工业4.0电厂智能数字管控平台
工业4.0智能化工厂
浅析工业4.0和智能化工厂所谓工业4.0是基于工业发展的不同阶段作出的划分。
按照目前的共识，工业1.0是蒸汽机时代，工业2.0是电气化时代，工业3.0是信息化时代，工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。
工业化4.0主题：1、智能工厂:重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现;2、智能生产:主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;3、智能物流:主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
工业4.0驱动新一轮工业革命，核心特征是互联。
互联网技术降低了产销之间的信息不对称，加速两者之间的相互联系和反馈，因此，催生出消费者驱动的商业模式，而工业4.0是实现这一模式关键环节。
工业4.0代表了“互联网+制造业”的智能生产，孕育大量的新型商业模式，真正能够实现“C2B2C”的商业模式。
智慧工厂是指集合多种自动化硬件设备、MES（生产执行系统）、ERP（生产管理系统）、QMS（品质管理系统）、SCM（物流管理系统）等众多强大软硬件集成的管理控制平台。
实现管理信息系统与现场设备的无缝对接，真正使生产设备自动化。
智慧工厂管理平台集合“排产”与“生产调度”、在线质量控制、车间物料规划与控制、生产过程追溯、可视化过程监控和生产状态分析等功能于一身，通过实现高度的自动化和信息化，打造智慧工厂，达到成本削减、生产效能提升和品质保证的目的。
智慧工厂管理平台为企业带来的六大优势：1、生产效率成倍提升：对生产信息的智能化分析和跟踪，不断挖掘设备以及作业潜能，提高生产效率，持续改善管理目标。
2、产品品质的持续改善：实时采集生产信息、记录生产数据、管控生产过程、全面监控生产流程、关注生产品质，事后分析持续改善产品品质。
工业4.0智能制造方案及流程图
工业4.0时代的智能制造方案这是笔者一同参加“工业4.0高峰论坛”并发言的陈志成博士做的演讲，转载到本人博客，以便需要了解工业4.0的朋友参考。
陈志成：中国人工智能学会基础专业委员会常务委员、中国通信学会云计算专家委员会委员、北京格分维科技有限公司总经理我原来在高校工作了一段时间，是教师，担任计算机学科方面的负责人，现在创办一个公司，做人工智能方面的工作。
我从学校出来，有一些背景因素，很多教授、院士，他们做了很多很好的理论研究，但是我们的产学研做的并不是想象中的那么好，企业很难把人工智能中比较超前的理论运用起来。
很多老师聊天说，人工智能是不是要死亡了，是不是真的不行了，没有什么用途了，离我们生活太遥远了。
我创办企业的想法，是希望将课本上的一些理论，变成日常生活当中可以用的一些产品，不管是小的产品也好，大的产品也好。
也许这也是一种情怀，大家都想做一些事情，而我想做人工智能。
我的演讲分为四部分内容：第一，介绍工业4.0的本质，我认为工业4.0的本质是智能制造，目前对于工业4.0的理解各种各样，但是大体而言，还是依据德国的提法来理解。
2011年至2013年，德国针对工业4.0给出了一些资料，总体思路还是智能制造的概念。
前面说人工智能要死亡了，可是现在机会来了，人工智能可能会有大发展了。
第二点介绍我们现在正在做的事情，就是制造企业的机联网，主要是指机器设备的联网，及其管理控制。
第三点讲基于机联网之上的云计算服务，以及相关的研究课题。
最后跟大家分享一个能源大数据系统的案例。
工业4.0的本质是智能制造智能时代已经来临，五年之前，老师们在讨论人工智能怎么发展，原中国人工智能学会理事长钟义信老师、何华灿老师等也都在讨论。
人类社会的发展经历了三个阶段，第一个阶段是农业社会，人类劳动工具以简单的镰刀、锄头为主。
第二个阶段是工业社会，也就是动力机车时代，以蒸汽机、机床为代表的时代。
第三个阶段是信息社会，网络时代到来了，电话、电灯、电视，现在的互联网、通信网，这就是目前的信息社会。
智慧工厂MES一体化管控平台解决方案
某新能源企业数字化转型项目
解决方案
引入智慧工厂MES一体化管控平台，实现从需求分析、研发设计、生产计划到销售跟踪的全流程数字化管理。同时，采用人工智能技术进行数据分析和优化。
成果
数字化转型使得该新能源企业提高了研发效率，缩短了产品上市时间，优化了生产流程，提高了产品质量和客户满意度。
项目背景
01
某高端装备制造企业为了提高生产效率和产品质量，降低制造成本，决定建设智能工厂。
一体化原则
平台功能模块化设计，各模块相对独立，可根据实际需求灵活配置和扩展。
模块化原则
支持多种协议和标准，可与第三方系统无缝集成，提升整体管控效率。
开放性原则
架构设计原则
架构组成及功能模块
包括网络、服务器、存储等硬件设施，为平台提供稳定、高效的运行环境。
基础设施层
通过多种协议和接口，实时采集生产现场的各类数据，包括设备运行状态、生产过程数据等。
提供全面的用户培训和持续的技术支持，确保用户能够快速上手并充分利用系统的功能。
良好的沟通与协调
建立良好的沟通机制和协调渠道，确保项目团队成员之间的信息共享和协调配合。
项目实施效果保障措施
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智慧工厂MES一体化管控平台解决方案成功案例
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项目背景
某制造企业为了提升生产效率和质量，决定升级原有生产管理系统，引入智慧工厂MES一体化管控平台。
行业应用前景
提高生产效率
通过智慧工厂MES一体化管控平台，企业可以进一步提高生产效率和管理效率，降低成本和提高市场竞争力。
企业持续优化改进方向
实现全面数字化
企业可以通过智慧工厂MES一体化管控平台，实现工厂的全面数字化管理和智能化控制，提高企业的数字化转型和升级。
工业大数据生产管控一体化平台方案 V2
对常见的异常情况进行分类和总结， 制定相应的处理预案。
加强与供应商、客户的沟通与协作， 共同应对异常情况对生产的影响。
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质量追溯与防伪防窜货系统建设
质量追溯体系建设方案
确立追溯标准与流程
制定完善的质量追溯标准和流程，明确追溯信息的内容、格式和采集方式。
数据采集与整合
通过物联网技术，实时采集生产现场的数据，包括原料信息、生产工艺参数、 质检结果等，并将其整合到追溯系统中。
故障预警和远程诊断功能开发
故障预警模型构建
基于历史数据和机器学习算法，构 建故障预警模型，实现对设备故障
的提前预警。
远程诊断技术支持
通过远程监控中心，专家可以对设 备进行远程诊断，及时定位故障原
因，提出解决方案。
故障处理流程优化
建立完善的故障处理流程，提高故 障处理的效率和准确性，减少因设
备故障带来的生产损失。
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设备远程监控与维护支持服务
设备状态实时监测技术实现
数据采集技术
通过传感器、物联网技术等手段，实时采集设备的运行状态数据，包 括温度、压力、转速等关键指标。
数据传输技术
利用无线通讯技术，将采集到的设备数据实时传输到远程监控中心， 确保数据的及时性和准确性。
数据处理技术
对采集到的数据进行清洗、整理和分析，提取出反映设备状态的特征 参数，为后续的故障预警和远程诊断提供数据支持。
追溯信息可视化
为消费者提供便捷的追溯信息查询服务，通过扫描产品上的二维码或条形码， 即可查看产品的详细信息，包括生产日期、生产批次、质检报告等。
防伪防窜货技术手段探讨
防伪码技术
为每个产品分配唯一的防伪码， 消费者可通过官方渠道验证防伪 码的真伪，从而确保购买到正品
《中国制造2025》下的大数据与工业4.0思考
2018年新疆有色金属DOI：10.16206/ki.65-1136/tg.2018.增刊.038《中国制造2025》下的大数据与工业4.0思考陈倪伟（西部黄金伊犁有限责任公司伊犁835000）摘要所谓的工业四代（Industry4.0）是指利用物联信息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。
大数据可广泛应用于企业整个生产过程，本文将按照企业生产过程的研发设计、供应链、生产制造、营销与服务环节，对工业4.0和大数据的应用场景及其应用进行探讨。
关键词工业4.0大数据结合应用技术基础中国制造2025《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持"市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作"的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。
“工业4.0”的本质就是实现工业互联网，即将虚拟网络与实体连接，形成更具有效率的生产系统。
让传统行业通过互联网、大数据分析等，将优势发挥出来。
1什么是“工业4.0”？“工业4.0”是德国政府提出的一个高科技战略计划，旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
其技术基础是网络实体系统及物联网。
“工业4.0”是的一个发展的概念、是一个动态的概念，“工业4.0”是一个理解未来信息技术与工业融合发展的多棱镜，站在不同的角度会有不同的理解，“工业4.0”是互联，是集成，是数据，是创新，是服务，是转型；“工业4.0”是CPS，是智能工厂，是智能制造；“工业4.0”是国家战略，是企业行为。
但从根本上来讲，“工业4.0”是一种在信息技术发展到新阶段产生的新的工业发展模式。
工业4.0
面向机床的APP 信息物理生产系统
工业4.0的核心
信息物理系统就是把物理设备连接到互联网上，让物理设 备具有计算、通信、精确控制（3C）、远程协调和自我管 理的功能，实现虚拟网络世界和现实物理世界的融合。
信息物理系统（Cyber-Physical Systems，简称C P S ）
作为计算进程和物理进程的统一体， 是集计算、通信与控 制于一体的下一代智能系统。CPS是在环境感知的基础上， 深度融合了计算通信和控制能力的可控、可信、可扩展的 网络化信息物理系统，通过计算进程和物理进程相互影响 的反馈循环机制实现深度融合和实时交互来增加或扩展新 的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制 物理实体，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的 方式。CPS也是一个分布式的异构系统，不仅包含了许多结 构和功能各异的子系统，而且这些子系统可以分布在不同 的地理空间内。CPS具有自适应性、自主性、高效性、功能 性、可靠性、安全性等特点和要求。
无线感测技术
工业通信无线化
2.智能工厂的建立
要素3：经济环境 商业模式 服务内容 企业管理软件
要素2：真实环境 机器对机器 资源利用效益 网络基础设施
要素1：智能化工厂
操作性网络 （内部外部全球） 要素4:人的因素 人机交互 验收与安全 数据与隐私保护 教育与培训 法律条款
要素5：技术因素 系统工程 通信技术 智能工程 智能生产 技术安全
1.智能工厂以数字化与智能制造技术向如下发展：
(1) 建模与仿真使产品设计日趋智能化 (2) 以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日 趋广泛 (3) 全球供应链管理创新加速 (4) 智能服务业模式加速形成
建模与仿真 工业机器人 智能服务 全球供应链
中国制造2025与工业4.0介绍
▪ 8、中国周边的形式导致中国能与邻邦在科研、管理、人才方面的 交流十分有限。
▪ 9 、互联网发展迅速，工业4.0借“电子商务”弯道超车！
“中国制造的问题”
▪ TPM: TotalProductiveManagement 全面生产维护
▪ BTO: BUILD TO ORDER 面向订单生产
▪ BOM: Bill of Material 物料清单
▪ SOP: Standard Operation Procedure 标准作业程序
企业为什么需要MES
▪ 制造企业关心三个问题“生产什么？，生产多少？如何生 产？”
▪ MES: manufacturing execution system 制造执行系统 工厂制造
▪ SPC: Statistical Process Control 统计过程控制 产品质量
▪ OEE: Overall Equipment Effectiveness 全局设备效率 生产设备产能
▪ WMS: Warehouse Management System 仓库管理系统 仓库物流
信息化管理系统——内容
aron.3000@tom.co m
企业经营管理系统 用途：面向 “供需链”的管理和优化。通过对 “人流、 物流、资金流”的整合，以财务控制为核心，实现企业 业务的协同和增值。 内容：包括企业资源规划管理系统（ERP）、客户关系管 理系统（CRM）、供应链管理系统（SCM)、高级计划系 统（APS)、 在线联机分析系统（OLAP)、业务信息智能 系统（BI)、电子商务（B2C/B2B)等等。
电厂燃料智能化管控平台建设
1. 智能煤场系统 2. 智能采制化系统 3. 智能诊断系统 4. 智能掺配混烧系统
电厂级燃料智能化管控平台
电厂级燃料电智厂能大 化管燃控料（全不流含程硬优件化设系备统）设计概念
采购平台
库存平台
成本分析平台
堆取平台
采购策略 煤种品质分析 燃煤成本利润计算
库存量优化 进煤计划
远程智能操控系统（现场无人值守）
在远程集中控制的基础上，我们设计了斗轮机远程智能操控系统：以虚拟现实（VR）技术 实现远程操控斗轮机，通过智能分析优化提高斗轮机的运行效率，降低厂用电率。该系统 不但可以解决远程集中控制盲点较多的问题，还可以解决远程自动控制（无人值守）适应 性较低的问题（远程智能操控系统可以适用于所有的煤场环境）。
电厂级燃料智能化管控平台
4D煤场地图
1. 实时，随时掌握； 2. 4D，动态变化； 3. 缩放，自由展示；
4. 信息，完全整合； 5. 体验，无时延响应。
技术特色
电厂级燃料智能化管控平台
② 智能堆取决策
首先，根据电厂实际情况和需要将煤场划分为若干区域，煤场的每个区域存放固定的 一个矿或者几个矿的来煤。对于来煤单位多而煤场较小的单位，实施分区管理；然后， 根据机组负荷和安全性、经济性、环保性需要，按煤种、煤质、来料时间、堆存时间 等配煤掺烧和煤场管理的要求，提供最优堆、取煤方案。从而为最后的智能掺配混烧 系统提供准确的依据。
煤场4D地图
单煤成本分析 混煤成本分析
成本总览
堆料决策 堆料记录 取料决策 取料记录
配煤平台
智能配煤决策 配煤知识库 周配煤规划
配煤人工决策
燃烧优化平台
煤仓动态监视 锅炉燃烧判别 燃烧优化策略 掺烧智能评价 全程能耗评估
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TOBTO工业4.0电厂
智能数字管控平台
（电厂智能管控平台示意图）
1、互联网技术和互联网思维：开放、平等、合作、共盈、高效。
可以通过互联网管理上下游产业链、供应链。
2、大数据存储技术和数据整理挖掘技术：在线系统SIS数据、原始数据、维修数据、技改数据、点检数据、运行数据、如何有机关联，有效挖掘，实时应用。
3、物联网技术：在线测量、在线控制、在线标识、货物的原始产地、批次记录、运输环节管理、维修过程和维修结果记录等。
4、无线局域网、移动互联网技术：无线WIFI、蓝牙、3G、4G、GPS，实现人、机、物、环、管，实时为一个有机的管控系统。
5、云计算（云存储、云理念）：厂、分公司、集团、行业、数据共享。
分散云、集散云、共享云。
6、检测技术：系统集成多重检测功能，测振、测温、噪声、超声、
红外热像、照片、录像、观察、化验、试验、工程测量等。
7、软件工厂平台：全球最先进的软件平台构架技术，支持平台配置、功能配置、流程配置、智能表单、可跨平台语言开发。