智慧工厂协同管控应用系统软件建设方案
1智能工厂设计思路
1.1智能工厂建设目标
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：
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(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”。
1.2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，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。
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)Zui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Zui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
1.3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，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。
4 应用系统功能
4.1.2企业协同办公(OA)系统
协同办公系统是在统一的企业信息平台上实现对公文、人事、资产、客户等信息处理，彻底消除了企业内部存在的信息膨胀、信息孤岛、信息非结构化、信息非个性化等问题。协同办公系统提供了一个协同的、集成的办公环境，使所有的办公人员都在同一且个性化的信
息门户中工作,摆脱时间和地域的限制，实现协同工作与知识管理。主要功能：
企业内部门户;
收发文;
会议管理;
知识库;
工作流程管理;
即时通讯。
协同管理以“信息协同”、“业务协同”和“资源协同”对信息、业务和资源的三大孤岛问题提出有效的解决方案。
4.1.1决策支持系统(DSS)
决策支持系统的实施目标，是设定公司应该争取的管理业绩目标以及各分支机构的核心目标。对公司目标的达到程度提供考核的依据，并向管理层和股东汇报业绩。通过将公司战略和公司动作相结合，为以公司价值为取向的管理提供支持;建立财务及非财务指标相结合的业绩管理机制。
DSS 将企业的 ERP系统和多个业务交易系统的数据汇总在一起，提供跨越整个企业的共享视图，整合财务和绩效管理过程，使得个人目标或者部门目标与整个公司的目标相一致。
主要功能：
• 绩效计分卡系统;
• 战略财务系统;
• 商务智能系统。
4.3智能制造-生产管理系统
4.3.1 系统特点
智能制造系统将销售和生产环节紧密联系在一起，以销售合同为驱动，以生产订单为主线，以产品规范和冶金规范为核心，形成订单录入—计划—现场执行—回馈—调整全过程的信息回路，将产销计划落实到现场执行，掌握准确、及时的信息来进行实时的调整和优化，实现生产能力和效率的Zui大化。系统具有以下特点：
(1)建立统一代码体系
(2)建立产品规范、冶金规范体系，实现按合同进行设计与生产
(3)实时动态订单跟踪
(4)实现钢铁生产供需平衡
(5)实现全流程一级计划管理
(6)实现炼轧一体化实时动态调度系统
(7)实现监、管、控一体化
(8)实现全流程质量管理
(9)财务成本信息收集
4.3.2 业务流程
(1)生产管理业务流程
生产管理主要业务是：从公司接受销售订单开始，包括原燃料管理、生产管制、生产合同管理、材料申请、生产作业计划编制、生产过程控制与调整、在制品库存管理、生产实绩收集与整理、生产物流所涉及的仓储管理，直到产品准发出厂为止。
• 原料管理;
• 生产作业计划管理;
• 生产合同管理;
• 在制品管理;
• 生产管制;
• 现场作业管理。
(2)质量管理业务流程
质量管理是指从满足用户需求出发，围绕设计、生产、服务以及与客户和供应商关系等一系列过程的质量管理活动。
质量管理流程总图如下：
图 4-2质量管理流程图
质量控制管理由以下管理业务组成：
• 订单质量设计;
• 质量检验;
• 工序质量控制;
• 质量判定;
• 产品制造履历管理;
• 产品质量证明书管理;
• 用户质量异议管理;
• 质量水平管理。
质量体系管理由以下管理业务组成：
• 质量方针目标;
• 产品供货标准管理;
• 规程体系管理;
• 过程审核;
• 产品审核;
• 质量会议;
• 质量攻关管理;
•产品质量异议纠正和预防;
•内部用户满意度调查评价。4.3.3 系统功能
(1)一体化质量管理
• 质量标准管理;
• 质量设计管理;
• 质量跟踪管理;
• 质量判定管理;
• 质量证明书;
• 质量统计管理;
• 质量分析管理。
(2)铁前生产管理系统
• 铁前生产计划管理;
•铁前生产计划调整及下达;
• 原料场管理;
• 全厂作业管理。
(3)钢后生产管理系统
• 订单管理;
• 生产计划管理;
• 生产订单进程管理;
• 作业管理;
• 设备状态管理;
• 磨辊间管理;
• 工器具管理;
• 生产作业统计;
• 生产成本管理。
(4)仓库管理
仓库管理包括：
原辅料、废钢库管理、坯库管理、精整半成品、成品库管理。包括出入库、库内相关作业、物料库位以及相关库存统计等。
4.4智能制造-专业管理系统
4.4.1智能化三维工厂
系统集成三维 BIM 技术和GIS动态定位技术，在三维工厂模型上实现能源、设备、仪表、管线的动态管理和监控，用户可以借助系统实现企业资产的透明化管理，运维的高效化管理，图纸资料的精准化
管理，智能设备和检定仪表的智能化点巡检管理。
用户可以在三维模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗 变化;可以通过输入相关设备和仪表编号实现快速的设备和仪表定位，方便点检维修人员快速找到设备安装位置，当局部管道出现故障时，系统可以快速定位到上游的仪表和阀门，进行关停提示。
系统可导入设备的相关文档图纸资料及三维单体模型，结合设备的运行参数曲线变化以及点检定修实绩实现设备的全生命周期管理，对于复杂设备，系统可以集成设备的装备动画，方便后期的设备检修和保养工作。
(1)能源监视
基于 3D 场景，模型实现360度自旋转，处于当前视角内的物体基本属性、当前工作状态以标签形式展现。对于重要部位能源监视数据通过统计图展示可动态跟踪该处能源变化趋势、幅度。还可以查看不同管道制造材质、介质流向等信息。
(2)三维设备模型
查看重要用能设备的 3D模型，直观展示模型外观，各个不同部位名称及作用，集成设备的操作参数标准及实际运行参数变化监控;
(3)设备安装
基于设备模型，可以通过按钮控制设备拆分和安装动画播放，帮助设备维护人员了解设备拆分安装步骤。
(4)设备定位
可以在 3D场景中通过设备编号、设备名称、设备类型等多种查
询条件定位目前设备安装位置，系统通过切换场景摄像机位置定位到目标设备。
(5)视频监控
视频监控系统在 3D场景真实展示功能，用户可以通过点击模型中不同位置的视频监控模型查看当前位置视频监控内容;重大事故发生时，与视频、定位自动联动，快速找到故障点，节省事故处理的时间，减少能源浪费。
4.4.2 设备管理系统
设备管理系统以重大设备管理工作为中心，通过点检、巡检、维保及仓储管理等工作，规范相应操作流程，提高设备利用率和可靠性保障企业生产的顺利进行。
设备管理系统通过建立企业统一的设备目录、对设备的运行记录和运行参数进行有效的分析，预防和提前发现设备故障隐患，合理制订点检、维保工作计划，从而保障设备的安全运行、降低设备维保的成本。
(1) 设备技术档案
• 设备基础信息管理;
• 标准管理;
• 制度规程管理;
• 图纸档案管理;
• 周期性检验设备管理。
(2)设备运行监视管理
• SCADA运行监视;
• 数据分析。
(3)设备产能、耗能管理
• 能源消耗实绩管理;
• 能源生产实绩管理;
• 外购外销管理。
(4)设备点巡检管理
• 点检计划管理;
• 点检实绩管理;
• 设备隐患管理。
(5)设备故障管理
• 设备故障管理;
• 设备故障统计。
(6)设备维修管理
• 维修作业通知单管理;
• 维修工单管理;
• 维修质量管理;
• 维修验收管理。
(7)设备润滑管理
• 润滑计划管理;
• 润滑实绩管理;
• 油料回收管理。
(8)备品备件管理
• 计划管理
• 入库管理
• 出库管理
• 盘库管理
• 修旧利废管理
(9)设备资产管理
• 设备资产折旧管理;
• 设备评估管理;
• 设备封存/启封管理;
• 设备闲置/启用管理;
• 设备移装管理;
• 设备调拨管理;
• 设备报废管理。
4.4.3 能源管理
能源管理系统以全厂能源管网为对象，直接调度和监控全厂各种能源介质的供应和分配;监控电、水、煤气、氧、氮、氩、蒸汽、压缩空气等各类介质;监控全厂各变配电站、自发电、煤气混合站、煤气加压站、各种煤气柜和煤气放散系统，并对现场允许无人值守的能源站点进行远程监控。为企业量身打造的先进能源管控平台。该产品结合先进的设计理念，通过对铁、钢、轧以及主要公辅工序建立单体工艺模型进行动态模拟仿真，可以协助企业提前找到能源介质在实际生产中的问题和瓶颈所在，从而更好的制定各种应急预案，减少能源不必要的浪费。通过扁平化的远程管控平台以及丰富的底层改造实施经验，协助企业做好各个能源子站所的改造工作，真正实现能源集中管控，各站所无人值守，切实的为企业减员增效，提高能源管理效率奠定基础。