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江銅集團貴溪冶煉廠(以下簡稱貴冶)是位于江西省鷹潭市, 是中國第一家采用世界先進閃速熔煉技術、高濃度二氧化硫轉化制酸技術、傾動爐、卡爾多爐雜銅冶煉技術和ISA（艾薩法）電解精煉技術的現(xiàn)代化煉銅工廠，年產(chǎn)陰極銅百萬噸以上，是中國最大的銅、硫化工、稀貴金屬產(chǎn)品生產(chǎn)基地，也是世界首個單廠陰極銅產(chǎn)量超百萬噸的煉銅工廠。職工人數(shù)3200人，占地面積3500畝。

一、 項目概況

1. 項目背景

貴溪冶煉廠是目前世界上最大的單體銅冶煉工廠，經(jīng)過30余年的發(fā)展，貴冶多項技術經(jīng)濟指標位居世界前列，管理技術水平處于行業(yè)領先地位。但我們也看到，在公司“鞏固冶煉”戰(zhàn)略要求下，貴冶基本不會進一步擴大產(chǎn)能，主體工藝技術也不大可能進行重大革新，進一步發(fā)展面臨著原材料、人力資源等生產(chǎn)成本的上升；資源環(huán)境承載能力接近上限，環(huán)境約束進一步增強；自主創(chuàng)新能力亟待提高等一系列問題。

貴冶未來的進一步發(fā)展需要深挖內潛，在生產(chǎn)管理的精益化、自動化、標準化上下功夫，站在全流程的角度進行更多工序的集成優(yōu)化和協(xié)同運作，最大限度的發(fā)揮工廠的潛力。以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算為代表的新一代信息通信技術與工業(yè)的融合創(chuàng)新發(fā)展，以及以智能化、網(wǎng)絡化、自動化為核心特征的智能工廠模式正在成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和變革的重要方向，是實現(xiàn)工廠轉型升級、提質增效、綠色發(fā)展的重要途徑和支撐。基于上述背景，貴冶與用友網(wǎng)絡合作啟動“銅冶煉智能工廠”項目。

2. 項目簡介

在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術的支撐下，在中國制造2025的政策指導下，推進貴冶“兩化”深度融合。以智能裝備為前提、以智能熔煉為重點、以智能監(jiān)控和異常智能預警及智能分析決策為重要手段；在“生產(chǎn)管理、質檢管理、供應鏈管理、設備管理、能源管理、安環(huán)管理、輔助決策”七大業(yè)務領域，實現(xiàn)生產(chǎn)裝備自動化、公共服務平臺化、生產(chǎn)過程透明化、能源管理精細化、質檢管理標準化、設備管理科學化、安全環(huán)保數(shù)據(jù)化、供應管理高效化、輔助決策可視化等9大特征的智能工廠建設。通過感知、監(jiān)測、控制、整合、協(xié)同等方式，使各工序信息實體連接和融合的更緊密，進而實現(xiàn)轉型升級、提質增效，打造智能高效、節(jié)能環(huán)保，具有銅冶煉特色的智能工廠，實現(xiàn)全面的精細化、精準化、自動化的管理控制。

3. 項目目標

打造中國首家銅冶煉智能工廠，包括生產(chǎn)管理、供應鏈管理、設備管理、能源管理、安環(huán)管理、輔助決策。

? 構建智能工廠系統(tǒng)，打造集中集成一體化的信息系統(tǒng)平臺 ，消除信息孤島；

? 建設IT支撐平臺及配套設施，實現(xiàn)工廠網(wǎng)絡全覆蓋，達到“數(shù)據(jù)不落地”傳輸，實現(xiàn)資源大共享；

? 充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術，實現(xiàn)關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代，完成自動化提升及智能裝備試點實施，提高勞動生產(chǎn)率。

二、項目實施概況

1. 項目總體架構和主要內容

貴冶智能工廠基于用友精智工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建，系統(tǒng)整體架構如下：

圖1 貴冶智能工廠整體架構

采集層：包括DCS/PLC/WMS，通過各種通訊手段接入各種控制系統(tǒng)、數(shù)字化產(chǎn)品和設備、物料等，采集海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)向平臺的匯集。

數(shù)據(jù)層：包括關系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫，業(yè)務數(shù)據(jù)保存在關系數(shù)據(jù)庫中，物聯(lián)數(shù)據(jù)保存在實時數(shù)據(jù)庫中。

技術平臺：是用最新一代的iUAP平臺，包括主數(shù)據(jù)、流程引擎、應用服務器、開發(fā)框架（移動/前端/服務端）、消息服務、調度服務等。

應用層：主要包括指標管理、生產(chǎn)計劃、調度協(xié)同、工藝巡檢、智能監(jiān)視、安環(huán)管理、能源管理、作業(yè)管理、金屬平衡、異常管理、質檢管理、設備管理、物料管理、汽運管理、鐵運管理等。

2. 網(wǎng)絡部署方案

圖2貴冶應用網(wǎng)絡部署方案

3. 關鍵應用

關鍵應用一：智能物聯(lián)

智能物聯(lián)的范圍包括：控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、質檢設備數(shù)據(jù)、電子秤計量數(shù)據(jù)、汽車GPS數(shù)據(jù)、巡檢數(shù)據(jù)、現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)、調度指令及作業(yè)指令數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等。

圖3 智能物聯(lián)

? 系統(tǒng)支持從PI實時數(shù)據(jù)庫獲取實時數(shù)據(jù)；

? 系統(tǒng)支持將視頻數(shù)據(jù)集成到系統(tǒng)中的多種顯示終端顯示；

? 進廠汽車發(fā)GPS定位設備，實現(xiàn)汽車行駛軌跡的實時監(jiān)視和預警；

? 原料和中間產(chǎn)品、產(chǎn)品通過電子秤（地磅或臺秤）計量，智能工廠系統(tǒng)從電子秤獲取數(shù)據(jù)；

? 不同質檢設備，有不同的接口協(xié)議，支持這些不同協(xié)議的數(shù)據(jù)轉換；

? 專屬接口定制不同類型的。

關鍵應用二：智慧監(jiān)視——實現(xiàn)全廠綜合調度指揮

通過綜合調度指揮平臺實現(xiàn)廠級的綜合調度指揮能力，實時多角度監(jiān)視全廠的生產(chǎn)、安環(huán)、能源、設備、供應鏈和廠級重點經(jīng)濟指標運行狀況，尤其針對各種異常的監(jiān)視、分析與處置，發(fā)揮綜合調度的優(yōu)勢針對問題多部門現(xiàn)場聯(lián)動分析與處置。

圖4 智能監(jiān)視

關鍵應用三：智慧調度——流程行業(yè)高效協(xié)同

基于熔煉裝備的自動化、數(shù)字化和網(wǎng)絡化，構建智能化生產(chǎn)作業(yè)的熔煉系統(tǒng)。通過系統(tǒng)實時反饋作業(yè)狀態(tài)，實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)指令自動化，智能計算熔煉作業(yè)的物耗能耗，精準判斷熔煉作業(yè)終點，實現(xiàn)熔煉系統(tǒng)全程智能化控制。

圖5 智慧調度

系統(tǒng)的核心包括：1）熔煉節(jié)奏智能控制；2）行車智能調度；3）銅酸協(xié)同聯(lián)絡；4）閃速爐智能控制（數(shù)字控制、協(xié)同作業(yè)、智能調節(jié)）；5）轉爐智能吹煉（精準投料、終點預測、數(shù)字控制）；6）陽極爐智能精煉（終點預測、用能平衡、數(shù)字控制）。

關鍵應用四：智能物流

智能物流以貴溪冶煉廠這一生產(chǎn)主體為核心，以滿足生產(chǎn)及經(jīng)營需要為前提，管理包括鐵路運輸、汽車運輸?shù)任锪鳂I(yè)務各環(huán)節(jié)的管理應用。

圖6 智能物流

通過智能物流管理實現(xiàn)如下應用效果：

? 鐵運資源優(yōu)化提升：實現(xiàn)鐵運全過程環(huán)節(jié)高效溝通與協(xié)同，縮短車輛駐廠時間，節(jié)約運力，加快物流周轉；

? 汽運過程智能管控：通過人機監(jiān)控、業(yè)務閉環(huán)，及時發(fā)現(xiàn)并阻止汽車違規(guī)行駛、貨運作弊情況；

? 無人值守減員增效：軟硬件結合優(yōu)化汽車衡計量工作，自動采集磅秤數(shù)據(jù)，提高計量時效與精度，減輕司磅工作；

? 過程物料規(guī)范管理：實現(xiàn)全廠中間物料轉運工作程序規(guī)范、作業(yè)高效、過程透明、數(shù)據(jù)精準，為生產(chǎn)上下游環(huán)節(jié)做好銜接服務；

? 材料備件供需統(tǒng)籌：實現(xiàn)全廠材料備件的供需平衡與統(tǒng)籌，減少呆滯與浪費；

? 購銷存運均衡閉環(huán)：通過系統(tǒng)應用與信息集成，實現(xiàn)全廠供應鏈物料采購入廠、銷售出廠、倉儲作業(yè)、運輸計量的完整閉環(huán)操作，數(shù)據(jù)共享，業(yè)務管控，過程透明，幫助企業(yè)均衡管理物資供應與生產(chǎn)需求，減少資金積壓。

關鍵應用五：智能配料

通過智能配料，對不同品質的銅精礦合理搭配使用，保障產(chǎn)出質量穩(wěn)定。庫存質量發(fā)生重大變化時，主動提醒，實現(xiàn)配料業(yè)務主動安全。實現(xiàn)配料執(zhí)行的對比分析，優(yōu)化配料控制指標。

圖7 智能配料

智能配料系統(tǒng)記錄配料相關的各種約束（約束條件在使用過程中進行迭代優(yōu)化），動態(tài)調用最新原料的存量和元素含量，由智能算法進行原料的投入配比規(guī)劃輸出。

關鍵應用六：能源優(yōu)化調度

基于企業(yè)設備、工藝明確的運行策略，通過對生產(chǎn)運行情況持續(xù)跟蹤監(jiān)視，輔助企業(yè)調度優(yōu)化運行方案，幫助企業(yè)優(yōu)化用能、回收利用、提高能效、節(jié)約成本等。包括：

? 總降壓主變運行臺數(shù)優(yōu)化

? 總降壓主變運行負荷優(yōu)化

? 透平發(fā)電機組低壓透平投運停運優(yōu)化

圖8 能源平衡優(yōu)化

能源管理系統(tǒng)是智能工廠重要組成部分，通過對能源計量信息匯總平衡及計劃預測數(shù)據(jù)的管理，實現(xiàn)企業(yè)能源運行狀況、指標執(zhí)行等的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)異常、處理異常，優(yōu)化能源運行調度，滿足企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)提供能源保障及能源高效利用。同時，利用數(shù)據(jù)分析手段進行數(shù)據(jù)挖掘，追蹤能耗影響因素，為工藝改善提供數(shù)據(jù)支撐。

關鍵應用七：熔煉時序節(jié)奏管理

根據(jù)熔煉作業(yè)數(shù)據(jù)自動按熔爐組實時狀態(tài)形成節(jié)奏時序圖，提升整個熔煉系統(tǒng)調度指揮管理的智能化水平，以信息共享、過程可控、科學預判為重心，構建閃速爐、轉爐、陽極爐的生產(chǎn)管控的智能化支撐，共享三大爐完整的作業(yè)進度，及時、準確調整作業(yè)要求，實現(xiàn)作業(yè)預期判斷和產(chǎn)品質量最優(yōu)控制。

圖9 熔煉時序

4. 安全及可靠性

用友iUAP企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開放平臺承載著企業(yè)關鍵業(yè)務的運行，其安全性是實現(xiàn)服務價值的基本保障。在企業(yè)環(huán)境中，安全體系建設應該全面考慮應用安全、基礎架構安全、業(yè)務安全、安全管理、安全合規(guī)等多個方面，其中應用安全是整個保障的核心。iUAP技術平臺中的安全組件及框架為應用安全架構提供了完整的解決方案，為整個安全體系建設提供必要的支撐。

4.1安全組件及框架

iUAP技術平臺安全組件主要包括幾個部分的內容：用戶認證鑒權組件、服務認證鑒權組件、安全日志組件、安全編碼框架、安全加解密框架。

在這些組件及框架的基礎上，應用開發(fā)可以快速實現(xiàn)包括身份鑒別、訪問控制、會話安全、數(shù)據(jù)安全、安全日志、安全審計、服務安全、編碼安全等應用所需的基礎安全能力。

圖 10 應用安全組件框架

4.2智能工廠應用軟件應用安全

應用系統(tǒng)的安全體現(xiàn)在：

? 用戶、權限控制

? 數(shù)據(jù)權限控制

? 提供對在線用戶的監(jiān)控，記錄用戶操作日志，可追溯、分析、查詢、統(tǒng)計。

? 服務器性能監(jiān)控及預警

4.3移動應用安全機制

考慮到移動應用需要在貴冶廠外使用，為應對移動化面臨的安全風險，建議采用用友移動應用平臺提供覆蓋端到端的安全機制，具體如下：

? 通過兩道防火墻，將企業(yè)的內部網(wǎng)絡隔離為內網(wǎng)區(qū)、擺渡區(qū)，擺渡區(qū)中設置反向代理服務器；

? 外網(wǎng)移動用戶無法直接訪問部署內網(wǎng)區(qū)的移動應用服務器，需要通過部署在擺渡區(qū)的反向代理服務器，再經(jīng)過內網(wǎng)防火墻過濾，方能訪問移動應用服務器；

4.4實時數(shù)據(jù)采集安全機制

實時數(shù)據(jù)采集有數(shù)據(jù)采集專網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集專網(wǎng)采集數(shù)據(jù)到實時數(shù)據(jù)庫。智能工廠軟件從實時數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，不主動寫數(shù)據(jù)到實時數(shù)據(jù)庫。只允許智能工廠應用服務器訪問實時數(shù)據(jù)庫，不允許其他服務器訪問。

4.5數(shù)據(jù)應用安全機制

在數(shù)據(jù)應用時要考慮數(shù)據(jù)應用的安全，數(shù)據(jù)應用安全體現(xiàn)在：

? 數(shù)據(jù)權限控制，不同的崗位的人員可以查看不同的數(shù)據(jù)

? 監(jiān)視畫面或大屏幕展示上的數(shù)據(jù)需要在組態(tài)時考慮數(shù)據(jù)安全性，保密數(shù)據(jù)或敏感數(shù)據(jù)要繪制在專用畫面上，與普通畫面分隔開，再控制畫面的權限，避免不同非授權人員看到敏感數(shù)據(jù)。

? 環(huán)保數(shù)據(jù)，安環(huán)數(shù)據(jù)，需要在后期配置數(shù)據(jù)時有安環(huán)部把關控制

? 質檢數(shù)據(jù)展示時需要有質量計量部把關控制

? 金屬平衡等方面的數(shù)據(jù)需要有計劃部把關控制

4.6網(wǎng)絡安全

安全域：采用物理墻實現(xiàn)各功能區(qū)的安全隔離，保障各功能區(qū)的安全性（生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫區(qū)、生產(chǎn)應用區(qū)和開發(fā)測試區(qū)）。

網(wǎng)絡安全防護：采用虛擬防火墻技術增強功能區(qū)內部即云內應用間的隔離和訪問控制。

網(wǎng)絡安全監(jiān)控：通過部署IPS等監(jiān)控設備，提升對威脅的感知能力。

應用安全漏洞防護：通過WEB防火墻及入侵防御系統(tǒng)實現(xiàn)應用系統(tǒng)的WEB防護及入侵檢測與防御。通過應用安全檢測，發(fā)現(xiàn)應用安全開發(fā)或者部署漏洞。

系統(tǒng)前端的網(wǎng)絡可靠性靠網(wǎng)絡冗余來防止網(wǎng)絡中斷系統(tǒng)異常。

4.7主機安全

系統(tǒng)后臺服務器，遠程在線熱備方式防止主機停機給系統(tǒng)應用帶來影響。

同時，系統(tǒng)基于內部專屬云部署，硬盤，內存等硬件資源靠專屬云保障系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。

三、下一步實施計劃

完善一期：用好系統(tǒng)、維護好裝備，堅持先固化再優(yōu)化的原則，把一期建設的效果充分發(fā)揮出來。

規(guī)劃二期：大數(shù)據(jù)的深化應用、打造1-2個具有行業(yè)代表性的數(shù)字化車間、自動化裝備的推廣應用。

四、項目創(chuàng)新點和實施效果

1. 項目先進性及創(chuàng)新點

將GIS技術與汽車行駛軌跡，能源管網(wǎng)管理相融合，數(shù)字化可視化管理實物位置，危險發(fā)生時可以實時定位。

以工業(yè)APP的方式將配料相關的各種約束，動態(tài)調用最新原料的存量和元素含量，最優(yōu)計算等固化在程序中，實現(xiàn)了工業(yè)知識的程序化沉淀。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化算法，預測轉爐吹煉終點，精準指導排渣、排銅等運輸工具的安排。

采用云原生架構（微服務、容器云、DevOps、敏捷研發(fā)團隊）保障項目技術領先性。

%1. 實施效果

通過本項目實施，實現(xiàn)如下成果：

? 大數(shù)據(jù)應用

? ~10萬點/秒實時數(shù)據(jù)集

? >多種類型的物聯(lián)

? DCS/PLC/能源SCADA

? 電子秤/天車

? 質檢設備

? GIS數(shù)據(jù)

? PDA/電子看板

? 倉庫條碼/……

? 生產(chǎn)效率、管控能力、分析判斷水平大幅提高。

（1）實時時序預測監(jiān)控，提高生產(chǎn)率，降低能耗，提供產(chǎn)品合格率

根據(jù)熔煉作業(yè)數(shù)據(jù)自動按熔爐組實時狀態(tài)形成節(jié)奏時序圖，提升整個熔煉系統(tǒng)調度指揮管理的智能化水平，以信息共享、過程可控、科學預判為重心，構建閃速爐、轉爐、陽極爐的生產(chǎn)管控的智能化支撐，共享三大爐完整的作業(yè)進度，及時、準確調整作業(yè)要求，實現(xiàn)作業(yè)預期判斷和產(chǎn)品質量最優(yōu)控制。

（2）選礦緩冷場綜合管理，提高效率減少故障

選礦車間緩冷場模塊實現(xiàn)渣包緩冷作業(yè)管理無紙化，信息共享化，作業(yè)可視化。現(xiàn)在緩冷場數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方便快捷，有效降低現(xiàn)場人員統(tǒng)計時間1小時，降低統(tǒng)計錯誤率100%；緩冷作業(yè)提醒與熔煉車間協(xié)同更便捷，實現(xiàn)熔煉車間對出爐的爐渣進行線上全過程監(jiān)控，提高爐渣利用率。

（3）生產(chǎn)管理無紙化數(shù)字化，實時掌控現(xiàn)場

現(xiàn)場實際應用逐步實現(xiàn)無紙化，其中選礦車間 、硫酸車間、傾動爐車間現(xiàn)場已完全實現(xiàn)無紙化辦公。交接班記錄電子化后使管理者實時快捷掌握了解現(xiàn)場情況，輔助管理者做出正確擇決。