銅板帶智能制造系統(tǒng)

袁立新

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，信息化研發(fā)中心，福建 龍巖 364200）

近年來國(guó)內(nèi)銅板帶行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品型號(hào)復(fù)雜多變、客戶要求的交貨期日益縮短，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求日益提高，而生產(chǎn)廠家的利潤(rùn)空間卻大幅度下降，這種狀況倒逼銅板帶企業(yè)需要根據(jù)少量多變的訂單快速制定科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃、在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還必須降低成本。自動(dòng)化技術(shù)與信息化技術(shù)的結(jié)合，使銅板帶生產(chǎn)企業(yè)走向了智能制造這條必由之路[1-3]。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)

銅板帶工藝主要是將銅材經(jīng)過不同的軋制工藝后生產(chǎn)出符合客戶要求的板帶材。每次軋制前都需經(jīng)過退火工序，粗軋的潤(rùn)滑劑是水，而中軋和精軋的潤(rùn)滑劑是軋制油，因此中軋和精軋后都需清洗掉板帶表面的油污后，再進(jìn)入退火工序。

板帶生產(chǎn)工藝流程圖如下： 業(yè)務(wù)管理流程如下：

圖1 板帶生產(chǎn)工藝流程與業(yè)務(wù)管理流程

1.2 系統(tǒng)功能

客戶通過互聯(lián)網(wǎng)下單，生產(chǎn)合同后，數(shù)據(jù)進(jìn)入智能制造系統(tǒng)，銅板帶產(chǎn)品（黃銅板帶、青銅板帶、白銅板帶）的成分雖然是以銅為主，但是因?yàn)樘砑拥慕饘俪煞趾捅壤煌?，以及產(chǎn)品熔煉過程的溫度曲線不同，硬度、延展性、導(dǎo)電性和抗氧化等物理和化學(xué)性能差距很大，同一種材質(zhì)，也會(huì)因厚度及公差等參數(shù)不同而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的不同，不同的銅板帶產(chǎn)品，在生產(chǎn)初期又用很多相似性，生產(chǎn)排產(chǎn)時(shí)應(yīng)該綜合考慮這些因素實(shí)行合同歸并功能，一些客戶的退貨也應(yīng)該考慮專用充當(dāng)，生產(chǎn)管理人員還要預(yù)測(cè)客戶的產(chǎn)品需求，提前批量生產(chǎn)，在快速滿足客戶需求、盡可能地提高生產(chǎn)率的同時(shí)又降低生產(chǎn)成本。

生產(chǎn)過程中的各個(gè)工序、各個(gè)班組的實(shí)時(shí)能耗統(tǒng)計(jì)和檢測(cè)，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行，避免生產(chǎn)設(shè)備空轉(zhuǎn)和“白轉(zhuǎn)”（產(chǎn)品不合格導(dǎo)致回爐），建立生產(chǎn)專家?guī)煳臋n，定期進(jìn)行能耗智能化分析，也是該系統(tǒng)的重要功能之一。

系統(tǒng)的大量的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（可以存10年），為尋找銅板帶的科學(xué)穩(wěn)定高效生產(chǎn)方法，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1.3 系統(tǒng)組成

圖2 銅板帶智能制造系統(tǒng)流程圖

從圖中可看出，底層的PLC（包括智能電表）系統(tǒng)，通過OPC通訊協(xié)議和其他的數(shù)據(jù)采集協(xié)議，實(shí)時(shí)地（數(shù)據(jù)更新頻率為2秒）將全廠的生產(chǎn)和能耗數(shù)據(jù)上傳存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中（歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間為10年），實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的使用，為上層的能耗與智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)和將來的大數(shù)據(jù)分析的建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)服務(wù)器、能耗與生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)服務(wù)器和操作終端構(gòu)成。其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上存放大量的裝備和生產(chǎn)工藝的真實(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，能耗與生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)服務(wù)器則負(fù)責(zé)核心的智能計(jì)算等工作（工業(yè)大腦），并且響應(yīng)用戶操作，操作終端用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作人員或者管理人員操作，三者在局域網(wǎng)內(nèi)通過TCP/ IP 協(xié)議進(jìn)行通信。

3 銅板帶智能制造系統(tǒng)功能

（1）銅板帶互聯(lián)網(wǎng)銷售系統(tǒng)。全國(guó)乃至世界的銅板帶客戶，通過互聯(lián)網(wǎng)登陸銅板帶銷售系統(tǒng)；查閱庫存信息，并下訂單；產(chǎn)品價(jià)格由系統(tǒng)隨時(shí)自動(dòng)生成，同一種產(chǎn)品每天的價(jià)格都有可能不同，同一種產(chǎn)品同一時(shí)刻，不同的客戶價(jià)格也可能不同；訂單通過系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)審核流程或者人工審核流程（客戶有特別需求）后，最終形成合同；銷售合同簽訂之后，數(shù)據(jù)進(jìn)入銅板帶能耗與智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)，進(jìn)行排產(chǎn)生產(chǎn)：生產(chǎn)部門根據(jù)訂單做出排產(chǎn)，銅板帶行業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量是批量的，因此訂單之外的入庫產(chǎn)品信息也會(huì)隨時(shí)進(jìn)入銅板帶銷售系統(tǒng)，供全世界的供應(yīng)商挑選。

（2）自動(dòng)化數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）。計(jì)量?jī)x表模塊為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能模塊，數(shù)據(jù)2秒鐘更新一次。各個(gè)車間也有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能。

（3）銅板帶能耗與智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)在生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫）基礎(chǔ)之上建設(shè)，功能包括工藝管理、計(jì)劃排產(chǎn)、品質(zhì)管理、能耗指標(biāo)庫、能耗整體分析表、能源平衡計(jì)算等功能：

4 智能制造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)，DCS或PLC系統(tǒng)本身也有類似實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫功能，但是規(guī)模?。v史數(shù)據(jù)一般只有一個(gè)月的容量），而且數(shù)據(jù)只為本身自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)，外部的信息系統(tǒng)很難實(shí)時(shí)調(diào)用，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的大規(guī)模的，歷史數(shù)據(jù)可以保持10年以上，而且有很高的數(shù)據(jù)查詢和通訊能力（秒級(jí)），這就為近來快速發(fā)展的信息會(huì)議的大數(shù)據(jù)技術(shù)、云技術(shù)技術(shù)、人工智能技術(shù)（工業(yè)大腦）在工業(yè)生產(chǎn)上的運(yùn)用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

系統(tǒng)將生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)線和工序車間等，通過軟件連接起來，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的第一步轉(zhuǎn)型升級(jí)。并為銅加工的黑燈工廠打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。系統(tǒng)的包括能效實(shí)績(jī)、能效對(duì)標(biāo)、節(jié)能指導(dǎo)、節(jié)能最佳實(shí)踐庫的能效分析模塊，為生產(chǎn)的節(jié)能降耗提供了保障。

系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品工藝參數(shù)庫和生產(chǎn)工藝專家?guī)鞌?shù)據(jù)，根據(jù)各個(gè)廠家的各種訂單的具體工藝數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)量，通過人工智能算法，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)合同質(zhì)量處理、合同歸并建池、生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)生產(chǎn)及下發(fā)等功能。

5 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

（1）硬件組成。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、智能制造系統(tǒng)服務(wù)器、磁盤陣列、硬件防火墻、生產(chǎn)及管理人員客戶端。

（2）軟件平臺(tái)。紫金礦業(yè)信息中心自主開發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)銅板帶銷售系統(tǒng)、浙江中控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫PIMS7.0、昆明天宸智業(yè)能源科技有限公司的能耗及生產(chǎn)智能管控系統(tǒng)； J2EE、微軟SQLServer2008 。

6 總結(jié)

系統(tǒng)采用了互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，客戶在世界各地都可以通過網(wǎng)站查閱銅產(chǎn)品信息和價(jià)格，產(chǎn)品價(jià)格由系統(tǒng)根據(jù)銅的實(shí)時(shí)價(jià)格和客戶的訂貨情況、回款情況以及生產(chǎn)和庫存情況智能地自動(dòng)產(chǎn)生，同一種產(chǎn)品，不同的客戶價(jià)格不同，客戶通過互聯(lián)網(wǎng)下單后，訂單信息自動(dòng)傳輸?shù)侥芎募吧a(chǎn)智能管控系統(tǒng)，客戶的訂單有各種工藝參數(shù)和產(chǎn)品數(shù)量，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)產(chǎn)品工藝參數(shù)庫和生產(chǎn)專家?guī)?，智能地將產(chǎn)品的訂單在生產(chǎn)工藝初期（材料領(lǐng)用、熔煉、雙面銑、退火、初軋、中軋）合并生產(chǎn)，在生產(chǎn)工藝后期根據(jù)訂單細(xì)節(jié)精細(xì)化生產(chǎn)，并且實(shí)時(shí)地進(jìn)行各個(gè)生產(chǎn)工序的能耗分析，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。