1智能工廠設計思路

1.1智能工廠建設目標

為積極響應國家“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念，貫徹落實《中國制造2025》、《鋼鐵工業調整升級規劃

（2016-2020?年）》、《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》相關政策要求，結合鋼鐵企業自身面臨的形勢、生產現狀、存在的問題，以及對未來發展規劃需求，擬對其工藝流程、綠色環保、智能制造等方面進行全面優化升級改造，將企業打造成國內一流、綠色、智能的生產基地，實現質量與效益的雙提升。

企業進行智能工廠建設后，從原料到產成品整條生產線實現調度集中管控，智能化扁平管理，生產組織簡單高效，能源消耗和污染物排放全面穩定達標，產品質量穩定性和可靠性水平大幅提高，全工序噸鋼成本下降，提高公司的競爭力。智能工廠建設的目標如下：

（1）通過企業信息化，引進先進管理模式，實現企業現代化管理。

（2）以精簡高效的業務架構為基礎、合理流暢的管理流程為導向，以規范先進的管理標準為依據，實現管理過程的高度規范化、科學化。

（3）實現精細化管理、規范化操作、準時化生產，實現生產經營活動全過程的動態實時可觀、可控，提高企業的響應能力和應變能力，全方位提高企業整體的市場綜合競爭力。?

（4）通過企業信息系統的完善，逐步建立兩化深度融合的“數字化智能工廠”。

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1.2智能工廠整體設計理念

基于“綠色、智能”的建設理念，按照《國家智能制造標準體系建設指南》的建設思路與目標，同時借鑒德國“工業4.0” ，美國“智能制造生態系統”的建設思路，對智能制造工廠進行信息化總體規劃。

智能制造系統采用“一個中心、一張地圖、一個平臺”的整體設計理念。

圖?1—鋼鐵企業智能制造體系架構圖

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一個中心：指提供企業信息化、智能化系統的基礎支撐平臺，包含企業的管控中心、云數據中心、網絡中心。

管控中心實現企業主要生產運營業務的智能化調度管理，以管控中心的監控大屏幕，智能化的信息系統為載體，實現企業生產、能源、設備、物流等多種業務的扁平化、集中化的公司級管控。

云數據中心將充分利用云技術、虛擬化技術實現對智慧工廠信息化系統的硬件支撐，提供各智能化信息系統所需的服務器資源。

網絡中心將實現對公司所有智能化系統網絡的統一管理，保障公司整體信息網絡、物聯網的互聯互通和安全可靠。

上述三個中心（管控中心、云中心、網絡中心）最終將在公司級的管控中心大樓內實現合并統一為一個中心，該中心將作為公司日常生產運營的核心大腦所在，公司的管控調度人員將在此統籌管理整個公司的日常生產運營信息。

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??圖?2—智能工廠調度監控中心

一張地圖：是整個智能制造體系框架的基礎，充分結合三維?BIM?技術，建立和實際工廠同比例大小的三維數字化工廠地圖，重點體現廠房建筑信息、設備信息、管網信息等內容，為構建最終的數字化運營管控平臺奠定基礎。

三維數字化工廠地圖從企業的規劃階段開始籌建，貫穿規劃、設計、施工建設、竣工交付、運維等整個生命周期，實現數字化全生命周期管理。

一張地圖配合數字化工廠管理系統，實現動態的全流程作業管控，?智能化設備運維管理等，有效提高企業管控和調度效率。通過一張地 圖實現鋼鐵企業的全面數字化管理，包括工廠數字化、車間數字化、設備和管線數字化，通過打造與實際工廠相同的虛擬化工廠，實現全生命周期的工廠三維綜合展示、全流程的生產管控、智能化的設備運?維管理、智能化的管網安全監控管理、浸入式的操作培訓和考核管理以及應急演練仿真管理等內容。創新性的改善鋼鐵企業傳統的工作方?式，建立起資產管理新觀念，有效的優化運營管理制度，提高事故處?理效率。

圖?3—智能工廠運營管理平臺

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一個平臺：即建立公司級的生產、能源、物流、設備等主要業務的集中數字化運營管控平臺，融合企業的各級信息化系統數據信息，?以三維的數字化工廠地圖為基礎，作為公司級的管理看板為各級管理層提供企業重點的生產指標運營信息，是智慧工廠的運營管理核心。

該數字化平臺將作為企業的全方位運營數據來源，整合提取經營、生產、能源、設備、物流等各業務數據，為構建企業的大數據管理和?分析系統提供全方位的數據支撐。

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圖?3—智能工廠運營管控平臺

1.3智能工廠系統體系架構

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基于“智能制造、大數據、互聯網+”以及“集中、簡單、直接、?連續、流暢、高效”的原則，在企業戰略地圖和流程管理需求總體框?架下，搭建起穩定可靠的設備控制系統、高度自動化的過程控制系統、連續高效的精益生產系統、集中統一的?ERP?系統、科學嚴謹的決策支持系統以及協同協作的網絡辦公系統，實現供產銷一體化的計劃體系、供產銷一體化的執行體系、供產銷一體化的跟蹤體系、供產銷一體化 的平衡體系、互動快捷雙贏的營銷體系、至誠共贏進取的服務體系、動態高效透明的監控體系、科學精細嚴謹的決策體系。

（1）公司管理模式的要點?

1）適應集團運營管控的高效復合管控模式。?

2）公司對核心業務單元實施集中管控的運營管控模式。

3）對核心業務單元按“公司－專業廠－作業區”三級設置管理架構，實施管理。

4）公司為生產經營管控中心；各專業廠為成本中心，主要負責執行生產計劃，同時保證品種、產量、質量、成本、安全、設備運行等各項技術經濟指標的實現。

5）建設與企業同步發展的信息化系統。通過建設覆蓋全公司各個領域的信息化系統，在公司各個領域管理模式推進的同時，配套實施公司信息系統，為公司現代化管理提供有效支撐手段。

（2）智能工廠系統總體架構 智能工廠管理系統功能分為：

第五級商務智能系統（L5）；

第四級企業資源計劃系統（L4）；

第三級生產管理系統（L3）；

第二級為過程控制系統（L2）；

第一級為基礎自動化系統（L1）。

圖 3-1 智能工廠系統總體功能架構圖

第五層為企業經營決策層，主要是企業決策支持系統，利用信息化的手段提取企業采購、銷售以及生產經營的重要數據，為企業決策者提供支持；?

第四層為企業資源管理層，針對公司業務層面的管理，包括公司ERP、辦公自動化?OA，電子商務平臺等，實現對研發、工藝、財務、成本、人事、資產、客戶等信息處理；在現代企業管理理論的指導下，?通過信息系統把先進的管理理念和方法固化下來，對企業的內、外部供應鏈進行系統、高效的整合和管理。

第三層為智能制造層，主要負責公司各個業務生產單元的制造執行全過程，從工廠接受產品訂單至產品入庫整個生產過程的管理，重點是生產管理，是企業信息化和過程自動化之間的核心銜接層。?

第二層為過程控制層，是連接生產管理層和基礎自動化層的關鍵

控制層，主要實現計劃管理、跟蹤及數據采集、設定值計算、停機管理和質量管理等功能，是機組控制的有效手段。

第一層為基礎自動化層，是直接面向設備的控制層，主要完成各機組的設定值設定、各項參數控制、數據采集、質量控制和設備診斷系統，可獨立進行生產，是生產過程中的重要環節。?

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4 應用系統功能

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4.1.2 企業協同辦公（OA）系統

協同辦公系統是在統一的企業信息平臺上實現對公文、人事、資產、客戶等信息處理，徹底消除了企業內部存在的信息膨脹、信息孤島、信息非結構化、信息非個性化等問題。協同辦公系統提供了一個協同的、集成的辦公環境，使所有的辦公人員都在同一且個性化的信

息門戶中工作, 擺脫時間和地域的限制，實現協同工作與知識管理。主要功能：

• • • • 企業內部門戶；
      • 收發文；
      • 會議管理；
      • 知識庫；
      • 工作流程管理；
      • 即時通訊。

協同管理以“信息協同”、“業務協同”和“資源協同”對信息、業務和資源的三大孤島問題提出有效的解決方案。

4.1.1決策支持系統（DSS）?

決策支持系統的實施目標，是設定公司應該爭取的管理業績目標以及各分支機構的核心目標。同時對公司目標的達到程度提供考核的依據，并向管理層和股東匯報業績。通過將公司戰略和公司動作相結合，為以公司價值為取向的管理提供支持；建立財務及非財務指標相結合的業績管理機制。

DSS?將企業的?ERP?系統和多個業務交易系統的數據匯總在一起，?提供跨越整個企業的共享視圖，整合財務和績效管理過程，使得個人目標或者部門目標與整個公司的目標相一致。

主要功能：

????績效計分卡系統；

????戰略財務系統；?

????商務智能系統。

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4.3智能制造-生產管理系統

4.3.1?????系統特點

智能制造系統將銷售和生產環節緊密聯系在一起，以銷售合同為驅動，以生產訂單為主線，以產品規范和冶金規范為核心，形成訂單錄入—計劃—現場執行—回饋—調整全過程的信息回路，將產銷計劃落實到現場執行，同時掌握準確、及時的信息來進行實時的調整和優化，實現生產能力和效率的最大化。系統具有以下特點：

（1）建立統一代碼體系

（2）建立產品規范、冶金規范體系，實現按合同進行設計與生產

（3）實時動態訂單跟蹤?

（4）實現鋼鐵生產供需平衡

（5）實現全流程一級計劃管理

（6）實現煉軋一體化實時動態調度系統

（7）實現監、管、控一體化

（8）實現全流程質量管理

（9）財務成本信息收集

4.3.2????業務流程

（1）生產管理業務流程

生產管理主要業務是：從公司接受銷售訂單開始，包括原燃料管理、生產管制、生產合同管理、材料申請、生產作業計劃編制、生產過程控制與調整、在制品庫存管理、生產實績收集與整理、生產物流所涉及的倉儲管理，直到產品準發出廠為止。

生產管理流程總圖如下：

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圖?4-1??生產管理流程圖

????原料管理；

????生產作業計劃管理；

????生產合同管理；

????在制品管理；

????生產管制；

????現場作業管理。

（2）質量管理業務流程

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質量管理是指從滿足用戶需求出發，圍繞設計、生產、服務以及與客戶和供應商關系等一系列過程的質量管理活動。

質量管理流程總圖如下：

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圖?4-2??質量管理流程圖

質量控制管理由以下管理業務組成：

????訂單質量設計；

????質量檢驗；

????工序質量控制；

????質量判定；

????產品制造履歷管理；

????產品質量證明書管理；

????用戶質量異議管理；

????質量水平管理。

質量體系管理由以下管理業務組成：

????質量方針目標；

????產品供貨標準管理；

????規程體系管理；

????過程審核；

????產品審核；

????質量會議；

????質量攻關管理；

????產品質量異議糾正和預防；

????內部用戶滿意度調查評價。4.3.3?系統功能

（1）一體化質量管理

????質量標準管理；

????質量設計管理；

????質量跟蹤管理；

????質量判定管理；

????質量證明書；

????質量統計管理；

????質量分析管理。

（2）鐵前生產管理系統

????鐵前生產計劃管理；

????鐵前生產計劃調整及下達；

????質量跟蹤管理；

????原料場管理；?

????全廠作業管理。

（3）鋼后生產管理系統

????訂單管理；

????生產計劃管理；

????生產管制；

????生產訂單進程管理；

????質量跟蹤管理；

????作業管理；

????設備狀態管理；

????磨輥間管理；

????工器具管理；

????生產作業統計；

????生產成本管理。

（4）倉庫管理

倉庫管理包括：

原輔料、廢鋼庫管理、坯庫管理、精整半成品、成品庫管理。包括出入庫、庫內相關作業、物料庫位以及相關庫存統計等。

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4.4??智能制造-專業管理系統

4.4.1???智能化三維工廠?

系統集成三維?BIM?技術和?GIS?動態定位技術，在三維工廠模型上實現能源、設備、儀表、管線的動態管理和監控，用戶可以借助系統實現企業資產的透明化管理，運維的高效化管理，圖紙資料的精準化

管理，智能設備和檢定儀表的智能化點巡檢管理。

用戶可以在三維模型上實時監控各用能設備和用能單元的能耗?變化；可以通過輸入相關設備和儀表編號實現快速的設備和儀表定位， 方便點檢維修人員快速找到設備安裝位置，當局部管道出現故障時，系統可以快速定位到上游的儀表和閥門，進行關停提示。

系統可導入設備的相關文檔圖紙資料及三維單體模型，結合設備的運行參數曲線變化以及點檢定修實績實現設備的全生命周期管理，對于復雜設備，系統可以集成設備的裝備動畫，方便后期的設備檢修和保養工作。

（1）能源監視

基于?3D?場景，模型實現?360?度自旋轉，處于當前視角內的物體基本屬性、當前工作狀態以標簽形式展現。對于重要部位能源監視數據通過統計圖展示可動態跟蹤該處能源變化趨勢、幅度。同時還可以查看不同管道制造材質、介質流向等信息。

（2）三維設備模型

查看重要用能設備的 3D 模型，直觀展示模型外觀，各個不同部位名稱及作用，集成設備的操作參數標準及實際運行參數變化監控；

（3）設備安裝

基于設備模型，可以通過按鈕控制設備拆分和安裝動畫播放，幫助設備維護人員了解設備拆分安裝步驟。

（4）設備定位

可以在 3D 場景中通過設備編號、設備名稱、設備類型等多種查?

詢條件定位目前設備安裝位置，系統通過切換場景攝像機位置定位到目標設備。

（5）視頻監控

視頻監控系統在?3D?場景真實展示功能，用戶可以通過點擊模型中不同位置的視頻監控模型查看當前位置視頻監控內容；重大事故發生時，與視頻、定位自動聯動，快速找到故障點，節省事故處理的時間，減少能源浪費。

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4.4.2????設備管理系統

?設備管理系統以重大設備管理工作為中心，通過點檢、巡檢、維保及倉儲管理等工作，規范相應操作流程，提高設備利用率和可靠性保障企業生產的順利進行。

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設備管理系統通過建立企業統一的設備目錄、對設備的運行記錄和運行參數進行有效的分析，預防和提前發現設備故障隱患，合理制訂點檢、維保工作計劃，從而保障設備的安全運行、降低設備維保的成本。

（1） 設備技術檔案

????設備基礎信息管理；

????標準管理；

????制度規程管理；

????圖紙檔案管理；

????周期性檢驗設備管理。

（2）設備運行監視管理

????SCADA?運行監視；

????數據分析。

（3）設備產能、耗能管理

????能源消耗實績管理；

????能源生產實績管理；

????外購外銷管理。

（4）設備點巡檢管理

????點檢計劃管理；

????點檢實績管理；

????設備隱患管理。

（5）設備故障管理

????設備故障管理；

????設備故障統計。

（6）設備維修管理

????維修作業通知單管理；

????維修工單管理；

????維修質量管理；

????維修驗收管理。

（7）設備潤滑管理

????潤滑計劃管理；

????潤滑實績管理；

????油料回收管理。

（8）備品備件管理

????計劃管理

????入庫管理

????出庫管理

????盤庫管理

????修舊利廢管理

（9）設備資產管理

????設備資產折舊管理；

????設備評估管理；

????設備封存/啟封管理；

????設備閑置/啟用管理；

????設備移裝管理；

????設備調撥管理；

????設備報廢管理。

4.4.3???能源管理

能源管理系統以全廠能源管網為對象，直接調度和監控全廠各種能源介質的供應和分配；監控電、水、煤氣、氧、氮、氬、蒸汽、壓縮空氣等各類介質；監控全廠各變配電站、自發電、煤氣混合站、煤氣加壓站、各種煤氣柜和煤氣放散系統，并對現場允許無人值守的能源站點進行遠程監控。為企業量身打造的先進能源管控平臺。該產品結合先進的設計理念，通過對鐵、鋼、軋以及主要公輔工序建立單體工藝模型然后進行動態模擬仿真，可以協助企業提前找到能源介質在實際生產中的問題和瓶頸所在，從而更好的制定各種應急預案，減少能源不必要的浪費。而且通過扁平化的遠程管控平臺以及豐富的底層改造實施經驗，協助企業做好各個能源子站所的改造工作，真正實現能源集中管控，各站所無人值守，切實的為企業減員增效，提高能源管理效率奠定基礎。

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總結

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