热轧厂智能化制造方案

图 3.1-1 热轧智能工厂功能架构图 3
广州番禺珠江钢管有限公司 3352热轧智能工厂技术方案
基于以上功能架构，结合 3352 热轧生产线实际，在不改变原有自动化系统设
计基础上，通过增加智能传感器、无人化装备、大数据云平台，及相关智能管控
软件，提高生产、质量、设备、产销等方面控制水平和智能决策能力，减少操作
3）通过工艺参数溯源、优化工艺匹配，实现产品性能不良品率降低 1%；通过 系统智能判定与分切，降低产品表面质量不良品率。提升工艺、质量、设备等智 能管控水平，在质量相关数据的全流程收集、挖掘基础上进行分析和决策，降低 产品不良品率。
4）通过通过高效电机、高效水泵的推广应用节约电能消耗。深度优化能源调 控，消除无效能耗，全面推广高效节能技术和节能设备应用，优化生产工艺，提 高能源利用率。
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1 项目概述 1.1 项目背景
智能制造是未来钢铁行业升级的重要推动力。以德国蒂森、日本新日铁、韩 国浦项为代表的国外先进钢铁企业在智能工厂的研究和实践上走在前列。他们认 为，钢铁企业的集成智慧制造是一种对包含所有工艺、制造过程、供应链进行集 中监控和管理的、具有附加智慧的、先进的制造方式。我国钢铁工业提出以工业 4.0 概念为指导，通过物联网、互联网、移动互联网、云计算、大数据及智能优化 模型技术等技术的应用，使钢铁制造领域内的资源、信息、物品和人之间相互关 联，形成“虚拟网络——实体物理相互映射的系统（CPS）”，最终实现包括智能制 造、智慧设备、智慧安全、智慧物流、智慧能源、智能机器人、智慧工作环境在 内的预测式智能制造系统。
1.2.2 智能制造技术 1）基于无线通信的移动互联技术 2）基于图像识别、射频识别的物料跟踪技术 3）基于 3D 扫描、激光定位的无人天车及智能库管技术 4）基于增强现实的虚拟工厂 5）融合工业大数据的新一代热轧工艺及过程控制模型 6）基于工业大数据分析的设备状态诊断技术 7）基于数据挖掘的全流程质量智能管控与溯源技术 8）柔性生产计划调度优化技术 9）基于仿真机知识库的产品智能设计技术 10）工艺流程及过程控制数字化仿真技术
5）通过缩短研发周期，开发高附加值新产品，提高核心产品盈利能力和市场 竞争能力；通过结合关键设备运行状态监控，优化检修模式，提高设备作业率， 同时降低备件消耗和设备故障停机时间；通过工艺提升和新技术引进，降低轧辊 消耗；通过质量智能管控，提高对原料、过程品和最终产品的质量跟踪，实现质 量预警和管控，大幅提高成材率和降低不良品率；通过能源管控，推广节能措施， 提高能源利用率；降低运营成本。
的虚拟化扩展架构。硬件服务器配置如表 3.2-1 所示。
表 3.2-1 硬件服务器配置
序号 项目 设备
数量 单位 部署
1
服务器 PC 服务器：
8
台 计算和存储资源池
Intel Xeon E7；4 颗 cpu；64GB 内存；
8T SATA 硬盘。
2
服务器 PC 服务器：
2
台 云平台监控网站、管
Intel Xeon E5；2 颗 cpu；32GB 内存；
15
掌上工厂
显示生产、质量、设备管理信息，推送重大事件信息
16
综合监控展示系统
3.2 智能化信息平台 智能工厂的智能化信息平台系统网络架构如图 3.2-1 所示。该平台包括：为
热轧自动化系统、数据采集系统、大数据平台、私有云平台、智能应用、外部访 问接口六大部分。其中数据采集系统和智能应用基于云平台实现，即采用服务器 虚拟化技术，在云平台的物理服务器上虚拟若干虚拟机，分配给数据采集系统和 智能应用，通过基于微软 Hyper-V 云平台解决方案，能有效利用硬件服务器资源， 并达到高效的容错和备份恢复能力。
经过十年的快速增长，中国钢铁产能遥遥领先，装备水平及技术指标步入国 际先进行列，但是在高端品种、先进流程、生产能耗及产品质量等方面仍与国际 领先水平有较大差距，原创性技术少。与此同时，由于产能严重过剩，环境急剧 恶化，使得钢铁企业在提升产品质量、节能减排方面面临巨大的压力，如何提升 核心企业竞争力并寻求企业转型升级的发展方向是摆在中国钢铁业面前的重要课 题。
2 项目建设的必要性 .................................................. 3 3 项目建设方案 ...................................................... 3
3.1 热轧智能工厂总体架构 ......................................... 3 3.2 智能化信息平台 ............................................... 4 3.3 车间无线网络系统 ............................................ 8 3.4 高级计划排产 ................................................ 10 3.5 质量分析与预测 .............................................. 13 3.6 产品开发平台 ................................................ 18 3.7 工序级成本分析 .............................................. 20 3.8 智慧能源管控系统 ............................................ 25 3.9 设备资产管理 ................................................ 29 3.10 关键设备监测 ............................................... 40 3.11 智能板坯库 ................................................. 43 3.12 智能钢卷库 ................................................. 48 3.13 智能磨辊间 ................................................. 53 3.14 虚拟工厂 .................................................. 57 3.15 产销一体化系统 ............................................. 66 3.16 掌上工厂 ................................................... 75 3.17 综合监控展示系统 ........................................... 86
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图 3.2-1 智能化信息平台 1
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3.2.1 虚拟化云平台
智能工厂中的 MES 及实时性要求不高的各类智能管控系统基于虚拟化服务器
的云平台进行部署，采用微软 Windows Server 2008 及以上版本的 Hyper-V 软件
1.2 项目目标 在 3352 热轧现有设计基础上，对设备进行升级改造、应用新技术，提升智能
化程度，提高经济技术指标，建成 3352 热轧智能工厂，形成一系列可示范、可复 制、可推广的智能制造技术。
1.2.1 技术经济目标 1）稳步推进新产品智能设计平台建设，精准识别客户需求，研发主导市场型
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运维人员，降低劳动强度，提高生产效率和产品质量。新增建设的智能化系统如
表 3.1-1 所示。
表 3.1-1 新建智能化系统
序号
名称
说明
1
智能化信息平台
虚拟服务器及大数据云平台
2
无线网络系统
用于天车通信、点巡检、远程监控
3
高级计划排产
生产计划自动质量一体化管理，质量预测及诊断
5
产品开发平台
新产品。利用智能化的新技术、新工具提升设计研发团队研发效率和对市场的掌 控能力，缩短产品研发周期。
2）通过无人天车、智能装备的应用，使部分工序实现无人化和少人化，实现 部分智能决策和管控功能，减少人工参与，提高劳产率；智能仓储和生产计划柔 性动态优化技术相结合，加快物流周转速度，完善客户营销服务平台的建设和运 用，实现订单即时响应。通过对工厂柔性生产关键支撑技术的研究和应用推广， 自动化、信息化深度融合，装备和管理智能化水平大幅度提升，提高生产效率整 体。
广州番禺珠江钢管有限公司 3352 热轧厂
智能制造方案
中冶赛迪电气技术有限公司 二○一六年十一月
广州番禺珠江钢管有限公司 3352热轧厂智能制造方案
目录
1 项目概述 .......................................................... 1 1.1 项目背景 ..................................................... 1 1.2 项目目标 ..................................................... 1 1.3 项目范围 ..................................................... 3
实现基于服务器虚拟化的云平台，微软 Hyper-V 虚拟化云平台解决方案的技术优
势有： 64 位高性能体系结构支持、支持 32 位和 64 位的多种不同服务器平台操
作系统如 Windows、Linux 等操作系统、支持对称多处理器（SMP）支持、支持虚