水泥产业智能制造相关技术探讨及应用课件.pptx

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1、水泥产业智能制造相关技术探讨交流会,水泥产业智能制造及智能化水泥工厂智能化水泥工厂与数字化智能型控制智能化水泥工厂的元数据与数字化工厂智能化水泥工厂的工业互联网架构探讨及案例分享,水泥产业智能制造相关技术探讨及应用,水泥产业智能制造及智能化水泥工厂,设备基础：可靠,设备,原燃材料,控制系统,检测仪表,原燃材料基础：稳定,检测仪器、仪表基础：稳定、准确,自动化基础：可靠、稳定,实施水泥产业智能制造的基础条件,目标,1,改善劳动条件,减少人工干预,2,3,提高产品质量,降低产品能耗,4,5,提升管理效能,水泥产业智能制造的目标,水泥产业智能制造,准确感知企业、车间、设备、系统的运行管理状态,自感知

2、,对获取的数据进行快速、准确的加工、识别、处理等,自学习,执行决策对设备状态、车间和生产线的计划做出调整,自执行,根据数据分析的结果按照设定的规则自动做出判断和选择,自决策,智能分析,智能服务,智能物流,智能控制,智能管理,智能规划,水泥产业智能制造,水泥产业智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自控制、自决策、自执行等功能的新型生产方式。智能化水泥工厂是水泥产业智能制造的主要载体。智能化水泥工厂建设主要包括从智能规划开始，涵盖了智能控制、智能管理、智能物流、智能分析和智能服务等方面内容，实现水泥产业的智

3、能制造。,智能生产控制层,经营管控层,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,

4、三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,实现智能化水泥工厂整体架构及功能设计实现工厂的数字化设计实现网络联通、数据互通及业务打通，消除信息孤岛完成生产过程数据及相关管理数据的采集奠定大数据分析的基础条件。,智能生产控制层,经营管控层,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络

5、,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,智能控制结合了工艺设计、电气自动化设计、水、暖通等专业设计要求，实现了多种技术的综合应用，涵盖了质量控制要求、DCS系统控制要求、智能设备选择、智能传感及智能检测应用、专家优化等多种技术的综合设计，是实现提质、增效、降耗的重要措施,智能生产控制层,经营管控层,设备

6、管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据

7、中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,信息化管理+智能分析=智能生产涵盖采购、销售、生产管理、能源管理、质量管理、设备管理、库存管理、备品备件、矿山、移动发布等。提升劳动生产率、降低管理成本,智能生产控制层,经营管控层,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台

8、,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,智能物流系统实现了采购、销售、质量、控制及财务的无缝集成，实现了地磅房无人值守，减少了水泥厂由于人员或流程的因素出现的作弊现象和操作问题。作用：减少了人员配置，提高了称重效率，提高了企业的经济效益。,智能生产控制层,经营管控层,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协

9、同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,智能服务包含了生产远程服务平台（包含远

10、程生产诊断、设备诊断）及工业数字化智能视频监控系统。生产远程服务平台改变生产运维方式及服务模式。工业数字化智能视频监控系统对部分生产、安全等场景利用智能识别技术，自动实现预警功能，进一步减少了人工干预，提高了实时性。,智能生产控制层,经营管控层,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平

11、台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,多维度智能分析，助力水泥企业经营管理决策包含且不局限于下列分析：生产主题：生产完成率及排名、生产主要经营指标对标、生产质量日、月报表、熟料生产能耗分析、水泥生产能耗分析、维修费用分析、绩效考核。库存主题：原料库存、生产库存、熟料库存、水泥库情况；质量主题：生产过程化验、燃料化验、物检、出厂水泥化验、自

12、动生成各类分析报表，包括质量日报表、SPC趋势图等，为生产、质量部门的决策提供依据。设备主题：设备台账、设备维修、设备保养、备品备件管理、大小修、设备监控关停机、OEE分析等综合分析。供应主题：原燃材料采购完成率及经济指标分析、备品配件完成率及经济指标分析。销售主题：销售完成率排名表、计划与实际销售对比表、销售开票平均价分析、销售同期对比、销售主要经济指标分析。能源主题：主要经济指标分析、成本量化分析、能耗分析、环境指标分析,智能生产控制层,经营管控层,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料

13、粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,三维与安全、维修、工艺、运行、设备结合，提供全方位的可视化管理,智能生产控制层,经营管控层

14、,设备管理,能源管理,智能物流,智能质控,安全环保,财务管理,人力资源管理,销售管理,OA协同,电子商务,设备资产管理,智能矿山,智能生产,生料粉磨,水泥粉磨,煤磨系统,烧成系统,余热发电,质量控制系统,专家故障诊断系统,专家智能控制系统,数据仓库,智能生产,智能控制,智能装备层,智能传感,摄像头,移动巡检,4G网络,物联网,水泥产业智能制造,动态建模平台,应用集成平台,应用开发平台,应用管理平台,云技术运行平台,平台层,智能规划,整体规划,数据中心及数据分析,网络及安全规划,与主体专业的规划设计,数字化工厂规划设计,智能应用,移动应用,智能分析,智能服务,三维工厂,智能设备,智能决策层,经营

15、大数据中心,质量大数据中心,制造大数据中心,采购管理,为管理者提供真正的智能化决策,数字化智能型控制技术指标新型干法水泥示范生产线技术要求,智能化水泥工厂与数字化智能型控制,数字化智能型控制技术要求及第二代新型干法水泥示范生产线技术要求包含了数据采集、智能控制、质量控制、能源管理、信息化管理等部分智能化水泥工厂的技术要求。,指标？,智能化水泥工厂与数字化智能型控制,影响岗位定员的可能因素：1、工厂管理模式 2、智能装备水平 设备可靠性、安全性、智能传感器等3、智能控制水平 自动化控制水平、质量控制水平、关键工艺段的智能软件应用等4、信息化管理水平5、人员素质6、其他因素,关于岗位定员,智能化水

16、泥工厂元数据问题探讨,数字化水泥工厂-元数据,数据基础？数据的有效性、数据质量、数据完整性、代表性？数据及业务的联通性？大数据分析的基础条件？,数字化网络化大数据智能化,数字化水泥工厂-元数据,对现有工厂DCS进行数据采集就是数字化工厂了？现有数据采集有没有用？肯定有用!,IEC给出的数字工厂的定义是：数字工厂是数字模型、方法和工具的综合网络（包括仿真和3D虚拟现实可视化），通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。 它是以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式，是现代数字制造技术与计算机仿真技术相

17、结合的产物。 数字工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础的数字模型、方法和工具的综合网络。,数字化水泥工厂-元数据,国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）指出“元数据和数据字典标准用于规定智能制造产品设计、生产、流通等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、数据模型、数据元素和注册要求、数据字典建立方法，为智能制造各环节产生的数据集成、交互共享奠定基础。” 根据国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）文件精神，在智能制造产品设计、生产、流通等环节所产生的数据，称之为元数据。,数字化水泥工厂-元数据,水泥工厂的元数据？元数据 的广度及深度？ 因此，如何打造智能化水泥工厂的元数据和数据字典是

18、我们面临的一项很重要的基础工作。 水泥工厂的元数据是指能够准确反应水泥工厂的设计、工艺过程、设备、质量、生产、采购、销售、管理等整个生产活动过程的数据要求。具体的数据表现：直接数据、视觉感知数据及文本数据等等。,数字化水泥工厂-元数据,方法和要求 用于获得测量、分析、控制等水泥工业生产过程数据的手段采用智能传感器、自动识别系统等以及非接触式感知设备自动识别目标对象及数据采集，处理好数据采集与交换过程中的数据格式、程序接口的统一问题，确保编码的一致性。处理好数据交互时，所使用的智能传感器、自动识别系统、工业机器人等智能装备的信息模型、数据字典、通信协议、接口、集成和互联互通、优化等的技术要求，处

19、理好智能生产过程中智能装备之间，以及智能装备与智能化产品、物流系统、检测系统、工业软件、工业云平台之间数据共享和互联互通的问题。,数字化水泥工厂-元数据,智能化水泥工厂元数据的实现需结合工艺、设备、电气自动化、水、暖动、土建（建筑、结构）余热发电等专业设计要求，采购、销售、财务、人员等管理数据要求，结合智能传感、智能识别、在线检测、软件集成等多种采集设备与产品，保证数据的实用性、有效性、代表性、数据质量及数据的关联性。实现基础数据的定义与规划，是实现数字化工厂、智能化及水泥产业智能制造大数据分析的一个非常重要的基础条件，专业设计数据和管理数据的规范化要求，对于老的水泥工厂智能化改造以及新工厂的

20、智能化设计及相关设备的选型、采购具有非常重要的意义。信息数据的数量并非是无限制的数据累积必须保证信息数据（数据、智能识别等）的价值性、有效性和完整性。,数字化水泥工厂-元数据,建立智能化水泥工厂元数据和数据字典标准，规定水泥产业智能制造产品在设计、生产、流通等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、数据模型、数据元素和注册要求、数据字典，为水泥产业智能制造各环节产生的数据集成、交互共享奠定基础。中材国际（南京）已经结合工艺专业、设备专业、电气自动化专业、水专业、暖动专业根据智能化水泥工厂的设计要求，做了初步研究，并将初步研究成果应用到了具体的设计项目中。,5000t/d项目DCS系统常规设计,数字

21、化水泥工厂-元数据,工艺参数,工艺设备参数,电气设备参数,智能仪表参数,控制系统参数,专用设备参数,数字化工厂所涵盖的数据采集范围,辅助点数约7000点通讯信息量约13000点系统总信息采集量约20000点,数字化水泥工厂-元数据,设备参数元数据,原料磨主电机,水泥磨主电机,回转窑,翻板阀,稀油润滑站,减速机,主要设备,通用设备,.,收尘器,工艺参数元数据,风量、风压,型号规格及能力,高低限报警,测点位置,量程,工艺参数,工作参数,.,速度、负荷率,压差、进料量,工厂数字化-准确全面的反映工艺生产过程、工艺设备状态、电气仪表设备状态,总降压变电站数据,水源水位、供水水压、流量等设计选型,水源及

22、水处理系统数据,综合智能马达控制系统数据,智能仪表数据,气体成分分析仪数据,窑胴体扫描系统数据,在线分析仪系统数据,计算机控制系统数据,清水池水位、供水水压、流量、压力设等计选型,生产生活消防给水系统数据采集,循环水池水位、出水水压、流量、出水温度等设计选型,循环给水及回水系统数据,压力、温度、转速等设计选型,压缩空气站设备的监测数据采集,数字化水泥工厂-元数据,智能化水泥工厂的工业互联网架构探讨及案例分享,智能化水泥工厂网络架构,智能化水泥工厂网络架构,CPS(Cyber-PhysicalSystem)：物理信息融合系统，是德国工业4.0(Industry4.0)中的一个非常重要的组成部分。

23、CPS是指利用物理信息融合系统将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。工业4.0的一个关键点，就是原材料(物质)=信息。准确来说，是智能工厂中使用了含有信息的原材料，实现了原材料(物质)=信息。,智能化水泥工厂网络架构,IoT（Internet of things）：物联网，是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网是互联网的应用

24、拓展，物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。物联网具有：智能、先进、互联的三个重要特征。,智能化水泥工厂网络架构,建立目前合适的智能化水泥工厂的工业互联网网络规划及安全设计，真正为数据体现价值奠定基础。避免产生信息孤岛。国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）关于工业网络标准要求,主要包括体系架构、组网与并联技术和资源管理，其中体系架构包括总体框架、工厂内网络、工厂

25、外网络和网络演进增强技术等；组网与并联技术包括工厂内部不同层级的组网技术，工厂与设计、制造、供应链、用户等产业链各环节之间的互联技术；资源管理包括地址、频谱等，但智能制造中工业网络仅包括工业无线通信和工业有线通信。,智能化水泥工厂网络体系结构要求：实现网络联通数据互通业务打通智能化水泥工厂工业互联网规划设计：设备层网络控制层网络管理层网络的规划与设计支持TCP/IP、4G、WIFI等技术的工业网络设备与系统,智能化水泥工厂工业互联网架构,网络系统的安全性措施：硬件防火墙软件系统授权机制网闸,智能化水泥工厂工业互联网架构,设备层与控制层网络如PROFIBUS 、 PROFINET 、 MODBU

26、S、485等，管理网络和办公网络采用TCP/IP，工厂至集团的通讯采用VPN或专线连接方式，与控制软件层面的数据交互采用OPC等。规划包含化验室、DCS、视频监控、能源系统、设备在线诊断系统、办公网络、业务室、宿舍楼、一卡通物流、集团网络、互联网外网等。,智能化水泥工厂工业互联网架构-案例分享,网络拓扑结构,主干网网络类型：千兆以太网。主干网网络协议：TCP/IP方案描述如下：1）核心网核心网位于中心机房，主要设备是互为备用的万兆核心交换机、防火墙，核心网通过防火墙连接至业务楼的三层交换机。系统的主要服务器与核心交换机连接，包括平台应用服务器，设备管理服务器，远程监控服务器，能源管理服务器等。

27、核心网的另一个主要功能是对外连接办公网络，集团网络以及外网。为各类客户端对服务器的访问提供支持。,智能化水泥工厂工业互联网架构-案例分享,2）工业控制网工业控制网络位于中心机房，主要设备是千兆网交换机。本网络接入了前置机、DCS服务器、各种化验室系统、以及其他的OPC数据采集设备。前置机通过本网络，采用OPC等方式，采集DCS、化验室和其他的数据采集系统的数据。并通过1台网闸，与核心网连接，向主要服务器提供DCS数据和实验室数据等。,智能化水泥工厂工业互联网架构-案例分享,3）视频核心交换机视频核心交换机位于中心机房，主要设备是千兆网交换机。本网络主要接入现场视频采集设备和视频服务器组。并通过

28、网闸与DCS服务器连接，供DCS获取视频监控画面。另外与核心网互联，供其他网络上的终端获取监控画面。4）数据采集交换机数据采集交换机位于中心机房，主要设备是千兆网交换机。主要接入生产现场区域（电气室）的水电气表的采集器、生产现场区域（电气室）的设备诊断采集器、物流数据采集设备等。与核心网相连，为主要的服务器传输现场数据。,智能化水泥工厂工业互联网架构-案例分享,5）厂区光纤网络厂区主体网络使用12芯单模光缆。能源管理系统、设备管理系统、智能物流系统各自独立使用光纤，连接中心机房的数据采集交换机，视频监控系统采用独立的光缆组网。6）其他网络设备除以上网络内容外，该系统还涉及办公网络、业务楼网络、

29、宿舍楼网络和连接集团总部的VPN专线网络。这些网络都通过主干三层交换机互联。其中连接集团的VPN专线需要防火墙隔离，且该防火墙具有路由和VPN功能。连接业务楼的网络有防火墙隔离。该主干三层交换机经防火墙隔离与核心网互联，以便办公终端、业务楼终端、集团终端访问核心网络内的服务器。,智能化水泥工厂工业互联网架构-案例分享,智能化水泥工厂工业互联网的规划设计，为信息互联互通、业务流程的互联互通打下了坚实的基础，消除了信息孤岛的隐患，为数据创造价值，真正实现智能化水泥工厂的数字化、网络化、智能化迈出坚实的一步。 当然，真正实现还需要一个软环境-具有集中分布式系统架构平台的支撑，该平台需具有跨平台、易维

30、护、可集成、可扩展、分层设计、可配置的功能要求，支持集团平台和公司工厂平台可共同构建集中一体化的私有云平台，该系统平台全面必须支持与设备的互联互通；支持系统与系统之间的集成整合；支持集中扁平化的集团化管控需求，结合智能化水泥工厂工业互联网建设，真正实现业务数据的一体化，真正实现集团总部对各分公司工厂的实时监控，对系统平台的其它功能，在此不再赘述。,工业互联网+软件平台,智能化水泥工厂网络架构,Digital Twin：数字化双胞胎，是指以数字化方式拷贝一个物理对象，模拟对象在现实环境中的行为，对产品、制造过程乃至整个工厂进行虚拟仿真，从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率。基于云技术的平台解

31、决方案的出现，建立起了所有边缘都与云建立联系，开启了“全物联网”时代，感知无所不在、连接无所不在，数据就一定无所不在，使得“数字化双胞胎”概念进入了工业生产云平台解决方案。,智能化水泥工厂网络架构,西门子提出的“数字化双胞胎”模型概念的是，基于数字模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像，即“现实”与“虚拟”结合，“数字化双胞胎”包括“产品数字化双胞胎”、“生产工艺流程数字化双胞胎”和“设备数字化双胞胎”。目前中国制造业正处于转型升级的关键时期，通过物联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，使得中国制造竞争力得到大幅提升。未来，数字双胞胎也可结合物联网的数据采集、大数据处理和人工智能建模分析，实现对过去发生问题的诊断、当前状态的评估以及未来趋势的预测，并给予分析结果，模拟各种可能性，提供更全面的决策支持。Digital Twin是水泥行业智能制造下一步的发展方向，但是当前还是需要做好最基础的工作。,谢谢！,