精工智能讲一般智能工厂的构架及技术

发布时间:2022-08-18 09:18:50 来源:精工智能 作者:admin

  

  智能工厂信息化系统需要将现代管理理论、智能制造理论与最新信息化技术、 自动化技术、网络通信技术、信息物理系统、大数据技术、云计算技术深度融合,通过科学规划和全面集成企业设备单元、生产监控、制造执行、企业管理、设计研发等各类系统,最终构建由智能设计、智能经营、智能生产、智能决策组成的智能工厂。

  一、流程企业智能工厂功能架构

  流程工业企业智能工厂建设的功能架构如图所示。

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  智能工厂建设内容包括:智能服务数据交换体系、3 个智能化管控平台、十大智能业务应用系统。

  1.1 基于智能服务总线的数据交换体系

  基于实时数据库、关系数据库,以及工程设计、工厂资源、生产动态、现场多媒体等信息融合技术与可视化技术,建立基于统一数据仓库的智能服务数据总线,实现生产管理系统、安全管理系统、能源管理系统、设备管理系统、质量管理系统、绩效管理系统等集成以及与ERP 系统的互联互通,消除“ 信息孤岛”、“ 应用孤岛”。

  数据交换系统包括:传输服务(安全/可靠的数据传输,同步/异步服务等)、仲裁服务(服务路由、格式转换、流程引擎等)以及协议服务(接入协议转换、接出协议转换)。

  1.2 三个智能服务平台

  (1)生产过程自动化智能控制平台:以控制系统DCS 为核心,包括APC、安全仪表系统(SIS)、调制与编码策略(MCS)、机组综合控制系统(ITCC)、火灾报警系统(FAS)、全球分销系统(GDS)、闭路电视监测控制系统(CCTV)、电气自动化、三级计量、外操巡检定位、分析小屋、电气防误闭锁、大型机组设备健康等。

  (2)企业生产管理智能服务平台:以MES 为核心,包括企业级专家知识库、企业数字化资产模型、工作流引擎、优化分析模型库、分析算法库、智能报警服务、IT 工具集等。

  (3)企业生产运营智能服务平台:以ERP 为核心,包括企业主数据、业务分析模型、绩效评估体系、企业门户等。

  1.3 十大智能业务应用系统

  智能工厂应着力建设十大核心智能系统:工程设计数字化移交、过程控制自动化控制系统、实时数据库系统、先进控制优化系统、生产执行系统、能源管理系统、实验室信息管理系统、设备运行管理系统、安全风险分级管控与安全应急指挥系统、目标传导式绩效管理系统。

  二、智能工厂建设的关键技术

  在智能工厂建设过程中,需要攻克一系列关键技术,包括:

  (1)工程设计数字化交付

  一般意义上的交付按照专业划分,资料分别交付,交付成果是分散的,没有关联关系的,很难保证数据的一致性,业主很难进行维护和再利用。而“ 数字化交付”将各专业数据进行整合,并将它们之间建立起关联关系,保证交付信息的完整性、一致性和正确性。要实现真正意义上的“数字化交付”至少要完成智能P&ID的绘制,完成3D 模型的绘制,并且通过技术手段保证二、三维数据的一致性和正确性,减少数据冗余。

  (2)复杂异构系统的互联互通

  智能工厂的各信息系统包括基础自动化系统、三级计量、实时数据库系统、分析小屋、巡检定位系统、外操培训系统、在线污水监测系统、绩效考核系统、在线培训系统等,这些系统存在技术路线各异、数据与模型不统一等问题,已经形成了诸多应用孤岛,需要攻克异构系统集成的关键技术,实现系统的集成与互联互通。

  (3)复杂过程动态特性优化控制策略设计

  流程工业企业生产过程工艺复杂,各装置上下游工艺关联紧密,设备间的物料、能量耦合度高,对扰动十分敏感,局部干扰,往往会在整个生产流程传播。每个工序的设备、单元,甚至整个生产线,都有自身优化点、控制点及安全约束边界,而往往单个设备的优化操作点与整个生产线的全局优化点存在差异。如何协调优化各个工序的局部优化点使整个过程的趋于最佳优化点,是整个单元生产优化控制的关键问题。

  (4)多层次、多尺度工厂统一进行建模

  生产企业管理是一个复杂的多维系统,如何建立生产、设备、质量、安全、能源等多项专业管理在时间、空间多尺度上的模型以及实现模型一致映射,是考验应用系统实用性、灵活性的关键,需要攻克工厂统一建模的技术难题。

  (5)重大耗能设备能效的分析与优化

  企业生产中,由于缺乏加热炉、压缩机、泵等重大耗能设备的能效评估模型,导致对其的操作与控制智能凭经验进行,因此需要通过基于机理和数据联合建模的方法,绘制设备能效监察图,并通过实时计算值在线评估各台设备的当前能效,解决设备能效分析与负载优化难题。

  (6)关键生产设备故障诊断与操作优化

  关键设备一旦发生故障,不但造成巨大的经济损失,有可能还会引发安全事故。通过设备运行状态、巡检及检维修纪录等信息,找到设备变化的规律,对设备潜在的故障进行预警,是智能工厂中提高设备运行效率的重要方法。

  (7)区域定量风险分析及重大事故模拟

  涉及危险化学品生产、储存的区域,要进行火灾、爆炸、泄漏、中毒等多种灾难事故的叠加风险分析、定量计算与可视化模拟等模型研究,并开发集安全风险容量、事故场景、多米诺效应等多种功能于一体的安全信息系统,技术难点是上述模型的研究仍需加强。

  (8)绩效管理理念落地

  在制订绩效管理方案的过程中,企业都根据自身特点融入了各类绩效管理理念,但在实际实施中,这些理念的大部分却没有得到有效贯彻、落实。通过指标量化细化分解使战略转化成指标是重要的技术难点。


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