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)，集商貿于一體的現(xiàn)代化大型民營企業(yè)集團，是國內三大氧化鋁現(xiàn)貨供應商之一，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有限公司（簡稱“華制智能”）合作實施智能制造頂層設計及方案，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計與規(guī)劃、智能工廠建設與改造、智能制造項目集成與實施、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構建及實施、工業(yè)企業(yè)上云用云等整體解決方案及服務。
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上，通過打造“縱向集成，橫向貫通”的錦江集團云平臺，構建全方位智能制造體系架構，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“以加強供給側結構性改革和擴大市場需求為主線，以質量和效益為核心，以技術創(chuàng)新為驅動力，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。
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)化應用，將傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、工藝流程與信息化系統(tǒng)相結合，立足于基礎業(yè)務、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)絡規(guī)劃、新建信息化及自動化項目，增加相應機柜、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)絡及工控網(wǎng)絡進行整體規(guī)劃、布局和設置，保證穩(wěn)定性及冗余性，增加系統(tǒng)和安全設備，對VPN設備進行兩網(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）設備EAM管理系統(tǒng)項目：通過傳感器信號預測設備故障類型，完成設備相關全部信息采集、梳理、備品備件、工單流轉等；
（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)服務器，對高溫高濕環(huán)境下的重型設備運轉數(shù)據(jù)進行層層透傳，互通DCS服務器大數(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)等信息技術為支撐控制系統(tǒng)，自動采集設備運行狀態(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、設備在線預測性維護系統(tǒng)及設備EAM管理系統(tǒng)、MOM制造運營管理項目等，為復晟鋁業(yè)構建全方位智能制造體系架構，解決了企業(yè)數(shù)據(jù)交互不暢、機房容量不足、網(wǎng)絡故障無從監(jiān)控處理、工控控制存在風險等痛點。
1. 項目總體架構和主要內容
有色金屬智能制造模型參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構，制定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體方案，從基礎架構、現(xiàn)場、控制執(zhí)行、管理4個方面進行了規(guī)劃，如下圖
（1）基礎架構層
包括辦公網(wǎng)絡、工業(yè)網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡規(guī)劃。為系統(tǒng)提供基礎硬件網(wǎng)絡系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件支持，是企業(yè)構建信息化、智能化的基礎。
（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備數(shù)據(jù)采集，可以準確預測設備運行狀態(tài)，實現(xiàn)對異常設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)務集成、設備集成、生產(chǎn)過程集成等關鍵環(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、質量管理集成平臺，實現(xiàn)氧化鋁智能工廠全部業(yè)務流程模擬。
通過構建企業(yè)綜合自動化建設的中樞系統(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，可廣泛應用于有色金屬行業(yè)智能化車間建設。
（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、商務采購招標平臺系統(tǒng)規(guī)劃。
2. 網(wǎng)絡、平臺或安全互聯(lián)架構
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)，配合硬件設施，完成原料進廠、成品出廠的無人信息流轉系統(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檢廠的流轉。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，測量結果自動流轉系統(tǒng)。建設行業(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，其他運行工況下設備全自動運行，提高工作效率。
計劃5：
建設工藝自動優(yōu)化系統(tǒng)項目，通過先進控制算法，完成最佳參數(shù)設定值設定，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（免代碼構建應用）
摒棄傳統(tǒng)企業(yè)應用系統(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)務功能集，根據(jù)客戶需求對業(yè)務功能進行定制和構裝，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，結合生產(chǎn)管理現(xiàn)狀，借鑒國內外成熟的行業(yè)經(jīng)驗建立統(tǒng)一的信息管理平臺。
圖12 MOM系統(tǒng)整體功能構架
該平臺可提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平，實現(xiàn)設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，每個周期會對關鍵設備進行設備故障預測，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，給相關設備維修人員提供數(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，切換設備機調整生產(chǎn)，避免由于設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）設備100%互聯(lián)：打通設備孤島、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T2級支撐廠內全部自動化、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)絡無防護、異常無監(jiān)控狀態(tài)，保證廠內辦公系統(tǒng)與工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的獨立運行，建立網(wǎng)絡攻擊防御體系，主動監(jiān)控；
（5）實時數(shù)據(jù)庫：構建集團級的基礎數(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)高溫高濕戶外設備的保養(yǎng)監(jiān)控，導入設備在線監(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，大量減少設備非計劃停機造成的損失。