駱祎｜文

本文以陽(yáng)新弘盛銅業(yè)有限公司400kt/a 高純陰極銅生產(chǎn)新建項(xiàng)目為例進(jìn)行分析，闡述該智能工廠建設(shè)過程。從實(shí)施經(jīng)驗(yàn)分析了在智能工廠項(xiàng)目建設(shè)中的關(guān)鍵點(diǎn)，以期對(duì)國(guó)內(nèi)其他企業(yè)智能工廠的建設(shè)提供有價(jià)值的參考借鑒意義。

陽(yáng)新弘盛銅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“弘盛銅業(yè)”）400kt/a高純陰極銅生產(chǎn)新建項(xiàng)目是中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)有色集團(tuán)”）積極響應(yīng)黨中央號(hào)召，落實(shí)習(xí)近平總書記支持湖北省疫后重振的重點(diǎn)項(xiàng)目，是央企和地方政府合作的典范工程，是中國(guó)有色集團(tuán)實(shí)施“1+4”發(fā)展戰(zhàn)略、踐行黨的二十大精神的獻(xiàn)禮工程，是中色大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司實(shí)現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展的壓艙石項(xiàng)目。

建設(shè)目標(biāo)

中國(guó)有色集團(tuán)中色大冶弘盛銅業(yè)40 萬(wàn)噸高純陰極銅清潔生產(chǎn)項(xiàng)目圍繞《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》和《中國(guó)制造2025》加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展需求，同時(shí)貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院國(guó)資委《關(guān)于加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》的要求，參照《有色金屬行業(yè)智能冶煉工廠的建設(shè)指南》，以建成“綠色、智能、效益的標(biāo)桿工廠”的工作要求為目標(biāo)，打造出全要素、全流程的智能化銅冶煉工廠。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)信息數(shù)字化、業(yè)務(wù)管理可視化、價(jià)值挖掘持續(xù)化。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)方面，按照智能工廠建設(shè)指南進(jìn)行整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，搭建企業(yè)私有云及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，承載生產(chǎn)管理、業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工等諸多模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用，為智能應(yīng)用提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、智能決策等功能，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率、降低成本，并推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

整合企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流、信息流，以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以成本控制為核心，加強(qiáng)產(chǎn)品工藝的改造和創(chuàng)新，建立面向生產(chǎn)流程、管理流程的智能化業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化支撐下的協(xié)同優(yōu)、管理優(yōu)與決策優(yōu)，不斷推動(dòng)生產(chǎn)管理的優(yōu)化提升，持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值。

總體架構(gòu)

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)面向弘盛銅業(yè)全流程（火冶、制酸、電解、渣選以及公輔能源）管控系統(tǒng)，對(duì)下連接生產(chǎn)車間基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、智能傳感設(shè)備、智能裝備等，對(duì)上支撐包括生產(chǎn)管控系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、環(huán)保管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)等在內(nèi)的區(qū)域工序及全廠級(jí)生產(chǎn)管控應(yīng)用，對(duì)外對(duì)接集團(tuán)財(cái)務(wù)系統(tǒng)、物料倉(cāng)儲(chǔ)管理、EBS主數(shù)據(jù)等集團(tuán)已有信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)的數(shù)字化精益管理，不斷為工廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造價(jià)值。

建設(shè)路徑

企業(yè)內(nèi)部需求挖掘。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施及整體架構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需要精準(zhǔn)掌握工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的難點(diǎn)、痛點(diǎn)、瓶頸，在銅行業(yè)及企業(yè)內(nèi)部挖掘調(diào)研的同時(shí)，弘盛銅業(yè)還充分了解各行業(yè)智能工廠建設(shè)、智能場(chǎng)景運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)與成效，分期展開3個(gè)階段的需求分析梳理工作，對(duì)銅冶煉工廠全流程的工藝控制優(yōu)化、生產(chǎn)流程再造、管理流程再造，最終形成涵蓋生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、工業(yè)大腦、業(yè)財(cái)一體化、智能決策等13個(gè)軟件模塊的初步需求技術(shù)文件。

頂層設(shè)計(jì)與項(xiàng)目策劃。智能工廠建設(shè)過程中非?？简?yàn)領(lǐng)導(dǎo)層意志力，需要不斷統(tǒng)一參建各方及各管理層級(jí)的思想，整體設(shè)計(jì)不只是把線下工作簡(jiǎn)單搬到線上，除了將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的理念融入各智能應(yīng)用系統(tǒng)中，還應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度挖掘和不同場(chǎng)景的數(shù)據(jù)分析。弘盛銅業(yè)智能工廠經(jīng)過多方論證與實(shí)踐探索，形成“天上一朵云、空中一張網(wǎng)、地上一平臺(tái)”的總體架構(gòu)，集成15套智能裝備系統(tǒng)、7個(gè)覆蓋全工藝流程的工業(yè)大腦，15個(gè)智能應(yīng)用管理模塊，128個(gè)智能應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例，為有色行業(yè)的智能工廠建設(shè)趟出了一種新模式。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。弘盛銅業(yè)的數(shù)據(jù)涉及營(yíng)銷數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)及安全、環(huán)保、質(zhì)量等專業(yè)管理類數(shù)據(jù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)來(lái)源存在不一致、不完整、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，所以必須建立數(shù)據(jù)規(guī)范、業(yè)務(wù)流程完整確保數(shù)據(jù)能夠被準(zhǔn)確地采集、存儲(chǔ)、管理、共享和使用，從而支持組織的決策和業(yè)務(wù)需求。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及企業(yè)私有云建設(shè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基于私有云架構(gòu)建設(shè),面向弘盛銅業(yè)全流程生產(chǎn)管控系統(tǒng)，對(duì)下連接生產(chǎn)車間基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)以及智能傳感設(shè)備等，對(duì)上支撐包括綜合調(diào)度管理、工藝和調(diào)度優(yōu)化管理、智能決策、生產(chǎn)技術(shù)管理等在內(nèi)的區(qū)域工序及全廠級(jí)生產(chǎn)管控應(yīng)用。包括業(yè)務(wù)工作臺(tái)、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)加工、主數(shù)據(jù)管理等模塊。

綜合通信系統(tǒng)建設(shè)。包括數(shù)據(jù)中心、基礎(chǔ)融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)及信息安全等方面的建設(shè)。通過DCS控制網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)、工業(yè)電視及安防網(wǎng)、企業(yè)辦公網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、融合通信網(wǎng)、智能化業(yè)務(wù)網(wǎng)、5G專網(wǎng)等九網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)全廠1 800余臺(tái)套自動(dòng)化設(shè)備及10萬(wàn)個(gè)智能感知點(diǎn)數(shù)據(jù)信息互聯(lián)互通，建設(shè)成以智能化業(yè)務(wù)網(wǎng)為核心的數(shù)據(jù)信息互聯(lián)共享網(wǎng)絡(luò)。

“智慧中心-集控大廳”建設(shè)。在4 600平方米的智慧中心內(nèi)，以工藝流程為脈絡(luò)，全廠6個(gè)生產(chǎn)片區(qū)及安全、環(huán)保、設(shè)備、能源、技術(shù)5個(gè)部門集中進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。秉承集中控制的現(xiàn)代化智能工廠理念，將全廠生產(chǎn)控制、生產(chǎn)管理、安防管理、智能化應(yīng)用管理等功能集中于集控大廳，搭建一個(gè)全廠綜合信息展示平臺(tái)，促使工廠生產(chǎn)管理精細(xì)化、工藝執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化，全流程、多工序的集成優(yōu)化和協(xié)同運(yùn)作，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率得到逐步提高。

智能應(yīng)用。構(gòu)建面向全廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，開發(fā)部署15套智能應(yīng)用和智能決策系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)上線率達(dá)90%，管理數(shù)據(jù)可視化達(dá)95%，業(yè)務(wù)分析模型可視化達(dá)95%，數(shù)學(xué)模型可視化達(dá)100%。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)信息數(shù)字化、業(yè)務(wù)管理可視化、價(jià)值挖掘持續(xù)化。

工業(yè)大腦。工業(yè)大腦是弘盛銅業(yè)的核心創(chuàng)新，針對(duì)全流程生產(chǎn)核心工藝特點(diǎn)，通過機(jī)理模型、機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，融合銅冶煉工業(yè)知識(shí)和人工智能技術(shù)，不斷優(yōu)化關(guān)鍵工藝參數(shù)，形成適用于弘盛銅業(yè)的工業(yè)軟件集群，并為同行業(yè)智能工廠發(fā)展提供產(chǎn)業(yè)示范。該系統(tǒng)包含智能配料優(yōu)化、雙閃先進(jìn)控制、陽(yáng)極精煉優(yōu)化、電解優(yōu)化、制酸優(yōu)化、智能渣緩冷場(chǎng)、渣選優(yōu)化控制共7個(gè)子系統(tǒng)。

智能裝備。創(chuàng)新引領(lǐng)，主導(dǎo)研發(fā)智能精礦庫(kù)系統(tǒng)、陽(yáng)極板智能倉(cāng)儲(chǔ)及轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、電解專用智能行車、電解槽智能管控系統(tǒng)、智能陰極剝片機(jī)組、智能銅庫(kù)系統(tǒng)、殘極自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)加料系統(tǒng)、硫酸自動(dòng)灌酸銷售系統(tǒng)、磨礦分級(jí)智能控制系統(tǒng)、渣緩冷智能控制系統(tǒng)、渣場(chǎng)無(wú)人駕駛系統(tǒng)、電子地圖RTK差分定位系統(tǒng)、智能立體備件庫(kù)、智能變配電系統(tǒng)、智能取制樣分析化驗(yàn)系統(tǒng)等十五套智能裝備，其中，12套在同行業(yè)中是首次應(yīng)用，通過建設(shè)智慧物流、智能倉(cāng)儲(chǔ)、數(shù)據(jù)追溯、生產(chǎn)質(zhì)量管控等智能管控體系，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全流程的自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化。

數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用。以大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算引擎為底座，部署一站式大數(shù)據(jù)開發(fā)平臺(tái)，針對(duì)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中產(chǎn)生的大量時(shí)序數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，迎合不同崗位不同場(chǎng)景建立不同主題集，形成弘盛銅業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)地圖，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)靈活組合利用，是企業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造的關(guān)鍵，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐。

實(shí)施成效

打通流程用時(shí)最短。該項(xiàng)目于2022年10月23日開始熔煉爐投料，耗時(shí)15天儲(chǔ)備吹煉爐所需的近1萬(wàn)噸冰銅；11月9日吹煉爐正式開爐，11月11日開始陽(yáng)極板澆鑄，11 月18 日電解槽正式通電運(yùn)行，11月25日產(chǎn)出第一批陰極銅。僅33天打通全系統(tǒng)流程。

產(chǎn)能負(fù)荷提升最快。2022 年10 月23 日投料試生產(chǎn)以來(lái)，3 個(gè)月內(nèi)系統(tǒng)開風(fēng)時(shí)率就達(dá)到95%以上，產(chǎn)能負(fù)荷達(dá)到90%，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量和主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期效果。

同比產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)。項(xiàng)目投料試生產(chǎn)以來(lái)，主產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。陰極銅品位達(dá)到99.9978%，分別高于標(biāo)準(zhǔn)銅品位（99.9935%）、行業(yè)先進(jìn)水平品位（99.9965%）的43ppm、13ppm。

綠色發(fā)展成色最足。通過環(huán)保管理網(wǎng)絡(luò)預(yù)警平臺(tái)，對(duì)各類環(huán)保指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提前預(yù)警、精準(zhǔn)判斷。弘盛銅業(yè)各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)率100%，遠(yuǎn)低于排放限值要求，實(shí)現(xiàn)了冶煉人多年的夢(mèng)想。

實(shí)施經(jīng)驗(yàn)

結(jié)合弘盛銅業(yè)智能工廠項(xiàng)目建設(shè)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提出以下幾點(diǎn)建議，以供業(yè)界參考：一是技術(shù)選型問題。建設(shè)智能工廠時(shí)，需要根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況和生產(chǎn)需求選擇合適的技術(shù)方案，避免盲目跟風(fēng)和技術(shù)過度。二是數(shù)據(jù)安全問題。智能工廠建設(shè)會(huì)涉及大量的數(shù)據(jù)采集和處理，需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)和管理，防止數(shù)據(jù)泄露和被惡意利用。三是人才培養(yǎng)問題。智能工廠建設(shè)需要具備相關(guān)技術(shù)和管理人才，需要注重人才培養(yǎng)和引進(jìn)，并且要建立完善的人才梯隊(duì)體系。四是標(biāo)準(zhǔn)化問題，智能工廠建設(shè)中需要遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。