稀土領域生產一體化管控系統案例

目       錄

1.      項目背景... 2

2.      實現目標... 2

3.      整體框架... 3

4.      集控中心改造... 4

5.      車間加裝感測器及網路改造... 5

6.      邊緣工藝模型及模擬... 5

7.      基礎工業互聯網平臺... 6

8.      稀土生產一體化管控業務... 6

9.      掌上工廠... 6

 註：本文檔為案例宣傳資料，省略涉密和方案細節內容。

1.   項目背景

　　稀土是國家的戰略資源，國家對稀土產業發展實行統一規劃，國家鼓勵和支持稀土產業新技術、新工藝、新產品、新材料、新裝備的研發和應用，持續提升稀土資源開發利用水平，推動稀土產業高端化、智能化、綠色化發展。

　　經過2個月的詳細調研，**稀土目前缺少生產車間之間數據協同交互、缺少完整的生產工序數據協同監測和分析，無法及時瞭解生產過程和經營情況，更無法進行有效的生產過程優化。

　　本項目以工業互聯網基礎平臺為基礎，實現設備互聯互通、異構數據集成，實現**稀土生產工藝核心業務數字化、信息化和智能化，使公司生產者、管理者和經營者隨時掌握稀土生產、生產過程決策、執行反饋優化等。

　　本項目推動**稀土生產環節的數字化、信息化和智能化改造，從行業、戰略、技術和市場等方案全面提升**稀土的競爭力，打造**稀土焙燒、水浸、萃取、碳沉和灼燒全工序生產智慧大腦。

2.   實現目標

　　基於**稀土生產現狀及結合稀土行業智能化發展現狀，通過高標準設計、高質量完成，向稀土冶煉全流程的智能製造發展看齊，提升**稀土生產和經營的綜合競爭力。從原料到產成品整條生產線實現集中管控、生產運營協同、關鍵設備實時監測預警、產品噸氧化物能源消耗分析，提高產品質量穩定性、產量穩定性、設備運行穩定性。

　　最終實現生產工藝全流程數據透明化、生產工序間數據及人員協同、降低稀土工藝關鍵設備故障率、降低稀土產品綜合能源消耗、生產過程數據積累及數據分析。

3.   整體框架

　　**稀土生產一體化管控系統建設本著“軟硬兼顧，內外兼修”，一方面從硬體層面打破地理空間位置限制，實現產線各工序的集中操控，另一方面從生產工藝出發，打通產線數據流、物質流與能量流，從機理與大數據分析層面建立機理模型，構建單元工序、稀土產線智能應用，真正實現稀土產線的全流程協同智能管控，最終實現稀土智能中心建設。

　　**稀土生產一體化管控系統覆蓋檢化驗、焙燒、水浸、轉型、萃取、碳沉、灼燒和環保等連續生產全工序段，統一規劃邊緣智能模型和模擬、工業互聯網基礎平臺、一體化生產運營監控、全廠智能決策、數字孿生、掌上工廠等。簡單框架示意（註：詳細框架涉密，不作為公開宣傳材料），如下圖：

　　數據框架包括車間及工序（焙燒、水浸、萃取、碳沉、灼燒、環保和機動）、平臺端，主要保障數據傳輸的實時性、穩定性、唯一性和完整性。統一數據採集、統一數據傳輸方式及通信協議，統一數據處理、統一數據存儲、統一數據建模及分析、統一數據介面和統一業務擴展。數據框架示意，如下圖：

4.   集控中心改造

　　集控位置：**稀土萃取車間控制室。

　　現有中控室長15m*寬6m*高3m，中控屏幕安裝在北側牆面，有兩塊，分別為左側安防視頻模塊和右側為集控系統模塊。設置有5個操作台，中控室西側放置機櫃和辦公桌。

　　本項目將主屏幕更換為高2.24m、寬8.96m，顯示面積20.07㎡大屏，佈置在北側牆面，作為集控系統顯示端。

　　應用效果示意，如下圖：

5.   車間加裝感測器及網路改造

　　根據各車間生產工藝的要求，對車間內生產工序關鍵設備加裝感測器，實現生產過程數字化監測和分析，例如**車間積液池加裝流量計；迴轉窯加裝溫度探測器；調漿罐、中和罐、渣洗罐加裝液位探測器和pH值探測器等。

　　對新加裝的感測器和老舊感測器進行網路改造，加裝網路轉換模塊，實現生產數字化。某車間網路改造示意，如下圖：

6.   邊緣工藝模型及模擬

（1）   焙燒工序模擬模型

　　氣相（天然氣和空氣）由窯頭進入向窯尾排氣口運動，固相（乾燥精礦）和液相（濃硫酸）由窯尾進料口進入焙燒窯向窯頭出料口運動。在生產過程中，固相、液相和氣相之間進行複雜的換熱，窯內進行大量的化學反應，同時發生物料的輸送、翻動、發泡等多種物理反應。綜上，建立窯內氣固液三相流動、傳熱模型，分析三相分佈狀態、運動行為及溫度分佈綜合模型。（註：省略模型圖）。

（2）   萃取物料平衡控制與分離效果模型

　　各級萃取槽中的各稀土元素分佈發生異常波動時，會影響萃取分離效果和產品純度指標。

　　實時監測有機相（包括皂化液）、料液以及各產品出口的流量、取樣結果等參數，構建物料平衡和分離效果模型，調整水浸液、有機和渣洗液的流比，從而實現萃取工藝優化控制，提高產品產量和質量。（註：省略模型圖）。

7.   基礎工業互聯網平臺

　　工業互聯網是本項目的基礎平臺，為本項目提供開發業務的工具，同時將來可以擴展其他業務功能。

　　工業互聯網平臺作為工業智能化發展的核心載體，平臺體係為數據採集、數據建模、數據預警、數據視圖、數據報表、數據追溯、數據體檢和演算法分析等提供支撐。

　　工業互聯網平臺向下連接設備、向上支撐應用開發，通過數據匯聚、數據應用和分析，逐步建立稀土冶煉製造能力和工業知識的標準化，構建稀土智能製造核心能力。

8.   稀土生產一體化管控業務

　　第一期主要實現業務的功能模塊包括：綜合決策大屏、生產工藝協同監測、關鍵設備管理、能源監測、能源預警、能源分析、化驗室管理、報表管理等核心業務功能。決策大屏效果示意，如下圖：

9.   掌上工廠

　　系統展現層通過集控室大屏、PC端和移動端多重展現。其中移動端搭配掌上移動應用，進度彙報自動關聯生產數據，一鍵查看生產訂單所有執行過程，實時追蹤、掌握生產進度及時調整、安排生產執行，能源、原輔料消耗與生產進度。

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