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1、从从SmartSmart到到WiseWise再到再到IntelligentIntelligent电解铝生产电解铝生产 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 1 2 3 4 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 铝电解生产的发展历程 铝电解生产V1.0铝电解生产V2.0铝电解生产V3.0 自焙槽小型预焙槽大型预焙槽 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 -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。
2、 -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（CPS），“中铝云”平台也开始建设。 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 -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。 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 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 应用层应用层 感知层感知层 物理层物理层 生产作业 管理标准 企业安全 生产标准 和规范 3D可视化 GPS GIS 控制模型 过程控制 精准控制 故障诊断 设备控制 专家
3、支撑系统 软测量模型 决策模型 数据层数据层 企业数据汇聚 数据存储 数据预处理&清洗 企业KPI提取 数据安全 数据存储 容器管理 工业物联网 工业以太网 移动互联网 WIFi Zigbee 卫星网 生产过程在线检测 作业与运动感知 环境与能源在线检测 数据标准 能源管理 体系 供应链联动集 成模型 综合成本优化 策略模型 生产调度模型 操作指导模型 工业企业 相关设计 标准 BI 管理 铝电解槽 关键智能生产装备智能检修装备 多功能机组（天车）焊接机器人 智能装备 辅助智能生产装备 不停电停开槽装置 智能基建装备 传输层传输层 物联感知 控制层控制层 决策层决策层 基于大数据分析模型的生产
4、调度、物流运输路径规划、成本优化 控制、公司运营管理决策支持 云平台/数据中心 网络基础设施 与数据中心 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 供应链管理供应链管理SCM 运营管理系统运营管理系统 数据中心 智能装备或机器人 数字电解槽 能效管理能效管理EMS 制造执行系统制造执行系统MES 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 低成本易用在 线检测装置 热平衡与物料 平衡寻优控制 精确感知与智 能决策MES 铝电解流程制 造管理系统 适应环境的作 业与维护装备 远程咨询决策 支持与服务 安全环境质量 监视与预警 两水平成分快 检与信息共享 管控检一体
5、化 移动数字助手 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 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 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 主要认识（二）：铝电解智能制造是一个复杂的系统工程 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 实现强磁、高温、多尘、腐 蚀、震动环境下在线检测 开发适应铝电解恶劣环境和 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 建立云平台与数
6、据管理系统 实现数据分析与决策 实现生产过程可视化 信息安全信息安全 新材料新材料 现代机构现代机构 数据处理数据处理 知识工程知识工程 人工智能人工智能 工程技术工程技术 网络技术网络技术 可视化技术可视化技术 控制技术控制技术 传感技术传感技术 管理技术管理技术 多技术、多学科融合 主要认识（三）：实施铝电解智能制造不可能一蹴而就 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 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。 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。 铝电解过程中电、磁、热
7、、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。 阶段一：阶段一：SM Smart Manufacture 阶段二：阶段二：WM Wise Manufacture 阶段三：阶段三：IM Intelligent Manufacture 主要认识（四）：智能程度是不断提升的 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 全局人人、人机、 机机协同工作 主 要 内 容 协同 关键环节机器 作业
8、与维护 过程自动化与 管理信息化 生产过程监视 与预警报警 单因子分析及 关键KPI评价 基于网络支持 的人人协同 作业与维护无人或 少人装备或机器人 全生命周期管理与 全局最优控制 设备全生命周期管 理与安环综合预警 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 装备 管控 安环 决策 服务 1、对实施铝电解智能制造的认识、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 “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 电气化、自动化
9、 数字化 数据管理 网络基础设施 过程与安环视频监视 信息系统 信息物理系统（Cyber Physical System, 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 智能化过程智能制造基础 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 智能制造基础新需求 1、对实施铝电解智能制造的认识、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 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生产 - 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
10、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 - 网络基础设施 智能制造能够解决制造过程中的所有痛点。 智能制造只是概念，难以解决企业的实际问题。 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。 问题分析：对新一代信息技术和人工智能技术推动检测
11、、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。 1、对实施铝电解智能制造的认识、对实施铝电解智能制造的认识 “万能论”万能论” “无用论”无用论” 主要认识（七）：“万能论”与“无用论”都显极端 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 1 2 3 4 铝电解智能制造的目标 2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务 - “制造+互联网”生产经营模式
12、 - 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 - 信息全面、及时、准确共享 - 大数据管理与安全 - 基于数据与模型驱动的精准管控、 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 原铝生产原铝生产装备技术 控制技术 智能技术 新一代信 息技术 管理技术 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 产率，降低劳动强度，延长设备寿命，质量控制与质量追溯 铝电解智能制造研究与实践的主要内容 2、铝电解智能制造的三个阶段
13、及主要任务、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务 生产总线无线网互联网办公网 生产过程 在线检测 人员和设备 位置检测 生产过程 安环监视 设备运行 状态检测 控制管理 执行机构 生产过程 预警报警 驾驶舱大 屏幕 数据主题 搜索 数据处理数据存储计算能力数据安全 模型库数据库知识库方法库规则库案例库 决策分析寻优控制流程管理健康分析质量控制 数据管理与数据管理与 端管云平台端管云平台 数据与模型数据与模型 驱动系统驱动系统 网络设施与网络设施与 泛在物联泛在物联 生产过程检测与监视生产过程检测与监视数据可视化数据可视化 数据标准化数据标准化 与知识工程与知识工程 智能装备智能装备 智能机器 与
14、机器人 生生 产产 模模 式式 与与 质质 量量 安安 全全 环环 保保 体体 系系 设设 计计 2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务 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 阶段一：阶段一：SM Smart Manufacture 阶段二：阶段二：WM Wise Manufacture 阶段三：阶段三：IM Intelligent 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 建立“电解铝企业+互联网”
15、 端管云平台和标准化、扁平 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 进阶 进阶 铝电解智能制造的实施需要分三步走 Smart Manufacture：夯实基础与实现网络协同工作 2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务 检测系统数 字化改造 优化业务流程 和生产组织 装备与机器人 配置或改造 控制系统改 造与优化 工业总线无线网互联网多协议融合 计算能力 数据管理资源配置数据安全 MESEMS驾驶舱视频监视 后台智能决策后台智能决策 与前台指导与前台指导 铝电解企业现有自动
16、化、信息化、装备基础 SM 主 要 任 务 主 要 任 务 基础工作基础工作 以太网实现系统互联实现系统互联 实现数据管理实现数据管理 物流管理 数据处理 2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务 生产过程 在线检测 按订单生产 柔性制造 阳极自动 测高装置 端管云架构 与云平台 多源数据融 合与管理 大数据安全 与秘密保护 设备健康分 析与预警 Wise Manufacture：提升数字化与柔性制造能力 提升数字化、提升数字化、 自动化水平自动化水平 实现大数据管实现大数据管 理和制造服务理和制造服务 基于数据和模基于数据和模 型驱动的管理型驱动的管理 资源约束和 冲突解决 SM应用基础 WM 主 要 任 务 主 要 任 务 多变量解耦 与寻优控制 生产安环预 警与报警 数据处理与 数据分析 质量控制与 问题追溯 换极机器人提高装备水平提高装备水平巡检机器人焊接机器人精确出铝装置 成分 快检 2、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务、铝电解智能制造的三个阶段及主要任务 按订单全局 计划与调度 人人、人机、 机机协同 数据全生命 周期管理 设计施工运 行
