系統整體架構


近日,由中冶京誠工程技術有限公司旗下的北京京誠鼎宇管理系統有限公司和黑龍江紫金銅業公司攜手打造的有色金屬銅冶煉數字孿生工廠項目正式上線運行。該項目是中冶京誠新一代冶金智能制造整體解決方案在有色金屬加工領域的全面落地,標志著中冶京誠數字孿生工廠建設水平邁上了一個新的臺階。

秉承“一個中心、一張地圖、一個平臺”的整體設計理念,以“質量、成本、綠色、智能”為目標,中冶京誠攜手黑龍江紫金銅業共同打造有色金屬銅冶煉行業的數字化工廠標桿。該項目全面覆蓋企業的生產管理、能源管理、物流管理、設備管理、成本管理、質量管理等全公司的各項生產經營業務范圍。


數字化工廠工藝流程展示

先進技術締造高效運營

伴隨著制造業轉型升級的大潮,數字化工廠逐漸成為國內外制造企業關注的重點。經過多年發展,業內已經達成共識:要實現智能制造,首先要打造數字化工廠平臺,實現企業數字化轉型。

數字孿生工廠

黑龍江紫金銅業數字化工廠的建設以工廠數字化設計為基礎,結合BIM技術,GIS技術,無人機航拍技術,激光掃描技術等打造出虛擬的三維數字化靜態工廠,即一張地圖。整體建模范圍包含工廠的廠房建筑、道路設施、能源管線(地下管線、綜合管廊管線、架空橋架管線)、主要工藝設備等信息,覆蓋熔煉分廠、電解分廠、制酸分廠、動力分廠、渣選分廠等整個生產工藝流程。


數字化工廠BI分析看板

以數字化編碼體系為基礎,通過工業互聯網、物聯網技術系統全面集成企業從設計、交付到生產運營、運維全生命周期數據,包括企業的生產調度信息、能源平衡監控和報警信息、設備運行報警以及維護保養信息、物流信息、環保信息、人員定位信息、視頻安防信息等,打造出與實體工廠完全一致的數字孿生工廠,為企業各級運營管理部門提供全方位的服務,實現工廠全生命周期管理。

一體化生產管控

基于數字孿生的一體化管理平臺集成企業運營數據,有效消除信息化系統的信息孤島,為實現跨業務、跨系統的智能調度和應急聯動提供了可能,工藝、生產、設備運維等多個部門協同運作,大大提高了管理效率。例如:當平臺接收到某個故障報警信號時,可通過報警設備名稱,快速的在三維平臺上進行場景切換,對故障設備進行定位,自動切換顯示對應視頻監控、設備運行參數、相關的運維標準,同時向設備責任人提示處理措施和處理步驟。如有必要可隨時在系統中查閱該設備的設計圖紙、操作和維護說明書,實現快速故障響應處理,同時智能分析該設備停機后對公司能源供應、生產計劃執行造成的影響,提醒公司管控中心調度人員快速做出響應。通過數字化工廠平臺的跨系統聯動,企業的調度反應能力可得到大幅提高,充分體現了一個中心的集中管控優勢。

生產過程數字孿生

數字化工廠平臺根據企業各類產品的生產計劃,設備檢修計劃,以及產品原料配比,作業率、電流密度、殘極率等生產工藝參數,自動生成熔煉、電解、制酸等各分廠的生產計劃,詳細包含各分廠的日作業計劃、原料需求計劃、電解出裝槽計劃等,指導各分廠提前進行生產準備。

在計劃執行實際過程中,可根據每日的實際生產情況動態的進行超產量、欠產量統計分析計算,并根據超產欠產情況,動態調整原料配比、給料速度、電流密度等工藝參數,從而實現生產計劃的調整,協助各分廠有效達成月度產量目標,并在工藝參數允許的前提下,盡可能提高產品產量。據2020年上半年統計,生產效率提高了11%,提前20天完成半年生產任務,大幅提高了企業的生產效率。

數字孿生工廠結合AR/VR技術,可實現虛擬化生產,虛擬化巡檢,打造企業的AR工廠,結合5G技術未來可以實現遠程生產指導,遠程專家診斷。

設備運維數字孿生

數字化工廠平臺可全方位的提升設備運維的效率,以設備編碼為核心,通過設備三維模型全面集成設備的設計、運行信息,跟蹤記錄設備的啟停機記錄、實際運行壽命和相關的維護保養記錄。對于生產線的重要設備,數字化工廠平臺可實現設備零部件級的管理,協助設備運維人員快速了解設備的內部構造,如需對設備進行下線裝配或更換個別零部件時,可借助數字化平臺以及VR和AR虛擬現實設備在數字化平臺中實現虛擬操作和虛擬裝配,提高實際運維操作的準確性及運維效率。

可視化安全管理

此外,數字工廠平臺集成了人員定位技術、物流車輛定位技術,實現對進入廠區的員工和車輛進行全程安全監控,對進入工廠和車間等危險作業區的員工進行實時定位跟蹤,了解車間內的員工信息概況,如出現安全隱患時,可通過數字化平臺“一鍵式”通知現場員工進行及時處理或逃離。現場員工如遇到緊急情況可借助定位卡進行一鍵SOS報警,報警人員可在數字化平臺中進行聲光警示,提醒管控中心調度人員及時安排處理措施。

智能化決策支持

數字化工廠通過對工廠全壽命、生產全過程數據集成,對企業各級管理者提供智能決策支持看板,通過各種趨勢圖、儀表盤直觀的展示企業的各種關鍵生產指標數據,根據管控的級別分為公司級看板和分廠級看板,協助各級管理人員和管控中心調度動態掌控企業的生產計劃、質量、產量、成本、設備健康、環保排放等全面信息,全面把控各種經營情況,提升管理效率。

數字孿生奠定智能未來

數字化工廠成功上線運行標志著黑龍江紫金銅業的整體智能工廠的規劃和建設已經初見成效。未來,中冶京誠和黑龍江紫金銅業將繼續深入合作,依托數字孿生工廠平臺,全面融合熔煉數模技術和大數據人工智能技術,全面深化數字工廠在設備運行診斷、生產模擬仿真方向的應用,為最終建設有色金屬智能工廠攜手奮進,共創未來。  (中冶京誠 供稿)