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(chǎn)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(chǎn)的發(fā)展歷程自焙槽小型預焙槽大型預焙槽鋁電解生產(chǎn)V1.0鋁電解生產(chǎn)V2.0鋁電解生產(chǎn)V3.0在世界潮流和國家推動下，鋁電解生產(chǎn)正步入鋁電解生產(chǎn)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(tǒng)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(nèi)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(shù)據(jù)分析模型的生產(chǎn)調(diào)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(chǎn)作業(yè)管理標準配方優(yōu)化 參數(shù)優(yōu)化 設計優(yōu)化 數(shù)據(jù)挖掘 指標對標服務咨詢 成本分析 設備狀態(tài)監(jiān)視 BI數(shù)據(jù)標準應用層MES EMS ERP 協(xié)同管理 協(xié)同設計與分析仿真 網(wǎng)絡化控制系統(tǒng) 供應鏈管理系統(tǒng) 生產(chǎn)調(diào)度模型管理能源管理體系供應鏈聯(lián)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(tǒng) 控制層數(shù)據(jù)層企業(yè)安全生產(chǎn)標準和規(guī)范綜合成本優(yōu)化策略模型云平臺/數(shù)據(jù)中心企業(yè)KPI提取 數(shù)據(jù)安全數(shù)據(jù)存儲 容器管理 企業(yè)數(shù)據(jù)匯聚 數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng) 移動互聯(lián)網(wǎng) WIFi Zigbee 衛(wèi)星網(wǎng) 操作指導模型感知層生產(chǎn)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(lián)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(chǎn)裝備 輔助智能生產(chǎn)裝備 智能基建裝備- 國內(nèi)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(tǒng)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(xié)同能力與裝備和工序控制水平網(wǎng)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(shù)據(jù)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(zhì)量 管控檢一體化造管理系統(tǒng)業(yè)與維護裝備 支持與服務監(jiān)視與預警移動數(shù)字助手供應鏈管理SCM運營管理系統(tǒng)數(shù)字電解槽智能裝備或機器人數(shù)據(jù)中心制造執(zhí)行系統(tǒng)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(chǎn)價值創(chuàng)造 商業(yè)模式制造服務生產(chǎn)重組形成以數(shù)據(jù)、模型和標準化為基礎的新生產(chǎn)方式、新產(chǎn)業(yè)形態(tài)、新商業(yè)模式、新經(jīng)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(chǎn)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(tǒng)工程實現(xiàn)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(shù)據(jù)處理操作空間限制的運動機構實現(xiàn)多變量解耦與尋優(yōu)控制基于數(shù)據(jù)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(xiàn)代機構網(wǎng)絡技術傳感技術建立云平臺與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策管理技術多技術、多學科融合實現(xiàn)生產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)低成本和高易用性。產(chǎn)品個性化需求、市場快速變化等因素，要求生產(chǎn)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(wǎng)絡支持全局人人、人機、機機協(xié)同工作協(xié)同裝備管控安環(huán)決策服務的人人協(xié)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(nèi)生產(chǎn)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(chǎn)與運營決策遠程診斷與問題處理互聯(lián)網(wǎng) 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(wǎng)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(tǒng)開發(fā)創(chuàng)新生產(chǎn)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(shù)字化 “制造+互聯(lián)網(wǎng)”生產(chǎn)模式 物理系統(tǒng)的優(yōu)化重組 物理個體間的泛在互聯(lián) 物理個體智能的持續(xù)進化 物理個體間的協(xié)同工作 基于數(shù)據(jù)和模型驅動的管控 數(shù)據(jù)管理 網(wǎng)絡基礎設施 過程與安環(huán)視頻監(jiān)視 信息系統(tǒng)智能制造基礎新需求信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical System,

8、 CPS），實現(xiàn)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(shù)字集成1、對實施鋁電解智能制造的認識主要認識（六）：數(shù)據(jù)、模型和智能裝備是智能制造的核心要素網(wǎng)絡基礎設施- 電流、成分等過程數(shù)據(jù)- 生產(chǎn)過程監(jiān)視數(shù)據(jù)- 數(shù)據(jù)標準化- 數(shù)據(jù)管理- 數(shù)據(jù)安全- 數(shù)據(jù)可視化- - 多變量解耦與尋優(yōu)模型- 調(diào)度、排產(chǎn)等管理模型- 換極、出鋁等管理模型- 質(zhì)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(chǎn)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(shù)字助手- 筑爐等施工機器- 巡檢機器人- 數(shù)據(jù)反應過程變化，模型體現(xiàn)科學管控，裝備實現(xiàn)標準化高效低強度

9、生產(chǎn)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(chǎn)經(jīng)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(xié)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(zhì)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(lián)網(wǎng)”生產(chǎn)經(jīng)營模式- 扁平化、專業(yè)化生產(chǎn)組織- 生產(chǎn)全過程高度數(shù)字化與精確感知- 泛在物聯(lián)管理技術控制技術- 信息全面、及時、準確共享- 大數(shù)據(jù)管理與安全新一代信息技術- 基于數(shù)據(jù)與模型驅動的精準管控、原鋁生產(chǎn)裝備技術智慧決策、安全預警- 質(zhì)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(xié)同工作- 生產(chǎn)、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(chǎn)原鋁，安全環(huán)保生產(chǎn)，提高勞動生產(chǎn)

11、率，降低勞動強度，延長設備壽命，質(zhì)量控制與質(zhì)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(nèi)容生產(chǎn)模式與質(zhì)量安全環(huán)保體系設計數(shù)據(jù)標準化與知識工程模型庫 數(shù)據(jù)庫 知識庫決策分析 尋優(yōu)控制方法庫 規(guī)則庫 案例庫數(shù)據(jù)與模型驅動系統(tǒng)流程管理健康分析質(zhì)量控制數(shù)據(jù)管理與端管云平臺數(shù)據(jù)處理生產(chǎn)總線數(shù)據(jù)存儲無線網(wǎng)計算能力數(shù)據(jù)安全網(wǎng)絡設施與泛在物聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)辦公網(wǎng)生產(chǎn)過程 人員和設備在線檢測 位置檢測設備運行 生產(chǎn)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(chǎn)過程預警報警駕駛艙大 數(shù)據(jù)主題屏幕 搜索生產(chǎn)過程檢測與監(jiān)視智能裝備數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)”端管云平臺和標準化、扁平階段一：SMSmart Manufacture化、專業(yè)化生產(chǎn)體系，提高制造服務、精益生產(chǎn)水平和機器化程度，實現(xiàn)按訂單生產(chǎn)、全生命周期管控與生產(chǎn)機器化、自動化、智能化建立基于網(wǎng)絡和移動終端支持的人人協(xié)同工作平臺，提高關鍵裝備與工序控制水平，實現(xiàn)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(chǎn)新模式，提高在線檢測能力，強化裝備應用，實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)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(xiàn)網(wǎng)絡協(xié)同工作鋁電解企業(yè)現(xiàn)有自動化、信息化、裝備基礎優(yōu)化業(yè)務流程 檢測系統(tǒng)數(shù) 控制系統(tǒng)改和生產(chǎn)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(wǎng) 以太網(wǎng)計算能力 數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)處理互聯(lián)網(wǎng) 多協(xié)議融合資源配置 數(shù)據(jù)安全駕駛艙 視頻監(jiān)視實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(shù)字化與柔性制造能力SM應用基礎生產(chǎn)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(chǎn)安環(huán)預警與報警提升數(shù)字化、自動化水平主要任務端管云

14、架構 多源數(shù)據(jù)融與云平臺 合與管理大數(shù)據(jù)安全 數(shù)據(jù)處理與實現(xiàn)大數(shù)據(jù)管數(shù)據(jù)分析理和制造服務與秘密保護按訂單生產(chǎn) 資源約束和柔性制造 沖突解決設備健康分 質(zhì)量控制與基于數(shù)據(jù)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(xiàn)網(wǎng)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(xiàn)柔性管控與資源配置計劃與調(diào)度 與全局協(xié)調(diào) 一體化管控機機協(xié)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(xié)調(diào)大眾創(chuàng)新與 全局動態(tài)成果產(chǎn)業(yè)化 規(guī)劃決策建立“制造+

15、互聯(lián)網(wǎng)”新模式數(shù)據(jù)全生命 設計施工運周期管理 行全局管理設備健康與 質(zhì)量控制實現(xiàn)全生命周期管理與控制安環(huán)預警與追溯數(shù)字電解槽 過程快檢裝備筑爐機器人 智能天車機器生產(chǎn)維護運維、質(zhì)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(chǎn)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(xié)同工作模式基于新型生產(chǎn)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(shù)字助手與信息及時共享面向精細化協(xié)作的主動式問題推送與監(jiān)督追溯管理機制網(wǎng)路支持

16、協(xié)同工作沖突發(fā)現(xiàn)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(chǎn)模式設計按訂單生產(chǎn)的多目標決策技術基于生產(chǎn)能力與庫存約束的銷售利潤最大化模型供應鏈聯(lián)動生產(chǎn)集成管理與調(diào)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(shù)據(jù)中心建設大數(shù)據(jù)安全與與商業(yè)秘密保護大數(shù)據(jù)可視化與主題搜索大數(shù)據(jù)處理與分析分布式數(shù)據(jù)管理智能接口實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合與大數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)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(wǎng)絡工業(yè)總線網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)音視頻傳輸網(wǎng)無線傳輸網(wǎng)3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題建立鋁電解生產(chǎn)管控模型資源約束與沖突解決的

17、排產(chǎn)與調(diào)度方法安全和環(huán)境預測、分析與報警管控模型基于產(chǎn)品自動檢測的質(zhì)量評估模型故障診斷與維護模型生產(chǎn)工況預判和制造操作作業(yè)指導生產(chǎn)過程與設備的全生命周期管理多參數(shù)尋優(yōu)控制作業(yè)質(zhì)量評價模型供應鏈聯(lián)動生產(chǎn)集成管理與調(diào)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(jīng)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(chǎn)品成分等快速檢測與質(zhì)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(lián)網(wǎng)水電氣在線檢測與數(shù)據(jù)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(xiàn)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(tǒng)與控制技術3、實施鋁電解智能制造的關鍵問題實現(xiàn)安全環(huán)保、生產(chǎn)運維、質(zhì)量預警與報警特征提取與分析信息采集人員違規(guī) 生產(chǎn)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