng)驗建立統(tǒng)一的信息管理平臺。
圖12 MOM系統(tǒng)整體功能構(gòu)架
該平臺可提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平,實現(xiàn)設(shè)備自動化向軟件智能化的無縫鏈接、企業(yè)資源信息的有力整合、企業(yè)信息由孤島化向一體化的跨越和生產(chǎn)過程可追溯化管理。
(3)預測性維護系統(tǒng)
在線檢測預測性維護項目,每個周期會對關(guān)鍵設(shè)備進行設(shè)備故障預測,2017年1月報告中,發(fā)現(xiàn)磨機的震動及溫度出現(xiàn)異常,趨勢曲線出現(xiàn)異常波動,判斷磨機出現(xiàn)不“對中”的情況,給相關(guān)設(shè)備維修人員提供數(shù)據(jù)報告,并告知按照預測報告及時準備備品備件,安排檢修,切換設(shè)備機調(diào)整生產(chǎn),避免由于設(shè)備非計劃停車和間接生產(chǎn)而引起的減產(chǎn)損失達幾百萬元。項目投資不到五十萬元,效果顯著,投資回報率極高。下圖為現(xiàn)場維修技術(shù)人員為項目寫的確認函。
圖13 現(xiàn)場檢修反饋
3. 實施效果:高質(zhì)量、高效率、低成本、低能耗
本項目將復晟鋁業(yè)打造成為氧化鋁行業(yè)智能制造標桿,并將該模式推廣到了錦江集團其他下屬企業(yè),達成了以下項目成果:
(1)設(shè)備100%互聯(lián):打通設(shè)備孤島、實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)采集上傳;
(2)數(shù)據(jù)標準化:解決系統(tǒng)建設(shè)獨立、功能兼顧性差、接口和數(shù)據(jù)表不統(tǒng)一的痛點;
(3)機房擴容:建設(shè)T2級支撐廠內(nèi)全部自動化、信息化系統(tǒng)穩(wěn)定,高效運行,同時具備后續(xù)擴容空間的機房;
(4)信息安全:一改初期網(wǎng)絡(luò)無防護、異常無監(jiān)控狀態(tài),保證廠內(nèi)辦公系統(tǒng)與工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的獨立運行,建立網(wǎng)絡(luò)攻擊防御體系,主動監(jiān)控;
(5)實時數(shù)據(jù)庫:構(gòu)建集團級的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺,滿足企業(yè)生產(chǎn)管理、過程監(jiān)控、經(jīng)營管理之間對實時信息完整性、一致性、安全共享的需求;
(6)制造運營管理系統(tǒng):構(gòu)建集團級運營管理系統(tǒng),集營銷分析、過程管控、經(jīng)驗分析三大板塊功能,全面支撐企業(yè)信息化;
(7)減員增效:針對流程行業(yè)高溫高濕戶外設(shè)備的保養(yǎng)監(jiān)控,導入設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng),大量減少人員監(jiān)測和維護成本,實現(xiàn)無人巡檢、數(shù)據(jù)透傳和預測維護、減員增效的同時主動防御,大量減少設(shè)備非計劃停機造成的損失。
本報告所載的材料和信息,包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點、建議,不構(gòu)成法律建議,也不應(yīng)替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有(注明是引自其他方的內(nèi)容除外),并受法律保護。如需轉(zhuǎn)載,需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可,任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用,不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播,不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者,本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責任。