智能产线方案提升生产效能

智能产线方案提升生产效能"伽利略"挑战高原工厂成就技术极限

一、项目概况1.项目背景高争建材股份作为西藏自治区规模最大的国资控股建材集团,拥有员工3000余人,2018年度,集团主业水泥生产已实现产值十多亿元,各业务产值总和已突破20亿元。2.项目目标高争建材"伽利略智慧工厂"IAP解决方案的目标设定:产线保值维护产线达到准全新状态降低维修维护费用转变原基于计划性的维修保养,实施基于工业智能排障的常新维护,降低维修维护费用常新维护，降低维修维护费用提高生产效率减少停产减产损失,提高稼动率。通过调优产线状态,减而实现提高整体生产效率和产值二、项目实施1.场景特征作为工业互联网智慧工厂领域先行者的思为交互科技,不仅具有工业互联网通用场景的应用能力,在高老化产线等挑战技术极限的领域也有着不俗的实力。双方决定基于高原产线这一极限场景进行技术合作。2.模式路径具体实施模块包含:（Maintenance＆Repair）的介入。在技术选型上,“伽利略”对标美国艾默生基于工业智能的预测技术,避免了单纯依据设备知识的算法化造成适应性不足的情况（对高老化产线和新设备部份老化的高原产线基本无法预测）。基于工业智能的过程型MRO,能有效提高生产的精益性和集约性,达到稳定生产,提高有效稼动率的目的。此外,在无法停机的情况下,过程型MRO对不良工况设备保持持续监测,并及时的维护改善设备的运行状态,也是提高产线稳定性和避免意外停机的核心功能。③贯彻"常新维护"(keepbrandnew),实现产线保值:"常新维护"是飞机制造行业应用到工业中的理念。在飞机维护中,任何一个工况不良的末梢设备都能得到及时的维护或更换,使飞机的所有设备都运行在理想工况下,从而使整架飞机维持在接近出厂时的准全新状态。"常新维护"意味着产线的维护方式,从原来基于时间估算,依赖经验巡检,对设备进行强制报废和更换的"预防性维护",向注重处理IAP汇报的问题源点,结合关键工序日常维护的"预测性维护"转变。已有成功案例证明,维护方式的转变在保持产线长新,使产线保值的同时,也具有提升人效的作用。考虑到前期计算能力受限的情况,高争建材"伽利略"IAP实验项目的实施3.技术实现①功能架构高争建材"伽利略"IAP基于可伸缩构架,在末敏/边缘层、工业微服务层、神经网络层进行了设计,考虑到一期项目的试点性质,末敏层采用中心部署方式,融合在工业微服务层,取消边缘网关进行实现。功能架构图示:②功能架构的技术解释数据采集单元:基于硬件协议的数据采集,部署于边缘网关内,已对接modbus、profibus及ABB.西门子、罗克韦尔、施耐德等主流硬件控制协议,具有极高的采集效率(可达毫秒级别)。本项目一期工程未部署边缘网关,采集功能由OPC采集服务器实现,并作为应用服务器,由"蜂巢工业云"管理和保持高可用。IAP是基于多层次、自由向量的智能产线健康监测。单体监测单元基于单个传感器历史数据,依据多个基础人工智能模型进行多维度监测。单体传感器的前置计算极大减少神经网络的计算量,使神经网络能够使用较少的节点,做到快速高效的监测。同时,单体监测单元在较粗的粒度上迅速发现问题,明显的问题无需经过神经网络的计算周期就能直接通知系统作出反应,是"伽利略"智能产线的专有技术。数据采集单元示意图IAP(工业资产计划)系统:基于神经网络,对全产线设备进行监测。通过独有的自由向量技术,将产线全部数据视为多层架构的同一整体,解决了高老化产线/高原产线单纯基于设备本身数据测不准的行业难题,将高老化产线/高原产线设备损耗的发现的准确率从不足30%提升到99%。在准确预测的基础上,系统智能给出备品备件建议,与仓库管理系统衔接后,极大释放备品备件的资金占用率。IAP系统将智能监测结果传递到仓库管理系统进行备品备件的智能分析巡检维护系统:"伽利略"IAP的巡检维护系统与普通维护系统的区别,在于普通维护系统重巡检,通过人力的巡检发现问题,才能进行维护。而"伽利略"IAP的巡检维护系统是IAP的执行系统,其主要工作量偏向于维护,维护需求由"伽利略"IAP发现并实时给出。对不需要产线停机的设备,IAP向巡检系统给出更换建议;对需要产线停机的设备,IAP给出维护建议。"伽利略"IAP的巡检维护系统在巡检环节更多结合了IAP的人工智能,而主要工作量转移到辅助设备的源头维护上,只在必要的时候辅以人工巡检,极大提高了维护部门的人效。当前高争建材基于部门适应性考虑,首期率先采用的是该维护系统的提示部份,通过维护派单方式,仍然达到了"30人做了接近100个人的工作"的效果。"伽利略"IAP巡检需求和智能巡检APP界面示意图三、价值成效1.项目创新点①是国内为少有的基于过程型MRO的工业资产计划系统,释放大量备品备件占用资金;②基于自由向量的人工智能监测模型,突破了高原产线设备维护的难题；万元(按年计算3400余万元);④是国内首批基于“常新维护"实现“产线保值"的项目。2.应用成效除开前6个月准备工作,高争建材在正式运行"伽利略智慧工厂"IAP的6年化减少停减产2700余万元。各工艺段的核心设备故障率相比上年同期减少40%以上(未部署末敏层情况下取得);减少工艺段的回炉损失约1700万元,年化3400万元。①减少停减产损失0

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停减产损失比较停产损失(万) 减产损失(万)实施前 实施后②减少回炉损失减少回炉损失0减少回炉损失 减少回炉损失(年化)③实现产值增加④产线核心设备故障率大幅下降,产线维持长新状态,实现产线保值实际核心设备故障次数实际核心设备故障次数扣除上半年影响核心设备故障次数73732017年51402018年核心设备故障次数四、下一步实施计划1.部署边缘计算层,提升IAP灵敏度2.扩大监测范围3.实施完整的巡检维护系统"伽利略智慧工厂"IAP的巡检维护系统的提示功能在高争建材的应用中,与传统方式相比已取得良好成效,但由于衔接问题,仍存在维护不及时、信息更新不及时、漏维护、重复维护等现象,