智能工厂系统-参考

XXXXXXXXXXXXXXXXX智能化工厂系统（计算机专业）库号：部门项目主管：审核人：设计人：2018 年 12 月 14 日智能工厂系统1智能工厂概述1.1智能工厂介绍在当前智能制造概念弥漫全球的背景下，世界各国都将智能制造作为自己的国家战略。

《德国工业4.0》，《中国制造2025》都明确提出智能制造必将是未来制造业技术进步的发展方向。

中国《智能制造发展规划（2016-2020 年）》指出，智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，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、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

钢铁行业作为中国的传统行业，在经历了多年的自动化、信息化系的发展建设后，必将进入智能化时代。

智能工厂系统整体规划将基于最新的工业4.0理念，采用国际先进的设计标准和设计理念，对全厂的信息化系统进行整体规划，通过两化深度融合，建立精细高效的新管理模式，推动公司产品结构调整和产业链延伸，进而提升产品竞争力和市场影响力，实现可持续发展，打造新一代的智能钢铁厂。

智能工厂系统主要在利用工厂原有的从一级基础自动化，二级过程控制，三级制造执行，四级ERP，到五级决策支持的整体信息化体系架构的同时，结合BIM，移动互联，大数据智能算法等先进互联网技术，从全流程大数据质量管控、全生命周期数字化以及供应链互通互联等方面进一步优化补充，实现企业的智能制造。

1.2设计原则本系统方案将根据信息系统的设计规范和设备监控要求，充分结合当今的工业4.0和智慧工厂等智能制造企业的设计要求和设计原则，使得管理系统具有适用性、可靠性和可维护性等，本方案设计原则如下：（1）安全性和可靠性原则钢铁企业的生产运营有其自身固有的一些特点，对各项数据的实用性、安全性要求较高，各部门息息相关。

因此，具有高可靠性和强大有效的容错能力是系统设计的重要前提。

（2）可扩充性原则软硬件系统应满足不断优化、平滑升级的要求，具有可扩充性，以充分保护用户的利益。

（3）经济性原则在保证功能完整的前提下，按照合理、实用的原则选用新设备，努力降低工程建设投资。

（4）支持生产经营业务原则智能工厂系统应围绕公司的生产经营目标，以提高生产效率、提高产品质量、节能降耗为原则，进行系统和工程设计；以实现“物流、信息流、资金流三流合一”为目标，为公司生产、经营和管理决策提供所需的数据信息，实现信息资源共享。

（5）总体策划、分期实施的原则本着“总体策划、分期实施”的原则，对整个企业信息化进行总体设计，确保系统的完整性。

但在今后的实际建设过程中，可根据资金投入情况、应用系统重要性和紧迫性情况等，分若干个阶段进行。

（6）合规性原则遵循钢铁信息化方面的相关规定、要求、规范。

（7）与工艺设施建设同步的原则重要的信息系统应与工艺设施建设同步“设计、实施、投运”。

1.3设计范围（1）设计范围覆盖工程项目中的：铁前区、炼铁区、炼钢区、轧钢区和全厂公辅设施等。

（2）本方案包含所有重要的生产、经营业务，并将其固化在计算机应用系统中，实现公司生产、质量、成本管理一体化、生产过程管理计算机化，达到物流、信息流同步；展现公司生产、质量、成本等实时信息，帮助各级管理人员及时掌控公司生产、质量、成本状态。

1.4设计规范与规定⚫GB50396-2007《出入口控制系统工程技术规范》；⚫GB50373-2006《通信管道与通道工程技术规范》；⚫GB50174-2017《数据中心设计规范》；⚫YD/T5034-2005《数字集群通信工程设计暂行规定》；⚫YD/T1800-2008《信息安全运行管理系统总体结构》；⚫YD/T1402-2005《IP网间互联总体技术要求》；⚫GB50414-2007《钢铁冶金企业设计防火规范》。

⚫IEC 62443《工业过程测量、控制和自动化网络与系统信息安全》。

2智能工厂设计思路2.1智能工厂建设目标为积极响应国家“创新、协调、绿色、开放、共享”的五大发展理念，贯彻落实《中国制造2025》、《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》、《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》相关政策要求，结合钢铁企业自身面临的形势、生产现状、存在的问题，以及对未来发展规划需求，拟对其工艺流程、绿色环保、智能制造等方面进行全面优化升级改造，将企业打造成国内一流、绿色、智能的生产基地，实现质量与效益的双提升。

企业进行智能工厂建设后，从原料到产成品整条生产线实现调度集中管控，智能化扁平管理，生产组织简单高效，能源消耗和污染物排放全面稳定达标，产品质量稳定性和可靠性水平大幅提高，全工序吨钢成本下降，提高公司的竞争力。

智能工厂建设的目标如下：（1）通过企业信息化，引进先进管理模式，实现企业现代化管理。

（2）以精简高效的业务架构为基础、合理流畅的管理流程为导向，以规范先进的管理标准为依据，实现管理过程的高度规范化、科学化。

（3）实现精细化管理、规范化操作、准时化生产，实现生产经营活动全过程的动态实时可观、可控，提高企业的响应能力和应变能力，全方位提高企业整体的市场综合竞争力。

（4）通过企业信息系统的完善，逐步建立两化深度融合的“数字化智能工厂”。

2.2智能工厂整体设计理念基于“绿色、智能”的建设理念，按照《国家智能制造标准体系建设指南》的建设思路与目标，同时借鉴德国“工业 4.0”，美国“智能制造生态系统”的建设思路，对智能制造工厂进行信息化总体规划。

智能制造系统采用“一个中心、一张地图、一个平台”的整体设计理念。

图1—钢铁企业智能制造体系架构图一个中心：指提供企业信息化、智能化系统的基础支撑平台，包含企业的管控中心、云数据中心、网络中心。

管控中心实现企业主要生产运营业务的智能化调度管理，以管控中心的监控大屏幕，智能化的信息系统为载体，实现企业生产、能源、设备、物流等多种业务的扁平化、集中化的公司级管控。

云数据中心将充分利用云技术、虚拟化技术实现对智慧工厂信息化系统的硬件支撑，提供各智能化信息系统所需的服务器资源。

网络中心将实现对公司所有智能化系统网络的统一管理，保障公司整体信息网络、物联网的互联互通和安全可靠。

上述三个中心（管控中心、云中心、网络中心）最终将在公司级的管控中心大楼内实现合并统一为一个中心，该中心将作为公司日常生产运营的核心大脑所在，公司的管控调度人员将在此统筹管理整个公司的日常生产运营信息。

图2—智能工厂调度监控中心一张地图：是整个智能制造体系框架的基础，充分结合三维BIM 技术，建立和实际工厂同比例大小的三维数字化工厂地图，重点体现厂房建筑信息、设备信息、管网信息等内容，为构建最终的数字化运营管控平台奠定基础。

三维数字化工厂地图从企业的规划阶段开始筹建，贯穿规划、设计、施工建设、竣工交付、运维等整个生命周期，实现数字化全生命周期管理。

一张地图配合数字化工厂管理系统，实现动态的全流程作业管控，智能化设备运维管理等，有效提高企业管控和调度效率。

通过一张地图实现钢铁企业的全面数字化管理，包括工厂数字化、车间数字化、设备和管线数字化，通过打造与实际工厂相同的虚拟化工厂，实现全生命周期的工厂三维综合展示、全流程的生产管控、智能化的设备运维管理、智能化的管网安全监控管理、浸入式的操作培训和考核管理以及应急演练仿真管理等内容。

创新性的改善钢铁企业传统的工作方式，建立起资产管理新观念，有效的优化运营管理制度，提高事故处理效率。

图3—智能工厂运营管理平台一个平台：即建立公司级的生产、能源、物流、设备等主要业务的集中数字化运营管控平台，融合企业的各级信息化系统数据信息，以三维的数字化工厂地图为基础，作为公司级的管理看板为各级管理层提供企业重点的生产指标运营信息，是智慧工厂的运营管理核心。

该数字化平台将作为企业的全方位运营数据来源，整合提取经营、生产、能源、设备、物流等各业务数据，为构建企业的大数据管理和分析系统提供全方位的数据支撑。

图3—智能工厂运营管控平台2.3智能工厂系统体系架构基于“智能制造、大数据、互联网+”以及“集中、简单、直接、连续、流畅、高效”的原则，在企业战略地图和流程管理需求总体框架下，搭建起稳定可靠的设备控制系统、高度自动化的过程控制系统、连续高效的精益生产系统、集中统一的ERP系统、科学严谨的决策支持系统以及协同协作的网络办公系统，实现供产销一体化的计划体系、供产销一体化的执行体系、供产销一体化的跟踪体系、供产销一体化的平衡体系、互动快捷双赢的营销体系、至诚共赢进取的服务体系、动态高效透明的监控体系、科学精细严谨的决策体系。

（1）公司管理模式的要点1）适应集团运营管控的高效复合管控模式。

2）公司对核心业务单元实施集中管控的运营管控模式。

3）对核心业务单元按“公司－专业厂－作业区”三级设置管理架构，实施管理。

4）公司为生产经营管控中心；各专业厂为成本中心，主要负责执行生产计划，同时保证品种、产量、质量、成本、安全、设备运行等各项技术经济指标的实现。

5）建设与企业同步发展的信息化系统。

通过建设覆盖全公司各个领域的信息化系统，在公司各个领域管理模式推进的同时，配套实施公司信息系统，为公司现代化管理提供有效支撑手段。

（2）智能工厂系统总体架构智能工厂管理系统功能分为：第五级商务智能系统（L5）；第四级企业资源计划系统（L4）；第三级生产管理系统（L3）；第二级为过程控制系统（L2）；第一级为基础自动化系统（L1）。

图3-1 智能工厂系统总体功能架构图第五层为企业经营决策层，主要是企业决策支持系统，利用信息化的手段提取企业采购、销售以及生产经营的重要数据，为企业决策者提供支持；第四层为企业资源管理层，针对公司业务层面的管理，包括公司ERP、办公自动化OA，电子商务平台等，实现对研发、工艺、财务、成本、人事、资产、客户等信息处理；在现代企业管理理论的指导下，通过信息系统把先进的管理理念和方法固化下来，对企业的内、外部供应链进行系统、高效的整合和管理。

第三层为智能制造层，主要负责公司各个业务生产单元的制造执行全过程，从工厂接受产品订单至产品入库整个生产过程的管理，重点是生产管理，是企业信息化和过程自动化之间的核心衔接层。

第二层为过程控制层，是连接生产管理层和基础自动化层的关键控制层，主要实现计划管理、跟踪及数据采集、设定值计算、停机管理和质量管理等功能，是机组控制的有效手段。

第一层为基础自动化层，是直接面向设备的控制层，主要完成各机组的设定值设定、各项参数控制、数据采集、质量控制和设备诊断系统，可独立进行生产，是生产过程中的重要环节。

3服务器云平台及网络平台3.1服务器云平台随着智能工厂系统建设的深入发展，各项业务应用系统正在不断完善，由于业务应用系统的不同，依照传统做法，系统各自独立分散，服务器资源不能有效利用和共享，机房里逐渐摆满了各个时期和各个系统采购的不同应用系统服务器。