实施智能制造的认识与体会

1、从Smart到Wise再到Intelligent电解铝生产目录对实施铝电解智能制造的认识铝电解智能制造的三个阶段及主要任务实施铝电解智能制造的关键问题结束语12341、对实施铝电解智能制造的认识铝电解生产的发展历程自焙槽小型预焙槽大型预焙槽铝电解生产V1.0铝电解生产V2.0铝电解生产V3.0在世界潮流和国家推动下，铝电解生产正步入铝电解生产V4.0，即铝电解智能制造1、对实施铝电解智能制造的认识- 2015年以来，中国铝业公司制定了“中国铝业公司智能制造行动计划”，提出了系统架构、建设目标和五大重点任务。- 目前，中国铝业公司旗下多家企业已在国内率先开展铝电解智能制造实践，推动信息-物理融合

2、（CPS），“中铝云”平台也开始建设。决策层 基于大数据分析模型的生产调度、物流运输路径规划、成本优化决策模型控制模型控制、公司运营管理决策支持 生产作业管理标准配方优化 参数优化 设计优化 数据挖掘 指标对标服务咨询 成本分析 设备状态监视 BI数据标准应用层MES EMS ERP 协同管理 协同设计与分析仿真 网络化控制系统 供应链管理系统 生产调度模型管理能源管理体系供应链联动集成模型过程控制 精准控制 故障诊断 设备控制专家支撑系统 控制层数据层企业安全生产标准和规范综合成本优化策略模型云平台/数据中心企业KPI提取 数据安全数据存储 容器管理 企业数据汇聚 数据存储数据预处理&清洗软

3、测量模型工业企业相关设计标准传输层 工业物联网 工业以太网 移动互联网 WIFi Zigbee 卫星网 操作指导模型感知层生产过程在线检测 作业与运动感知环境与能源在线检测 物联感知3D可视化GPS智能装备GIS物理层铝电解槽多功能机组（天车）不停电停开槽装置 焊接机器人智能检修装备关键智能生产装备 辅助智能生产装备 智能基建装备- 国内一些铝工业企业也结合自己的实际，开展了局部应用系统的实施。1、对实施铝电解智能制造的认识目前实施智能制造的热点是提高协同能力与装备和工序控制水平网络基础设施 低成本易用在 热平衡与物料 精确感知与智 两水平成分快与数据中心线检测装置平衡寻优控制 能决策MES检

4、与信息共享铝电解流程制 适应环境的作 远程咨询决策 安全环境质量 管控检一体化造管理系统业与维护装备 支持与服务监视与预警移动数字助手供应链管理SCM运营管理系统数字电解槽智能装备或机器人数据中心制造执行系统MES能效管理EMS1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（一）：铝电解智能制造的核心是电解铝生产价值创造 商业模式制造服务生产重组形成以数据、模型和标准化为基础的新生产方式、新产业形态、新商业模式、新经济增长点 节能 降耗 环境友好 柔性制造 延长设备寿命 降低劳动强度 提高劳动生产率1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（二）：铝电解智能制造是一个复杂的系统工程实现强磁、高温、多尘、腐

5、蚀、震动环境下在线检测信息安全开发适应铝电解恶劣环境和数据处理操作空间限制的运动机构实现多变量解耦与寻优控制基于数据与模型驱动的管控人工智能可视化技术新材料知识工程工程技术控制技术现代机构网络技术传感技术建立云平台与数据管理系统实现数据分析与决策管理技术多技术、多学科融合实现生产过程可视化1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（三）：实施铝电解智能制造不可能一蹴而就现有的铝电解企业自动化、信息化、智能化基础薄弱，实施智能制造需要大量投入，夯实基础。铝电解过程中电、磁、热、力、流、浓度等多物理量耦合，并伴生强磁、高温、多尘、腐蚀、震动的生产环境，实施智能制造，不仅要解决多物理量解耦和寻优难题，还

6、要解决装备与元器件寿命、性能漂移和机构运动限制、安装与维护等问题，这使得智能制造难以实现低成本和高易用性。产品个性化需求、市场快速变化等因素，要求生产组织模式、组织机构、商业模式等发生变革。阶段三：IMIntelligent Manufacture阶段二：WMWise Manufacture阶段一：SMSmart Manufacture1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（四）：智能程度是不断提升的基于网络支持全局人人、人机、机机协同工作协同装备管控安环决策服务的人人协同关键环节机器作业与维护作业与维护无人或少人装备或机器人主过程自动化与管理信息化全生命周期管理与全局最优控制要内生产过程监视

7、与预警报警设备全生命周期管理与安环综合预警容单因子分析及关键KPI评价多层次多粒度多维度生产与运营决策远程诊断与问题处理互联网 面向行业+的制造服务1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（五）：不仅仅是网络化、自动化、信息化装备普及与装备智能化管控模型及系统开发创新生产模式及业务流程智能制造基础智能化过程 电气化、自动化 数字化 “制造+互联网”生产模式 物理系统的优化重组 物理个体间的泛在互联 物理个体智能的持续进化 物理个体间的协同工作 基于数据和模型驱动的管控 数据管理 网络基础设施 过程与安环视频监视 信息系统智能制造基础新需求信息物理系统（Cyber Physical System,

8、 CPS），实现价值链的横向集成与优化、制造过程纵向集成、端到端的工程数字集成1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（六）：数据、模型和智能装备是智能制造的核心要素网络基础设施- 电流、成分等过程数据- 生产过程监视数据- 数据标准化- 数据管理- 数据安全- 数据可视化- - 多变量解耦与寻优模型- 调度、排产等管理模型- 换极、出铝等管理模型- 质量、成本分析模型- 全生命周期管理模型- 安环预警与报警模型- - 电解槽等生产装备- 换极、出铝等作业机器- 不停电开停槽等检修装备- 移动数字助手- 筑炉等施工机器- 巡检机器人- 数据反应过程变化，模型体现科学管控，装备实现标准化高效低强度

9、生产1、对实施铝电解智能制造的认识主要认识（七）：“万能论”与“无用论”都显极端“万能论”智能制造能够解决制造过程中的所有痛点。问题分析：过分夸大了智能技术的作用，没有认识到智能制造的根本是制造，而制造工艺的特点决定了智能技术无论如何先进都无法解决生产经营的所有痛点，过于乐观。“无用论”智能制造只是概念，难以解决企业的实际问题。问题分析：对新一代信息技术和人工智能技术推动检测、分析、协同、管控等技术变革的认识不够，不能深刻体会这些技术变革对商业模式、制造服务、提质增效、节能降耗、价值创造的作用，过于悲观 。逐步解决企业的痛点问题，才是铝电解智能制造科学的认识论。目录对实施铝电解智能制造的认识铝

10、电解智能制造的三个阶段及主要任务实施铝电解智能制造的关键问题结束语12342、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务铝电解智能制造的目标- “制造+互联网”生产经营模式- 扁平化、专业化生产组织- 生产全过程高度数字化与精确感知- 泛在物联管理技术控制技术- 信息全面、及时、准确共享- 大数据管理与安全新一代信息技术- 基于数据与模型驱动的精准管控、原铝生产装备技术智慧决策、安全预警- 质量、安全、环保体系建设- 全生命周期管理- 人-人、人-机、机-机高效协同工作- 生产、作业、维护高度机器化- 过程、安全、环境监视智能技术目标：降低电解能耗和物耗，按订单柔性生产原铝，安全环保生产，提高劳动生产

11、率，降低劳动强度，延长设备寿命，质量控制与质量追溯2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务铝电解智能制造研究与实践的主要内容生产模式与质量安全环保体系设计数据标准化与知识工程模型库 数据库 知识库决策分析 寻优控制方法库 规则库 案例库数据与模型驱动系统流程管理健康分析质量控制数据管理与端管云平台数据处理生产总线数据存储无线网计算能力数据安全网络设施与泛在物联互联网办公网生产过程 人员和设备在线检测 位置检测设备运行 生产过程状态检测 安环监视控制管理 智能机器执行机构 与机器人生产过程预警报警驾驶舱大 数据主题屏幕 搜索生产过程检测与监视智能装备数据可视化2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务

12、铝电解智能制造的实施需要分三步走阶段三：IMIntelligent Manufacture建立“电解铝企业+互联网”端管云平台和标准化、扁平阶段一：SMSmart Manufacture化、专业化生产体系，提高制造服务、精益生产水平和机器化程度，实现按订单生产、全生命周期管控与生产机器化、自动化、智能化建立基于网络和移动终端支持的人人协同工作平台，提高关键装备与工序控制水平，实现远程决策支持阶段二：WMWise Manufacture建立铝电解流程制造按订单生产新模式，提高在线检测能力，强化装备应用，实现基于数据和模型驱动的管控和作业少人化进阶进阶2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务Smar

13、t Manufacture：夯实基础与实现网络协同工作铝电解企业现有自动化、信息化、装备基础优化业务流程 检测系统数 控制系统改和生产组织 字化改造 造与优化装备与机器人配置或改造基础工作主要任务工业总线 无线网 以太网计算能力 数据管理 数据处理互联网 多协议融合资源配置 数据安全驾驶舱 视频监视实现系统互联实现数据管理后台智能决策与前台指导MESEMS物流管理2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务Wise Manufacture：提升数字化与柔性制造能力SM应用基础生产过程 多变量解耦 阳极自动 成分在线检测 与寻优控制 测高装置 快检生产安环预警与报警提升数字化、自动化水平主要任务端管云

14、架构 多源数据融与云平台 合与管理大数据安全 数据处理与实现大数据管数据分析理和制造服务与秘密保护按订单生产 资源约束和柔性制造 冲突解决设备健康分 质量控制与基于数据和模型驱动的管理析与预警问题追溯换极机器人 巡检机器人 精确出铝装置焊接机器人提高装备水平2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务Intelligent Manufacture：实现网络制造与全生命周期管控WM应用基础按订单全局 工序最优控制 人机料法环 人人、人机、实现柔性管控与资源配置计划与调度 与全局协调 一体化管控机机协同主要任务制造模式和业 供应链管务流程创新 理与协调大众创新与 全局动态成果产业化 规划决策建立“制造+

15、互联网”新模式数据全生命 设计施工运周期管理 行全局管理设备健康与 质量控制实现全生命周期管理与控制安环预警与追溯数字电解槽 过程快检装备筑炉机器人 智能天车机器生产维护运维、质量、安全、环保体系优化目录对实施铝电解智能制造的认识铝电解智能制造的三个阶段及主要任务实施铝电解智能制造的关键问题结束语12343、实施铝电解智能制造的关键问题组织架构设计专业化生产与维护扁平化组织架构标准化管理岗位职责与权利3、实施铝电解智能制造的关键问题建立新型协同工作模式基于新型生产组织模式的业务流程明责、履责、问责机制与办公自动化移动数字助手与信息及时共享面向精细化协作的主动式问题推送与监督追溯管理机制网路支持

16、协同工作冲突发现与冲突解决问题快速响应机制3、实施铝电解智能制造的关键问题个性化生产模式设计按订单生产的多目标决策技术基于生产能力与库存约束的销售利润最大化模型供应链联动生产集成管理与调度仓储与物流运输基于工艺深度融合的综合成本优化决策多品种小批量需求3、实施铝电解智能制造的关键问题数据中心建设大数据安全与与商业秘密保护大数据可视化与主题搜索大数据处理与分析分布式数据管理智能接口实现多源数据融合与大数据管理数据引擎与智能决策3、实施铝电解智能制造的关键问题合理规划与建设网络工业总线网工业以太网互联网音视频传输网无线传输网3、实施铝电解智能制造的关键问题建立铝电解生产管控模型资源约束与冲突解决的

17、排产与调度方法安全和环境预测、分析与报警管控模型基于产品自动检测的质量评估模型故障诊断与维护模型生产工况预判和制造操作作业指导生产过程与设备的全生命周期管理多参数寻优控制作业质量评价模型供应链联动生产集成管理与调度3、实施铝电解智能制造的关键问题突破铝电解环境下经济、易用、可靠、精准检测瓶颈电流、温度、浓度、成分等检测人员与设备位置精准定位产品成分等快速检测与质量追踪基于增量变化的视频监视与报警新传感、新材料物联网水电气在线检测与数据传输3、实施铝电解智能制造的关键问题开发适应恶劣环境的装备代替人工高强度作业强磁、高温、震动、腐蚀、多尘环境下特种传感器、电器和机械装置的电磁兼容、动作可靠新材料新工艺现代机构位置精确识别与定位无线传输信号抗干扰空间约束条件下的运动机构伺服系统与控制技术3、实施铝电解智能制造的关键问题实现安全环保、生产运维、质量预警与报警特征提取与分析信息采集人员违规 生产异常事故隐患 动力异常设备故障 环境异常分析与识别预案与处理措施体系文件报告程序实时预警与报警目录对实施铝电解智能制造的认识铝电解智能制造的三个阶段及主要任务实施铝电解智能制造的关键问题结束语123