鋼管有限公司3352熱軋廠智能制造方案.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除廣州番禺珠江鋼管有限公司3352熱軋廠智能制造方案目 錄1 項目背景12 智能制造行動方案12.1 珠江鋼管公司3352熱軋智能工廠行動方案12.2 智能工業(yè)機器人132.3掌上工廠13此文檔僅供學習與交流1 項目背景國務院印發(fā)的中國制造2025提出，未來十年，中國將緊密圍繞重點制造領域關鍵環(huán)節(jié)，開展新一代信息技術與制造裝備融合的集成創(chuàng)新和工程應用。支持政產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關，開發(fā)智能產(chǎn)品和自主可控的智能裝置并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。依托優(yōu)勢企業(yè)，緊扣關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產(chǎn)過程智能優(yōu)化控制、供應鏈優(yōu)化，建設重點領域智能工廠/數(shù)字化車間。在基礎條件好、需求迫切的重點地區(qū)、行業(yè)和企業(yè)中，分類實施流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能化服務等試點示范及應用推廣。建立智能制造標準體系和信息安全保障系統(tǒng)，搭建智能制造網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺。珠江鋼管公司3352熱軋產(chǎn)線配置了國際領先水平的工藝設備和電氣自動化系統(tǒng)，控制水平較高，運行穩(wěn)定，下階段要實現(xiàn)對客戶個性化需求的快速反應和全面服務，從而形成有特色的智能制造差異化運營服務模式，創(chuàng)造新的利潤增長點，提高盈利能力。2 智能制造行動方案2.1 珠江鋼管公司3352熱軋智能工廠行動方案2.1.1 珠江鋼管公司3352熱軋智能工廠總體架構珠江鋼管公司3352熱軋生產(chǎn)線配置了國際領先水平的工藝設備和電氣自動化系統(tǒng)，控制水平較高，運行穩(wěn)定。為將3352熱軋進一步打造為世界一流板帶生產(chǎn)基地，應把握傳統(tǒng)制造業(yè)智能化革新的機遇，建設成智能化示范工廠。從而提高產(chǎn)品附加值，穩(wěn)定質(zhì)量、降低消耗，擴大行業(yè)影響力。智能工廠架構如圖3.1-1所示。智能工廠將包括硬件設施、基礎平臺、生產(chǎn)控制層、智能管控層等四個層級，并實現(xiàn)與集團智能管控運營平臺的信息交付。 圖3.1-1 珠江鋼管公司3352熱軋智能工廠架構圖2.1.2 硬件設施完善現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等有線通信網(wǎng)絡，建設無線通信網(wǎng)絡，建立連續(xù)的、相互連接的計算機網(wǎng)絡、智能設備網(wǎng)絡和生產(chǎn)物聯(lián)/物流網(wǎng)絡，所有信息相關者實現(xiàn)基于計算機網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。增加配置工業(yè)機器人、無人天車等冶金智能裝備；根據(jù)工藝生產(chǎn)、設備監(jiān)測、質(zhì)量管控、能源管理、成本評估、物流調(diào)度等要求，配置智能傳感器。設置車間級通訊與監(jiān)視系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)車間管理的透明化和可視化；建設網(wǎng)絡信息安全系統(tǒng)，為整個系統(tǒng)安全運行提供策略、技術、機制和保障制度，是集數(shù)據(jù)中心環(huán)境安全、安全網(wǎng)絡邊界、通信網(wǎng)絡安全以及安全管理中心于一體的基礎支撐系統(tǒng)。信息安全系統(tǒng)主要包括計算環(huán)境安全系統(tǒng)、區(qū)域邊界安全系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡安全系統(tǒng)、入侵防御系統(tǒng)、防火墻系統(tǒng)、漏洞掃描系統(tǒng)和網(wǎng)絡防病毒系統(tǒng)。2.1.3 基礎平臺2.1.3.1工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺利用現(xiàn)有各類生產(chǎn)、管理、設備數(shù)據(jù)，結合高效的挖掘和分析工具，用大數(shù)據(jù)的方法解決生產(chǎn)維護中存在的實際問題。工業(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺包含大數(shù)據(jù)中間件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)和分析應用可視化框架等組成內(nèi)容。不同的業(yè)務分析系統(tǒng)均基于該平臺搭建，平臺為業(yè)務分析系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐和技術支撐。工業(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺是各種智能系統(tǒng)的基石，是后續(xù)智能工廠相關系統(tǒng)（如機器人、無人值守等）的孵化器。在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的背景下，工業(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺能夠有效地消除企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)孤島，能夠高效地接駁企業(yè)各種信息系統(tǒng)，建設工業(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺是企業(yè)實現(xiàn)降本增效的必然手段。基于工業(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺，開發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量診斷分析優(yōu)化系統(tǒng)。對產(chǎn)品質(zhì)量缺陷進行離線診斷，分析缺陷成因；進行在線診斷，預測缺陷故障。保障生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。基于工業(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺，開發(fā)能源成本診斷分析優(yōu)化系統(tǒng)。動態(tài)診斷生產(chǎn)運行過程中的成本狀況、能源消耗，制定降本增效措施，為管理層提供有效的輔助生產(chǎn)決策?；诠I(yè)制造大數(shù)據(jù)平臺，開發(fā)設備故障診斷分析系統(tǒng)。研究設備故障規(guī)律，形成故障規(guī)則和模式，從海量的設備數(shù)據(jù)中挖掘與這些規(guī)則、模式匹配的數(shù)據(jù)，尋找設備數(shù)據(jù)的可疑異常，縮小診斷范圍，提高診斷效率，提前預2.1.3.2 仿真平臺建立虛擬的仿真平臺，以車間全流程的生產(chǎn)過程建模，綜合考慮車間的設備布局、工藝路線、物流走向、生產(chǎn)參數(shù)、空間避讓等所有參與并影響生產(chǎn)過程的因素，統(tǒng)籌決策對生產(chǎn)組織給予指導。采用模擬生產(chǎn)仿真技術手段，在面對復雜的訂單需求時，通過仿真模擬可以協(xié)助制定出更優(yōu)化的生產(chǎn)計劃，通過將生產(chǎn)計劃輸入仿真模型，快速模擬當前訂單下的生產(chǎn)情況，統(tǒng)計相關數(shù)據(jù)，通過分析關鍵數(shù)據(jù)和整個虛擬生產(chǎn)過程，調(diào)整生產(chǎn)計劃并規(guī)避不合理情況的產(chǎn)生，反復多次優(yōu)化訂單計劃。采用模擬生產(chǎn)仿真技術手段，在柔性制造需求下可以更有效的降低生產(chǎn)成本。柔性制造下產(chǎn)品的多樣性和訂單的復雜性會造成設備的空閑或擁堵、在制品或半成品的增加、原料庫和產(chǎn)品庫的高庫存、物流設備擁堵干涉、產(chǎn)品的多次吊運等，從而導致占用大量資金并降低生產(chǎn)效率，大幅提高生產(chǎn)成本。通過定制化的生產(chǎn)仿真模型，可以快速地模擬當前訂單下的生產(chǎn)情況，在規(guī)避生產(chǎn)瓶頸的同時，大幅降低原料、半成品、成品庫存，提供合理的原材料的外購計劃，降低資金的占用；提供合理的調(diào)度運輸計劃，減少運輸設備的閑置或擁堵。基于仿真平臺，對的產(chǎn)品各環(huán)節(jié)制造過程進行模擬，指導設備工藝參數(shù)調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量性能預判，為新產(chǎn)品開發(fā)提供指導。2.1.3.3 移動互聯(lián)平臺通過建立移動互聯(lián)平臺，在此平臺上建設智能巡檢系統(tǒng)、掌上工廠等、遠程監(jiān)控與管理等應用功能。移動應用系統(tǒng)網(wǎng)絡架構見圖4.3-2。圖3.1-2 移動互聯(lián)平臺網(wǎng)絡架構2.1.4 生產(chǎn)控制在現(xiàn)有生產(chǎn)線基礎自動化、過程自動化系統(tǒng)基礎上，實現(xiàn)智能制造精準控制。2.1.4.1智能制造精準控制板材生產(chǎn)精準控制完善及優(yōu)化：對相關的工藝控制系統(tǒng)則進行完善與優(yōu)化，開發(fā)新工藝控制模型，并根據(jù)新技術發(fā)展對現(xiàn)有軋制模型系統(tǒng)優(yōu)化，全面提高板材產(chǎn)品的平面形狀、厚度、寬度、板形、性能等指標的精準控制水平。板材生產(chǎn)精準控制智能化：開發(fā)在線控制新技術，實現(xiàn)各工序控制模型系統(tǒng)的橫向集成以及跨工序的協(xié)調(diào)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的動態(tài)精準控制水平和制造環(huán)節(jié)的柔性，支撐個性化規(guī)模定制生產(chǎn)。利用數(shù)據(jù)挖掘和機器學習技術，減少控制系統(tǒng)對人工維護和干預的依賴，提高其智能化程度和精準控制水平。2.1.5 智能管控2.1.5.1 高級計劃排產(chǎn)高級計劃排程（APS）的目標是彌合鋼鐵企業(yè)公司級ERP計劃和分廠級MES計劃之間在計劃目標、粒度、單位等方面的斷層。特點包括：1）一體化的計劃和排程管理產(chǎn)品設計的初衷即彌合鋼企現(xiàn)在的信息化系統(tǒng)架構中ERP和MES層級、公司級和分廠及計劃之間的斷層。使得公司級計劃對分廠而言更具可操作性；使得分廠級計劃排程對公司而言更具透明度。使得事前對工序銜接進行有效計劃和干預成為可能。APS產(chǎn)品功能的重點之一即是通過規(guī)則和規(guī)則集的定義，以及利用合理的規(guī)則引擎使熱軋在編制軋制規(guī)程時為煉鋼提供更對熱裝熱送機會的空間；并利用合理的材料和能力計劃算法在制定生產(chǎn)計劃時統(tǒng)一考慮軋鋼和煉鋼計劃，做到可操作級（件次級）別的熱裝熱送計劃。2）圖形化計劃和排程、調(diào)度界面提供圖形化的計劃和排程界面，在材料計劃層次，提供所見即所得的材料計劃操作界面，為計劃員提供更為直觀和方便的計劃編制和修改界面；能力計劃和調(diào)度層次，為計劃員提供甘特圖等圖形化的操作界面，界面更為友好、直觀。3）智能化利用選擇合理的APS等算法并根據(jù)鋼鐵行業(yè)的特性進行裁剪和設計，在材料計劃、能力計劃及排程調(diào)度三個層次提供計劃的自動計算和調(diào)度功能，充分改變鋼企計劃主要依賴經(jīng)驗人工線外計算的現(xiàn)狀，有效提高計劃的準確性、及時性和交互能力。4）可擴展性以生產(chǎn)計劃、排程調(diào)度為核心，兼顧考慮質(zhì)量管理、能源計劃、設備管理、能源計劃及成本分析、優(yōu)化的接口。2.1.5.2 智能設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)面向企業(yè)廠級/車間級執(zhí)行層、管理層和決策層各層面，針對某一特定資產(chǎn)的跟蹤管理，能為執(zhí)行層提供設備方面的各種靜、動態(tài)數(shù)據(jù)，并為管理層和決策層快速、準確、高質(zhì)量地提供各種優(yōu)化的設備管理信息。系統(tǒng)主要包括重點設備狀態(tài)監(jiān)控、一般設備點檢巡檢、設備臺帳管理、設備備件管理、設備工單管理等功能。重點設備狀態(tài)監(jiān)控對產(chǎn)線上的主要設備，如電氣、液壓、機械等元器件，將其主要的設備信號，進行遠程集中顯示，并提供全流程的產(chǎn)品與設備狀態(tài)監(jiān)控，便于監(jiān)控與維護的實行；一般設備點檢巡檢可根據(jù)企業(yè)車間的具體情況，制定相關的點檢標準、點檢計劃，并自動生成點檢記錄項，同時可根據(jù)點檢歷史信息，進行相關的趨勢與數(shù)值分析；設備臺帳管理構建與生產(chǎn)布局相關的設備功能位置樹，構建對應的設備層次結構，并涵蓋設備的靜態(tài)信息、動態(tài)信息和非結構化信息，提供包括設計、購買、安裝、使用、報廢等全生命周期的設備明細管理，從而實現(xiàn)全廠/車間設備的精細化、透明化管理；設備備件管理實現(xiàn)生產(chǎn)廠級層面的備件庫管管理，包括備件計劃生成、備件合同建立、備件入庫/出庫，以及庫存信息統(tǒng)計等功能，從而便于理清當前庫存的真實情況，并可輔助制定庫存策略；設備工單管理可根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)情況，制定包括設備檢修等相關的工單流程以及實現(xiàn)過程，可定義常見的故障及處理方案，并與預防性計劃和點檢結果相結合，實現(xiàn)工單自動化生成。圖3.1-3 智能資產(chǎn)管理總框架圖2.1.5.3 關鍵設備監(jiān)測通過對關鍵設備運行狀態(tài)的檢測和分析,判斷機械設備的健康狀態(tài)，對設備的早期故障實時預警，防止發(fā)生惡性事故；通過采集的檢測信息，對設備的故障原因進行分析，找到引發(fā)故障的原因，避免類似故障重復發(fā)生。本系統(tǒng)既包括與設備自有故障診斷的接口，也可集成多個關鍵設備信號進行集成分析，并可根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)反饋的產(chǎn)品質(zhì)量對設備狀態(tài)進行優(yōu)化預測分析，主要包括如下功能：1）設備監(jiān)控鋼鐵生產(chǎn)全流程核心設備的狀態(tài)監(jiān)控，包括旋轉機械電機相關的壓力和溫度等。2）設備實時診斷：根據(jù)采集的設備狀態(tài)信息，實時反映設備運行狀態(tài)、磨損狀況、健康狀況等。3）故障分析與預知維護：利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析服務器，收集設備運行的歷史狀態(tài)信息，與生產(chǎn)過程相結合，對設備發(fā)生的故障進行分析，建立故障分析庫；通過對采集到的傳動設備頻譜數(shù)據(jù)進行分析，及時發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，安排計劃停機，進行預防維修；構建獨立的B/S架構體系，實現(xiàn)與外部信息系統(tǒng)的接口，利用設備實時狀態(tài)和故障分析庫，進行預知維護。 2.1.5.4 車間智能物流系統(tǒng)建設基于可無人天車的車間智能物流系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)天車的全自動駕駛，全程無人干預，能夠?qū)崿F(xiàn)與工廠MES系統(tǒng)的無縫對接，實現(xiàn)庫區(qū)物料的實時跟蹤和數(shù)據(jù)同步。無人天車及智能庫管系統(tǒng)由計算機智能庫管系統(tǒng)、天車位置跟蹤定位系統(tǒng)、無線通訊控制系統(tǒng)、卡車上車三維識別系統(tǒng)、安全連鎖保護系統(tǒng)和庫區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。2.1.5.5產(chǎn)品在線檢測與質(zhì)量評估作為智能質(zhì)量管控系統(tǒng)的核心，產(chǎn)品一體化及質(zhì)量設計中心主要負責各工序的工藝設計、產(chǎn)品標準、質(zhì)量監(jiān)控和判定指標。根據(jù)訂單來總體設計產(chǎn)品的各項質(zhì)量指標和工藝控制參數(shù)，并逐工序的分解，確定每個工序的工藝控制要求和質(zhì)量指標，以便用于過程參數(shù)監(jiān)控和判定，實現(xiàn)每工序的質(zhì)量判定，以及最終質(zhì)量的判定。針對目前鋼鐵行業(yè)存在的產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重、客戶個性化需求難以滿足等問題，利用集成計算材料工程（ICME）、工業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，借鑒信息物理系統(tǒng)（CPS），形成產(chǎn)品智能設計與優(yōu)化共性關鍵技術和質(zhì)量判定標準，建設全流程智能制造過程中所需的多層次跨尺度材料設計與工藝優(yōu)化集成平臺及數(shù)據(jù)支撐平臺，實現(xiàn)材料性能、成分、組織和工藝整體的設計與優(yōu)化以及產(chǎn)品生命周期管理（PLM），以適應規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)、個性化需求條件下柔性化制造，降低新材料研發(fā)周期和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。建立描述不同工序的材料模型庫、算法庫和數(shù)據(jù)庫，形成和完善伴隨生產(chǎn)全流程的材料信息數(shù)據(jù)流體系，建成基于材料基因組工程和集成計算材料工程思想的數(shù)字化、集成化材料智能虛擬設計平臺（離線+在線雙模式），形成鋼鐵材料的成分-工藝-組織-性能全流程一體化智能設計技術和在線+離線服務支撐系統(tǒng)。在此基礎上，結合新產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品個性化定制生產(chǎn)、已有產(chǎn)品的質(zhì)量及其穩(wěn)定性提高等具體需求，完成若干種產(chǎn)品的成分設計或優(yōu)化、相設計、組織設計以及對應的質(zhì)量設計、工藝規(guī)范優(yōu)化等技術方案，對鋼鐵材料智能制造提供在線或離線支持和服務。產(chǎn)品一體化及質(zhì)量設計中心，根據(jù)工序來進行設置，每個工序都需要有過程監(jiān)控點和質(zhì)量判定標準，可以沒有過程監(jiān)控點，但是一定要有質(zhì)量判定標準，這是質(zhì)量管控系統(tǒng)運行的標準。可以根據(jù)產(chǎn)品的型號、種類或者訂單號進行分類。一次設計以后，相同訂單類型和產(chǎn)品型號直接可以使用同樣的過程和質(zhì)量參數(shù)，不需要再重新輸入。每套過程控制參數(shù)和質(zhì)量標準都有唯一的索引代碼，可以對應一個品種或者訂單，也可以對應多個。2.1.5.6產(chǎn)品設計與工藝優(yōu)化針對目前鋼鐵行業(yè)存在的產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重、客戶個性化需求難以滿足等問題，利用集成計算材料工程（ICME）、工業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，借鑒信息物理系統(tǒng)（CPS），形成產(chǎn)品智能設計與優(yōu)化共性關鍵技術，建設全流程智能制造過程中所需的多層次跨尺度材料設計與工藝優(yōu)化集成平臺及數(shù)據(jù)支撐平臺，實現(xiàn)材料性能、成分、組織和工藝整體的設計與優(yōu)化以及產(chǎn)品生命周期管理（PLM），以適應規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)、個性化需求條件下柔性化制造，降低新材料研發(fā)周期和成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。建立描述不同工序的材料模型庫、算法庫和數(shù)據(jù)庫，形成和完善伴隨生產(chǎn)全流程的材料信息數(shù)據(jù)流體系，建成基于材料基因組工程和集成計算材料工程思想的數(shù)字化、集成化材料智能虛擬設計平臺（離線+在線雙模式），形成鋼鐵材料的成分-工藝-組織-性能全流程一體化智能設計技術和在線+離線服務支撐系統(tǒng)。在此基礎上，結合新產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品個性化定制生產(chǎn)、已有產(chǎn)品的質(zhì)量及其穩(wěn)定性提高等具體需求，完成若干種產(chǎn)品的成分設計或優(yōu)化、相設計、組織設計以及對應的質(zhì)量設計、工藝規(guī)范優(yōu)化等技術方案，對鋼鐵材料智能制造提供在線或離線支持和服務。2.1.5.7全流程質(zhì)量管控與在線優(yōu)化利用現(xiàn)代信息技術手段，對鋼鐵產(chǎn)品制造過程的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝參數(shù)、操作模式等數(shù)據(jù)進行全面采集，實現(xiàn)冶金全流程的實時工藝參數(shù)監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量預測、產(chǎn)品質(zhì)量在線評級與判定、產(chǎn)品質(zhì)量追溯分析與異常定位分析。通過鋼鐵制造全流程大數(shù)據(jù)平臺，建立基于知識的質(zhì)量預測、質(zhì)量監(jiān)測、質(zhì)量診斷模型與方法，建設鋼鐵全流程質(zhì)量管控與在線優(yōu)化系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)“事后”的質(zhì)量控制模式為“事中”、“事前”質(zhì)量管理模式，以集成化的信息共享平臺和快速信息處理技術推進管理的精細化，對產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量批次內(nèi)穩(wěn)定性，減少批次間差異性，進而提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力。圖3.1-4 智能質(zhì)量管控總框架圖2.1.5.8智能成本評估系統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)通過提高成本管控的合理化水平和精細化程度，增強企業(yè)競爭力，是鋼鐵目前企業(yè)急待解決的關鍵問題和核心任務。經(jīng)過大量調(diào)研與論證，我們將鋼鐵企業(yè)成本管控的重心放在了生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，通過精益化管控，達到降低產(chǎn)品成本的目的。智能成本評估系統(tǒng)是面向車間級精益管理重要管控系統(tǒng)，通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)各類成本、能源相關數(shù)據(jù)終端采集、在線監(jiān)測，動態(tài)診斷生產(chǎn)運行過程中的成本狀況；結合統(tǒng)計學、人工智能方法構建成本分析、評估模型；制定降本增效措