鋼鐵企業(yè)如何利用大數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐“一總部、多基地”效能發(fā)揮

文｜梅維

鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型將體制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新與信息化充分融合，通過信息化建設(shè)及提升改造，改進(jìn)企業(yè)管理效率和經(jīng)營績效，提高智能制造水平，實(shí)現(xiàn)整體競爭力的提升。數(shù)字化管理依托于完備的企業(yè)信息化建設(shè)，重點(diǎn)聚焦數(shù)據(jù)的應(yīng)用、數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的融合、融通，數(shù)據(jù)的管理已成為鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管控的重要要素。作者就自己工作中總結(jié)出一些鋼鐵企業(yè)如何利用大數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐“一總部、多基地”效能發(fā)揮的解決方案，供讀者參考。

一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)要素，更是大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)賴以生存和成功與否的前提，要完成大數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐“一總部、多基地”效能發(fā)揮，必須將各個專業(yè)所需的數(shù)據(jù)及時有效地提供給經(jīng)營決策系統(tǒng)，完成對現(xiàn)場生產(chǎn)，業(yè)務(wù)過程的管控目標(biāo)；傳統(tǒng)的信息建設(shè)架構(gòu)中，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)是所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的來源，通過加裝和新增傳感設(shè)備，將感知信息數(shù)字化進(jìn)入PLC/DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取、整理和上傳，完成數(shù)據(jù)的采集。

為了保證數(shù)據(jù)“不落地”，需要建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其經(jīng)營決策系統(tǒng)模型參數(shù)需求、實(shí)時分析數(shù)據(jù)刷新、數(shù)字化產(chǎn)線數(shù)據(jù)畫像要求，對高頻數(shù)據(jù)的及時響應(yīng)提出了更高要求，需要建立直連現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源的通訊系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸路徑，為“事中”，“事前”類的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)保障。

通過四個步驟完成：新增感知設(shè)備、信號接入PLC、實(shí)現(xiàn)數(shù)采(數(shù)據(jù)處理)、存入數(shù)據(jù)中心，即在安裝缺失的數(shù)據(jù)感知設(shè)備后，改造相應(yīng)PLC系統(tǒng)，現(xiàn)場傳感器信息自動進(jìn)入自動控制系統(tǒng)模塊，工控網(wǎng)中的原有L2系統(tǒng)或新建數(shù)采系統(tǒng)與PLC直接通訊獲取實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)加工，整理后按要求與經(jīng)營管控系統(tǒng)（L3）實(shí)現(xiàn)電文通訊或者直接寫入大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集和上傳，為經(jīng)營決策系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立橋梁作用。

應(yīng)用系統(tǒng)各專業(yè)缺失數(shù)據(jù)，從PLC系統(tǒng)進(jìn)入邊緣數(shù)據(jù)庫，根據(jù)不同采集頻率，不同技術(shù)路線，通過三個方案可以實(shí)現(xiàn)。

方案一：利用已有邊端服務(wù)器。

利用已有邊端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場基礎(chǔ)自動化數(shù)據(jù)的采集上傳。集團(tuán)內(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)推進(jìn)的智慧制造工作，已經(jīng)完成了各廠集控室的集中和整合，其中很多新建產(chǎn)線在建設(shè)時，部署了邊端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了這些產(chǎn)線PLC數(shù)據(jù)的自動采集和邊端數(shù)據(jù)存儲，具備將數(shù)據(jù)自動上傳至邊緣數(shù)據(jù)中心的條件，本次改造可以直接利用這些資源完成數(shù)據(jù)的采集，無需增加軟硬件投資。

方案二：利用原有L2L3系統(tǒng)。

利用L2L3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集上傳。各單位配套建設(shè)了許多L2系統(tǒng)，加之產(chǎn)線原有系統(tǒng)利用電文技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與L3系統(tǒng)的通訊，通過新增或者利用已有電文，可以將新增監(jiān)測點(diǎn)和已有監(jiān)測點(diǎn)上傳至各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過通訊交換，可以實(shí)時獲取后者的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。

如果考慮高頻數(shù)據(jù)對L2系統(tǒng)負(fù)荷和數(shù)據(jù)時效性的影響，可以在原L2網(wǎng)絡(luò)鏈路中利用已有通訊前置機(jī)完成數(shù)采，不通過電文通訊發(fā)送經(jīng)營管控系統(tǒng)，直接利用數(shù)據(jù)同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

方案三：利用新增通訊前置機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和上傳。

在既沒有進(jìn)行操作室集中改造又沒有L2系統(tǒng)的產(chǎn)線，可通過新建新增通訊前置機(jī)，新增網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，通過新建的網(wǎng)絡(luò)鏈路，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和上傳。

不同的技術(shù)路線選擇主要依據(jù)現(xiàn)場不同時期智慧制造和信息化建設(shè)已有軟硬件部署情況而定，遵循“充分利舊”和“最小投資”原則，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集傳遞，打通數(shù)據(jù)孤島。

二、邊緣數(shù)據(jù)匯集

邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)定位于區(qū)域級的數(shù)據(jù)匯聚和高頻實(shí)時數(shù)據(jù)處理，實(shí)時采集匯聚工廠單個產(chǎn)線、工序的各類工藝過程數(shù)據(jù)、表面缺陷、設(shè)備狀態(tài)、能源消耗、語，音及視頻等信號數(shù)據(jù)，按照時間和空間維度對數(shù)據(jù)進(jìn)行勾連轉(zhuǎn)換對齊處理、特征，值提取加工，為現(xiàn)場提供實(shí)時的過程監(jiān)控診斷和智能模型控制，為云端數(shù)據(jù)采集提前進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和單工序節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)匯聚，并支撐現(xiàn)場實(shí)時監(jiān)控診斷預(yù)警和在線動態(tài)優(yōu)化。邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)保證生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和設(shè)備采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，按照云動統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對進(jìn)入邊緣的各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行加工治理，包括數(shù)據(jù)項(xiàng)命名統(tǒng)一、數(shù)據(jù)精度控制、數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換統(tǒng)一等，將治理后的數(shù)據(jù)送到云端大數(shù)據(jù)中心。

基地數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)從位于邊緣和云的各系統(tǒng)，通過批量抽取、實(shí)時發(fā)送、日志同步等方式接入生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)，用于后續(xù)數(shù)據(jù)建模，并基于規(guī)則引擎進(jìn)行特征值計算提取、過程監(jiān)控、符合性判定預(yù)警等。基地數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的樞紐，匯聚本基地各工序生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、能源管理、安環(huán)管理等各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，按需匯聚邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)過程、工藝質(zhì)量、能源消耗、安全環(huán)保等數(shù)據(jù)，建立大工序數(shù)據(jù)域和基地級跨工序大數(shù)據(jù)應(yīng)用，同時為鋼鐵一級子公司總部的同工序統(tǒng)一管理提供跨空間的數(shù)據(jù)支撐，為生態(tài)圈專業(yè)化子公司業(yè)務(wù)運(yùn)作提供跨產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)支撐。

三、跨工序數(shù)據(jù)匹配和建模

圍繞本基地各工序生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、能源等業(yè)務(wù)，按照產(chǎn)品一貫和工序一貫管控要求，對各類生產(chǎn)運(yùn)營管理、高頻工藝過程和缺陷圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行時空匹配整合、跨工序串接對齊、特征值提取等，構(gòu)建指標(biāo)數(shù)據(jù)模型、特征值數(shù)據(jù)模型、多工序串接數(shù)據(jù)模型等，應(yīng)用于在線監(jiān)控判定、跨工序數(shù)據(jù)追溯和缺陷根因分析、現(xiàn)場工程師自主分析等，并賦能業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為其提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)和基于大數(shù)據(jù)的規(guī)則計算。

四、大數(shù)據(jù)應(yīng)用賦能

公司總部數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)主要通過財務(wù)、成本、采購、銷售、制造、設(shè)備、能源、科研等業(yè)務(wù)領(lǐng)域數(shù)據(jù)融合分析，支撐公司管理效率與管理質(zhì)量提升;依賴大數(shù)據(jù)中心強(qiáng)大的數(shù)據(jù)服務(wù)能力和模型計算能力在線能業(yè)務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營效率提升，如營銷領(lǐng)域的全程物流監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度的綜合管控、科研項(xiàng)目的績效評價、采購領(lǐng)域的供應(yīng)商畫像及動態(tài)資源自動分配、設(shè)備管理領(lǐng)域的點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)自尋優(yōu)等。

支撐工序?qū)I(yè)部和各基地之間的“軍區(qū)+軍種”矩陣式管理模式，雖然矩陣式管理在全球性企業(yè)當(dāng)中比較流行，但是對于鋼鐵行業(yè)這樣一個工藝已經(jīng)非常成熟的流程性行業(yè)，要打破原有科層制垂直管理的方式，推行行政與專業(yè)協(xié)同的矩陣式管理模式，“軍種”為一總部多基地的運(yùn)營管理平臺中對“銷售”、“采購”、“物流”統(tǒng)一管理，在工序?qū)I(yè)管理，為煉鐵、煉鋼、軋鋼、質(zhì)量、能源介質(zhì)管理、工藝標(biāo)準(zhǔn)、安全、碳數(shù)據(jù)管理上做統(tǒng)一專業(yè)域，做大數(shù)據(jù)分析決策管理。

五、數(shù)據(jù)資產(chǎn)的形成與共享

數(shù)據(jù)是資產(chǎn)，資產(chǎn)有價值，推進(jìn)資產(chǎn)共享、價值創(chuàng)造。

通過同類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的匯聚、整合、建模分析、知識庫、數(shù)據(jù)模型共享服務(wù)等手段，數(shù)據(jù)流通共享原則： 原則一：以共享為原則，不共享為例外。大數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，在沒有法律法規(guī)和規(guī)章制度前提下，各單位不得拒絕數(shù)據(jù)共享要求。建議總部進(jìn)一步推進(jìn)各子公司數(shù)據(jù)共享形成的應(yīng)用成果，加強(qiáng)頂層設(shè)計和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，大力推動企業(yè)間數(shù)據(jù)開放共享，消除信息孤島。加快同板塊業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)共享，構(gòu)建數(shù)字化業(yè)務(wù)協(xié)同新生態(tài)。制定統(tǒng)一以共享流量制定相關(guān)的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)，從而鼓勵數(shù)據(jù)共享。

加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，深化大數(shù)據(jù)應(yīng)用賦能高質(zhì)量發(fā)展。舉全公司之力，抓住重點(diǎn)領(lǐng)域、關(guān)鍵環(huán)節(jié)和核心問題，掌握具有自主權(quán)的大數(shù)據(jù)核心技術(shù)。加快用戶畫像、審計線索、風(fēng)險防控等“通用”大數(shù)據(jù)算法、模型的研發(fā)、共享和推廣應(yīng)用，避免重復(fù)建設(shè)、重復(fù)投資，降低大數(shù)據(jù)新技術(shù)應(yīng)用門檻。

建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制及評價激勵機(jī)制。主業(yè)是數(shù)據(jù)的提供者，多元產(chǎn)業(yè)往往是數(shù)據(jù)的需求方，目前很多單位希望推進(jìn)跨產(chǎn)業(yè)互通融合，但苦于沒有公開的互通機(jī)制，建議在大數(shù)據(jù)中心層面探索建立數(shù)據(jù)分享機(jī)制，一方面建立互通的聯(lián)絡(luò)體系，一方面建立數(shù)據(jù)共享的平臺，如數(shù)據(jù)集市、數(shù)據(jù)尋源或數(shù)據(jù)專家服務(wù)等，由公司內(nèi)各單位進(jìn)行“有償選購”。同時建立數(shù)據(jù)分享和獎勵的機(jī)制，通過數(shù)據(jù)分享率，數(shù)據(jù)利用率，數(shù)據(jù)規(guī)范度等指標(biāo)和對應(yīng)的激勵機(jī)制，來提高各單位及數(shù)據(jù)專家對大數(shù)據(jù)建設(shè)、數(shù)據(jù)分享和知識分享的意愿。