實施智能制造的認識與體會

1、從Smart到Wise再到Intelligent電解鋁生產目錄對實施鋁電解智能制造的認識鋁電解智能制造的三個階段及主要任務實施鋁電解智能制造的關鍵問題結束語12341、對實施鋁電解智能制造的認識鋁電解生產的發(fā)展歷程自焙槽小型預焙槽大型預焙槽鋁電解生產V1.0鋁電解生產V2.0鋁電解生產V3.0在世界潮流和國家推動下，鋁電解生產正步入鋁電解生產V4.0，即鋁電解智能制造1、對實施鋁電解智能制造的認識- 2015年以來，中國鋁業(yè)公司制定了“中國鋁業(yè)公司智能制造行動計劃”，提出了系統架構、建設目標和五大重點任務。- 目前，中國鋁業(yè)公司旗下多家企業(yè)已在國內率先開展鋁電解智能制造實踐，推動信息-物理融合

2、（CPS），“中鋁云”平臺也開始建設。決策層 基于大數據分析模型的生產調度、物流運輸路徑規(guī)劃、成本優(yōu)化決策模型控制模型控制、公司運營管理決策支持 生產作業(yè)管理標準配方優(yōu)化 參數優(yōu)化 設計優(yōu)化 數據挖掘 指標對標服務咨詢 成本分析 設備狀態(tài)監(jiān)視 BI數據標準應用層MES EMS ERP 協同管理 協同設計與分析仿真 網絡化控制系統 供應鏈管理系統 生產調度模型管理能源管理體系供應鏈聯動集成模型過程控制 精準控制 故障診斷 設備控制專家支撐系統 控制層數據層企業(yè)安全生產標準和規(guī)范綜合成本優(yōu)化策略模型云平臺/數據中心企業(yè)KPI提取 數據安全數據存儲 容器管理 企業(yè)數據匯聚 數據存儲數據預處理&清洗軟

3、測量模型工業(yè)企業(yè)相關設計標準傳輸層 工業(yè)物聯網 工業(yè)以太網 移動互聯網 WIFi Zigbee 衛(wèi)星網 操作指導模型感知層生產過程在線檢測 作業(yè)與運動感知環(huán)境與能源在線檢測 物聯感知3D可視化GPS智能裝備GIS物理層鋁電解槽多功能機組（天車）不停電停開槽裝置 焊接機器人智能檢修裝備關鍵智能生產裝備 輔助智能生產裝備 智能基建裝備- 國內一些鋁工業(yè)企業(yè)也結合自己的實際，開展了局部應用系統的實施。1、對實施鋁電解智能制造的認識目前實施智能制造的熱點是提高協同能力與裝備和工序控制水平網絡基礎設施 低成本易用在 熱平衡與物料 精確感知與智 兩水平成分快與數據中心線檢測裝置平衡尋優(yōu)控制 能決策MES檢

4、與信息共享鋁電解流程制 適應環(huán)境的作 遠程咨詢決策 安全環(huán)境質量 管控檢一體化造管理系統業(yè)與維護裝備 支持與服務監(jiān)視與預警移動數字助手供應鏈管理SCM運營管理系統數字電解槽智能裝備或機器人數據中心制造執(zhí)行系統MES能效管理EMS1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（一）：鋁電解智能制造的核心是電解鋁生產價值創(chuàng)造 商業(yè)模式制造服務生產重組形成以數據、模型和標準化為基礎的新生產方式、新產業(yè)形態(tài)、新商業(yè)模式、新經濟增長點 節(jié)能 降耗 環(huán)境友好 柔性制造 延長設備壽命 降低勞動強度 提高勞動生產率1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（二）：鋁電解智能制造是一個復雜的系統工程實現強磁、高溫、多塵、腐

5、蝕、震動環(huán)境下在線檢測信息安全開發(fā)適應鋁電解惡劣環(huán)境和數據處理操作空間限制的運動機構實現多變量解耦與尋優(yōu)控制基于數據與模型驅動的管控人工智能可視化技術新材料知識工程工程技術控制技術現代機構網絡技術傳感技術建立云平臺與數據管理系統實現數據分析與決策管理技術多技術、多學科融合實現生產過程可視化1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（三）：實施鋁電解智能制造不可能一蹴而就現有的鋁電解企業(yè)自動化、信息化、智能化基礎薄弱，實施智能制造需要大量投入，夯實基礎。鋁電解過程中電、磁、熱、力、流、濃度等多物理量耦合，并伴生強磁、高溫、多塵、腐蝕、震動的生產環(huán)境，實施智能制造，不僅要解決多物理量解耦和尋優(yōu)難題，還

6、要解決裝備與元器件壽命、性能漂移和機構運動限制、安裝與維護等問題，這使得智能制造難以實現低成本和高易用性。產品個性化需求、市場快速變化等因素，要求生產組織模式、組織機構、商業(yè)模式等發(fā)生變革。階段三：IMIntelligent Manufacture階段二：WMWise Manufacture階段一：SMSmart Manufacture1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（四）：智能程度是不斷提升的基于網絡支持全局人人、人機、機機協同工作協同裝備管控安環(huán)決策服務的人人協同關鍵環(huán)節(jié)機器作業(yè)與維護作業(yè)與維護無人或少人裝備或機器人主過程自動化與管理信息化全生命周期管理與全局最優(yōu)控制要內生產過程監(jiān)視

7、與預警報警設備全生命周期管理與安環(huán)綜合預警容單因子分析及關鍵KPI評價多層次多粒度多維度生產與運營決策遠程診斷與問題處理互聯網 面向行業(yè)+的制造服務1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（五）：不僅僅是網絡化、自動化、信息化裝備普及與裝備智能化管控模型及系統開發(fā)創(chuàng)新生產模式及業(yè)務流程智能制造基礎智能化過程 電氣化、自動化 數字化 “制造+互聯網”生產模式 物理系統的優(yōu)化重組 物理個體間的泛在互聯 物理個體智能的持續(xù)進化 物理個體間的協同工作 基于數據和模型驅動的管控 數據管理 網絡基礎設施 過程與安環(huán)視頻監(jiān)視 信息系統智能制造基礎新需求信息物理系統（Cyber Physical System,

8、 CPS），實現價值鏈的橫向集成與優(yōu)化、制造過程縱向集成、端到端的工程數字集成1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（六）：數據、模型和智能裝備是智能制造的核心要素網絡基礎設施- 電流、成分等過程數據- 生產過程監(jiān)視數據- 數據標準化- 數據管理- 數據安全- 數據可視化- - 多變量解耦與尋優(yōu)模型- 調度、排產等管理模型- 換極、出鋁等管理模型- 質量、成本分析模型- 全生命周期管理模型- 安環(huán)預警與報警模型- - 電解槽等生產裝備- 換極、出鋁等作業(yè)機器- 不停電開停槽等檢修裝備- 移動數字助手- 筑爐等施工機器- 巡檢機器人- 數據反應過程變化，模型體現科學管控，裝備實現標準化高效低強度

9、生產1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（七）：“萬能論”與“無用論”都顯極端“萬能論”智能制造能夠解決制造過程中的所有痛點。問題分析：過分夸大了智能技術的作用，沒有認識到智能制造的根本是制造，而制造工藝的特點決定了智能技術無論如何先進都無法解決生產經營的所有痛點，過于樂觀?！盁o用論”智能制造只是概念，難以解決企業(yè)的實際問題。問題分析：對新一代信息技術和人工智能技術推動檢測、分析、協同、管控等技術變革的認識不夠，不能深刻體會這些技術變革對商業(yè)模式、制造服務、提質增效、節(jié)能降耗、價值創(chuàng)造的作用，過于悲觀 。逐步解決企業(yè)的痛點問題，才是鋁電解智能制造科學的認識論。目錄對實施鋁電解智能制造的認識鋁

10、電解智能制造的三個階段及主要任務實施鋁電解智能制造的關鍵問題結束語12342、鋁電解智能制造的三個階段及主要任務鋁電解智能制造的目標- “制造+互聯網”生產經營模式- 扁平化、專業(yè)化生產組織- 生產全過程高度數字化與精確感知- 泛在物聯管理技術控制技術- 信息全面、及時、準確共享- 大數據管理與安全新一代信息技術- 基于數據與模型驅動的精準管控、原鋁生產裝備技術智慧決策、安全預警- 質量、安全、環(huán)保體系建設- 全生命周期管理- 人-人、人-機、機-機高效協同工作- 生產、作業(yè)、維護高度機器化- 過程、安全、環(huán)境監(jiān)視智能技術目標：降低電解能耗和物耗，按訂單柔性生產原鋁，安全環(huán)保生產，提高勞動生產

11、率，降低勞動強度，延長設備壽命，質量控制與質量追溯2、鋁電解智能制造的三個階段及主要任務鋁電解智能制造研究與實踐的主要內容生產模式與質量安全環(huán)保體系設計數據標準化與知識工程模型庫 數據庫 知識庫決策分析 尋優(yōu)控制方法庫 規(guī)則庫 案例庫數據與模型驅動系統流程管理健康分析質量控制數據管理與端管云平臺數據處理生產總線數據存儲無線網計算能力數據安全網絡設施與泛在物聯互聯網辦公網生產過程 人員和設備在線檢測 位置檢測設備運行 生產過程狀態(tài)檢測 安環(huán)監(jiān)視控制管理 智能機器執(zhí)行機構 與機器人生產過程預警報警駕駛艙大 數據主題屏幕 搜索生產過程檢測與監(jiān)視智能裝備數據可視化2、鋁電解智能制造的三個階段及主要任務

12、鋁電解智能制造的實施需要分三步走階段三：IMIntelligent Manufacture建立“電解鋁企業(yè)+互聯網”端管云平臺和標準化、扁平階段一：SMSmart Manufacture化、專業(yè)化生產體系，提高制造服務、精益生產水平和機器化程度，實現按訂單生產、全生命周期管控與生產機器化、自動化、智能化建立基于網絡和移動終端支持的人人協同工作平臺，提高關鍵裝備與工序控制水平，實現遠程決策支持階段二：WMWise Manufacture建立鋁電解流程制造按訂單生產新模式，提高在線檢測能力，強化裝備應用，實現基于數據和模型驅動的管控和作業(yè)少人化進階進階2、鋁電解智能制造的三個階段及主要任務Smar

13、t Manufacture：夯實基礎與實現網絡協同工作鋁電解企業(yè)現有自動化、信息化、裝備基礎優(yōu)化業(yè)務流程 檢測系統數 控制系統改和生產組織 字化改造 造與優(yōu)化裝備與機器人配置或改造基礎工作主要任務工業(yè)總線 無線網 以太網計算能力 數據管理 數據處理互聯網 多協議融合資源配置 數據安全駕駛艙 視頻監(jiān)視實現系統互聯實現數據管理后臺智能決策與前臺指導MESEMS物流管理2、鋁電解智能制造的三個階段及主要任務Wise Manufacture：提升數字化與柔性制造能力SM應用基礎生產過程 多變量解耦 陽極自動 成分在線檢測 與尋優(yōu)控制 測高裝置 快檢生產安環(huán)預警與報警提升數字化、自動化水平主要任務端管云

14、架構 多源數據融與云平臺 合與管理大數據安全 數據處理與實現大數據管數據分析理和制造服務與秘密保護按訂單生產 資源約束和柔性制造 沖突解決設備健康分 質量控制與基于數據和模型驅動的管理析與預警問題追溯換極機器人 巡檢機器人 精確出鋁裝置焊接機器人提高裝備水平2、鋁電解智能制造的三個階段及主要任務Intelligent Manufacture：實現網絡制造與全生命周期管控WM應用基礎按訂單全局 工序最優(yōu)控制 人機料法環(huán) 人人、人機、實現柔性管控與資源配置計劃與調度 與全局協調 一體化管控機機協同主要任務制造模式和業(yè) 供應鏈管務流程創(chuàng)新 理與協調大眾創(chuàng)新與 全局動態(tài)成果產業(yè)化 規(guī)劃決策建立“制造+

15、互聯網”新模式數據全生命 設計施工運周期管理 行全局管理設備健康與 質量控制實現全生命周期管理與控制安環(huán)預警與追溯數字電解槽 過程快檢裝備筑爐機器人 智能天車機器生產維護運維、質量、安全、環(huán)保體系優(yōu)化目錄對實施鋁電解智能制造的認識鋁電解智能制造的三個階段及主要任務實施鋁電解智能制造的關鍵問題結束語12343、實施鋁電解智能制造的關鍵問題組織架構設計專業(yè)化生產與維護扁平化組織架構標準化管理崗位職責與權利3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題建立新型協同工作模式基于新型生產組織模式的業(yè)務流程明責、履責、問責機制與辦公自動化移動數字助手與信息及時共享面向精細化協作的主動式問題推送與監(jiān)督追溯管理機制網路支持

16、協同工作沖突發(fā)現與沖突解決問題快速響應機制3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題個性化生產模式設計按訂單生產的多目標決策技術基于生產能力與庫存約束的銷售利潤最大化模型供應鏈聯動生產集成管理與調度倉儲與物流運輸基于工藝深度融合的綜合成本優(yōu)化決策多品種小批量需求3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題數據中心建設大數據安全與與商業(yè)秘密保護大數據可視化與主題搜索大數據處理與分析分布式數據管理智能接口實現多源數據融合與大數據管理數據引擎與智能決策3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題合理規(guī)劃與建設網絡工業(yè)總線網工業(yè)以太網互聯網音視頻傳輸網無線傳輸網3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題建立鋁電解生產管控模型資源約束與沖突解決的

17、排產與調度方法安全和環(huán)境預測、分析與報警管控模型基于產品自動檢測的質量評估模型故障診斷與維護模型生產工況預判和制造操作作業(yè)指導生產過程與設備的全生命周期管理多參數尋優(yōu)控制作業(yè)質量評價模型供應鏈聯動生產集成管理與調度3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題突破鋁電解環(huán)境下經濟、易用、可靠、精準檢測瓶頸電流、溫度、濃度、成分等檢測人員與設備位置精準定位產品成分等快速檢測與質量追蹤基于增量變化的視頻監(jiān)視與報警新傳感、新材料物聯網水電氣在線檢測與數據傳輸3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題開發(fā)適應惡劣環(huán)境的裝備代替人工高強度作業(yè)強磁、高溫、震動、腐蝕、多塵環(huán)境下特種傳感器、電器和機械裝置的電磁兼容、動作可靠新材料新工藝現代機構位置精確識別與定位無線傳輸信號抗干擾空間約束條件下的運動機構伺服系統與控制技術3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題實現安全環(huán)保、生產運維、質量預警與報警特征提取與分析信息采集人員違規(guī) 生產異常事故隱患 動力異常設備故障 環(huán)境異常分析與識別預案與處理措施體系文件報告程序實時預警與報警目錄對實施鋁電解智能制造的認識鋁電解智能制造的三個階段及主要任務實施鋁電解智能制造的關鍵問題結束語123