国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

★ 上海優(yōu)也信息科技有限公司

1背景

本案例以河南省最大的鋼鐵企業(yè)安陽鋼鐵（以下簡稱安鋼）為場景，以構(gòu)建鋼鐵行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為契機，先行對包括煤氣/蒸汽/壓空等介質(zhì)進行數(shù)字化監(jiān)控與智能化調(diào)度升級改造，開發(fā)滿足安鋼場景的能源資源智能化平衡調(diào)配相關(guān)應用功能，從而推動安鋼在能源資源運營有效性方面得到顯著提升。

2案例實施與應用

2.1總體概況

圖1安鋼智慧能源管控平臺分布實施規(guī)劃

結(jié)合安鋼智能制造升級規(guī)劃，本案例是立足于“鋼鐵工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建”為契機，以能源資源配置優(yōu)化、能源運行管控能力提升為宗旨，設(shè)計開發(fā)基于精益運營規(guī)則、源于大數(shù)據(jù)建模驅(qū)動、采取自主策略推送的智能化運行調(diào)度管理系統(tǒng)，即“能源智能導航系統(tǒng)”作為“安鋼智慧能源管控平臺”第一階段實施目標。

2.2實現(xiàn)目標

（1）構(gòu)建鋼鐵行業(yè)特質(zhì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺：以安鋼場景工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建作為實踐對象，形成可滿足鋼鐵企業(yè)業(yè)務需求的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺；

（2）研發(fā)基于平臺3個智能平衡子系統(tǒng)：研發(fā)滿足安鋼能源運行調(diào)度業(yè)務智能化升級的智能導航系統(tǒng)，第一階段包括煤氣/壓縮空氣/蒸汽智能平衡子系統(tǒng)，未來可移植其他能介；

（3）連接>50套設(shè)備+采集>5000個數(shù)據(jù)：對安鋼場景包括焦化、燒結(jié)、高爐等機組設(shè)備實施包括能源、設(shè)備狀態(tài)、關(guān)鍵工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)采集與信息共享；

（4）設(shè)計>50個適用鋼鐵場景工業(yè)模型：運用AI分析方法和大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，建立能源算法模型庫，設(shè)計支持能源運行智能導航的各類工業(yè)模型。

2.3應用技術(shù)

能源智能導航系統(tǒng)是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、新IOT、數(shù)孿定義、三維漫游、AI模型等新技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計研發(fā)的，具體如下：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)、多元多流信息采集技術(shù)、平臺數(shù)據(jù)重構(gòu)技術(shù)、場景實例數(shù)孿定義技術(shù)、數(shù)孿三維漫游技術(shù)、異常感知規(guī)則引擎技術(shù)、動態(tài)根因分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、基于狀態(tài)感知的預測技術(shù)、干預與應急雙重響應技術(shù)、過程運營精益分析技術(shù)、跨介質(zhì)/工序協(xié)同與聯(lián)動技術(shù)、策略自主推送信息導航技術(shù)、運營執(zhí)行追蹤引擎技術(shù)。上述部分技術(shù)是以業(yè)務規(guī)則精益化梳理+運營數(shù)據(jù)挖掘相結(jié)合的高階運營分析，既體現(xiàn)了依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)強大的信息互聯(lián)與共享能力，同時凸顯了源于業(yè)務知識高度提煉后的模型化設(shè)計及數(shù)據(jù)實時驅(qū)動的新設(shè)計理念。

2.4總體架構(gòu)

項目采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)，搭建安陽鋼鐵能源智能導航系統(tǒng)所需要的開發(fā)環(huán)境與相關(guān)智能應用的運行環(huán)境，具體軟件架構(gòu)如圖2所示。

圖2智慧能源管控平臺頂層架構(gòu)設(shè)計

基于安鋼能源數(shù)字化升級整體規(guī)劃，本例涉及的能源智能導航系統(tǒng)主要功能如圖3所示（橘色背景）。

圖3 系統(tǒng)主要功能模塊

2.5應用設(shè)計

（1）以重構(gòu)的業(yè)務管控流程設(shè)計功能支持為高度數(shù)字化呈現(xiàn)能源運行調(diào)度業(yè)務，同時最大化以軟件信息能力+算力算法替代人工的智能化操作為目標，對安鋼的運行調(diào)度流程實施管控模式和執(zhí)行流程上的梳理與重構(gòu)，即以“信息收集-->狀態(tài)感知-->異常識別-->誘因分析-->策略推送（策略設(shè)計-->角色推送）-->執(zhí)行跟蹤-->統(tǒng)計分析”的運行管控閉環(huán)流程，設(shè)計調(diào)度指令從產(chǎn)生到下達全過程信息化、數(shù)字化、智能化的功能支持。

圖4智能化調(diào)度業(yè)務流程圖

（2）基于角色設(shè)計定制功能及系統(tǒng)運行邏輯

·結(jié)合安鋼組織架構(gòu)和業(yè)務從屬關(guān)系，按運行調(diào)度管理職責和角色，設(shè)計從能源運行調(diào)度到機組主操的自上而下的業(yè)務邏輯與信息流，即服務于公司全員的“企業(yè)全景導航”->服務于能源運行/調(diào)度為主的“單介質(zhì)全網(wǎng)監(jiān)控”->服務于生產(chǎn)廠部調(diào)度為主的“全廠能效監(jiān)控”->服務于設(shè)備主操為主的“單體設(shè)施智慧監(jiān)屏”，如圖5所示。

圖5系統(tǒng)功能框架及運行示意圖

·按角色和業(yè)務管理需要，實施功能定制化和通用性設(shè)計，如圖6所示。

所有角色-企業(yè)能效導航大屏

廠部調(diào)度-XX廠級運行智慧監(jiān)屏

煤氣調(diào)度-煤氣全網(wǎng)監(jiān)控

氣柜主操-煤氣柜運行智慧監(jiān)屏 

圖6分角色定制化設(shè)計功能畫面

（3）植入精益理念和運營工具的能效高階分析

·設(shè)計動態(tài)異常感知+誘因分析的根因分析引起以精益運營視角審視安鋼能源系統(tǒng)運行場景，提煉挖掘系統(tǒng)異常影響因素，構(gòu)建根因邏輯分析架構(gòu)，實施從“系統(tǒng)狀態(tài)跟蹤”“產(chǎn)供用平衡分析”“工序主因分析”“影響根本因素分析”等層次和維度，向用戶推送異常誘因分析。

·支持策略執(zhí)行有效性統(tǒng)計分析，分介質(zhì)/分周期統(tǒng)計策略推送條數(shù)、執(zhí)行條數(shù)、未執(zhí)行條數(shù)，支持明細查詢與追溯等。

3應用創(chuàng)新性、重點與難點問題及解決思路

3.1應用創(chuàng)新性

（1）植入精益理念與運營工具的應用加持以精益運營視角審視安鋼能源資源調(diào)度配置運營的有效性（如圖7所示），洞察業(yè)務管理中的價值洼地和快贏機會，推動調(diào)度管控機制完善、執(zhí)行流程優(yōu)化。并在建模和應用研發(fā)中緊密結(jié)合精益運營方法和輔助工具，使軟件功能充分釋放和詮釋精益運營管控要求，極致幫助企業(yè)在能源資源的損失洞見、運營高效、改善持續(xù)獲得應用服務加持。

圖7融合精益理念與工具的軟件設(shè)計

（2）采用先進的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)搭載工業(yè)應用采用互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)實施數(shù)據(jù)采集、處理、模型設(shè)計、應用前后端開發(fā)，從下向上分為物聯(lián)數(shù)采層，數(shù)據(jù)層、模型層、數(shù)字孿生層和應用層，如圖8所示。

圖8工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)圖

（3）可通用定制的行業(yè)數(shù)字孿生體結(jié)構(gòu)以安鋼場景為構(gòu)建對象，把場景中各個能源系統(tǒng)從產(chǎn)出-消亡的生命周期、端到端業(yè)務流程、單體-多體-跨工序-跨系統(tǒng)的運行管理涉及的產(chǎn)線、機組、設(shè)備設(shè)施及其他管理要素，進行物理世界與數(shù)字空間的虛實映射和數(shù)字化描述，形成可重用復用的數(shù)孿體（數(shù)字底座）。

圖9 鋼鐵能效場景數(shù)孿定義

（4）以“策略推送+信息導航”方式實施能源運行與資源調(diào)度

結(jié)合場景組織關(guān)系、管理流程，設(shè)計“狀態(tài)感知-異常識別-誘因分析-策略設(shè)計-策略推送-執(zhí)行跟蹤-統(tǒng)計分析”的能源運行智能調(diào)度的管控流程。從而實現(xiàn)能源運行調(diào)度業(yè)務從“人工”向“信息化+智能化”升級，從“經(jīng)驗“向“規(guī)則建模+數(shù)據(jù)挖掘“轉(zhuǎn)變。

（5）建模驅(qū)動自主異常識別與根因分析設(shè)計規(guī)則引擎，自上而下按“系統(tǒng)異常識別->平衡歸因分析->工序歸因分析->設(shè)備歸因分析->關(guān)鍵誘因分析”的層級，梳理設(shè)計異常表象與根本原因的從屬、因果等邏輯關(guān)系，形成各能源介質(zhì)的根因分析邏輯分析架構(gòu)。

（6）采用基于預測的前饋干預+實時判斷的后饋響應的雙重模式實施動態(tài)尋優(yōu)。

3.2重點與難點問題

（1）能源系統(tǒng)供需平衡矛盾普遍突出。尤其在煤氣/蒸汽/氧氣/壓空等介質(zhì)系統(tǒng)，產(chǎn)用失均衡、供需欠耦合，造成的資源損失千萬規(guī)模；

（2）對能源數(shù)據(jù)的利用停留在展示為主，確保采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的平衡校驗、供需平衡趨勢跟蹤分析、產(chǎn)用存動態(tài)預測基本都沒有，尤其缺少生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)施的運行狀況、跨介質(zhì)間聯(lián)動信息及運行異常的自主感知與分析，上述信息對于能源運行調(diào)度極為重要，是確保能介高質(zhì)量生產(chǎn)供應的必要前提；

（3）能源資源缺乏標準化的時效最優(yōu)配置和柔性調(diào)度能力。現(xiàn)有能源系統(tǒng)無法支持專業(yè)人員持續(xù)、準確地實施能源資源最優(yōu)配置，尤其是運行中缺乏實時輔助決策類信息，引發(fā)包括響應調(diào)節(jié)延遲、運行操控隨意、調(diào)節(jié)精度偏差大、甚至出現(xiàn)資源配置錯位等系列系統(tǒng)運行問題。

3.3解決思路

為解決安鋼現(xiàn)有無法全網(wǎng)可視化、全流程信息斷鏈、系統(tǒng)供需平衡失耦、跨工序協(xié)同效率低、資源配置不合理等問題，需要對現(xiàn)有能源調(diào)度的業(yè)務流程、管控模式、運行機制、功能支持等方面予以改善和解決，具體設(shè)計思路如下：

（1）梳理企業(yè)能源計量配置現(xiàn)狀，結(jié)合未來業(yè)務藍圖補充完善能源計量表具，確保能源計量數(shù)據(jù)達到軟件所需要求。

（2）以安鋼場景能效運行管控所涉及的對象包括產(chǎn)線、機組、設(shè)備等為對象，進行數(shù)字孿生體設(shè)計，形成可重用、復用的數(shù)孿框架（實例、參數(shù)等），以支持軟件研發(fā)。

（3）開展多元多態(tài)數(shù)據(jù)采集，按“能源流、價值流、物質(zhì)流、設(shè)備狀態(tài)”等維度對數(shù)據(jù)進行分類采集和清洗處理，并逐步形成具有場景特質(zhì)的能源大數(shù)據(jù)。

（4）對能介運行與平衡規(guī)則進行精益化梳理，及通過訪談和觀察方式獲取現(xiàn)場技術(shù)人員的經(jīng)驗知識和操作習慣（準確的），形成支持應用軟件運行的異常識別/觸發(fā)引擎、根因分析邏輯、策略規(guī)則配置等標準文件。

（5）引用新技術(shù)、融合新理念、采用新模式實施企業(yè)能源運行調(diào)度。

以自動策略推送替代人工經(jīng)驗指令的能源運行調(diào)度管控新模式，并按“信息獲取-狀態(tài)感知-異常識別-誘因分析-策略推送-執(zhí)行跟蹤-統(tǒng)計分析”管控模式設(shè)計智能化調(diào)度功能框架，將原有過度依賴人工經(jīng)驗判斷和操作的業(yè)務予以替代，達到能介系統(tǒng)運行的過程可監(jiān)視、異常可識別、原因可分析、尋優(yōu)策略化、結(jié)果可評價的管控效果，如圖10所示。

圖10現(xiàn)有與未來調(diào)度業(yè)務對比

（6）植入精益思想設(shè)計應用功能

·采用以“產(chǎn)用存預測”為前提的前饋干預，及“實時異常”為依據(jù)的應激響應，實施雙重異常判斷+尋優(yōu)推送，以保證系統(tǒng)異常時的預防性優(yōu)化及應激式補救；

·梳理提煉并行形成跨工序/跨介質(zhì)間的聯(lián)動機理、協(xié)同關(guān)系，包括：（轉(zhuǎn)煤）煤氣回收-柜容-使用三聯(lián)動、（鍋爐）煤氣-蒸汽-發(fā)電三聯(lián)動、熱風爐/加熱爐工藝變化與緩沖的聯(lián)動、余熱回收-供熱-發(fā)電三聯(lián)動，促進系統(tǒng)資源總體優(yōu)化；

·關(guān)注焦爐、熱風爐、轉(zhuǎn)爐、加熱爐等關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)工藝變化，確保狀態(tài)可追蹤、可理論預判，為能源預測、平衡判斷、能效分析提供關(guān)鍵信息支持；

·追蹤評估包括熱風爐/轉(zhuǎn)爐工藝節(jié)拍均衡性，在全景可視化的基礎(chǔ)上，構(gòu)建集群優(yōu)化模型支持多機組聯(lián)調(diào)群控，挖掘熱風爐/轉(zhuǎn)爐工藝變化時能源使用特點及對煤氣管網(wǎng)、轉(zhuǎn)煤/蒸汽回收等影響，為分析、預測及策略設(shè)計提供信息支持；

·按時效利潤最優(yōu)理念對能介資源配置的合理性、價值化進行動態(tài)分析，確保能源向高附加值業(yè)務鏈流動、高質(zhì)高用品級對等、減少能源轉(zhuǎn)換損失。

（7）基于角色設(shè)計分級管控機制與功能對企業(yè)能源業(yè)務涉及的角色、崗位、管理要素、控制要求，進行結(jié)構(gòu)化剖析和合理性辨識，以此設(shè)計基于崗位角色的定制化業(yè)務功能推送，策略自上而下推送分解、措施自下而上實施疊加，如圖11所示。

圖11 基于角色設(shè)計分級管控機制

（8）系統(tǒng)具備較強的靜態(tài)可配置性和業(yè)務可擴展性。考慮到能源系統(tǒng)隨業(yè)務和工藝系統(tǒng)不斷擴展或改變的特點，支持用戶通過靜態(tài)參數(shù)、配置文件實現(xiàn)能源業(yè)務的升級和擴展。

4實現(xiàn)效益

4.1直接經(jīng)濟效益

（1）降低高/焦煤氣趨于“零”放散，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量2～3m3/t；

（2）增加余熱回收，提高余熱發(fā)電量8～10%；

（3）減少資源排放損失，降低空壓機綜合電耗3～5kWh/km3；

（4）立足單體能效提升與集群組合最優(yōu)，支持窯爐數(shù)字運營，撬動爐窯節(jié)能降本>10%；

（5）實現(xiàn)能源運行管理模式創(chuàng)新，管控效率提升5%以上。

4.2間接經(jīng)濟效益

（1）收窄管網(wǎng)波動10%～15%，改善能介供應品質(zhì)，促進產(chǎn)線提質(zhì)增產(chǎn)；

（2）均衡轉(zhuǎn)爐冶煉節(jié)拍，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉節(jié)奏，提高轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量；

（3）源于節(jié)能降碳，促進碳資產(chǎn)增值。

4.3隱性管理價值

（1）能源大數(shù)據(jù)構(gòu)建，形成同標準的能源流與設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)、生產(chǎn)物流等數(shù)據(jù)匯集，為后續(xù)企業(yè)數(shù)字化升夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）全景數(shù)孿定義可復用，采用數(shù)字孿生技術(shù)，定義的場景數(shù)孿體可實現(xiàn)未來工業(yè)場景應用開發(fā)的重用復用，提高便捷性。

（3）經(jīng)驗知識傳承，基于運行規(guī)則梳理，能源管理知識、操控經(jīng)驗、專家知識提煉形成模型化功能，有助于知識傳承與持續(xù)改進。

（4）跨部門協(xié)同效率提升，促進多部門協(xié)同控制目標一致、措施同軸、效果同向及響應及時，提升能源管理整體效率。

（5）調(diào)度角色一崗多專，系統(tǒng)將運行規(guī)則、經(jīng)驗、知識等模型化，依據(jù)推送策略組織能源調(diào)度，降低了調(diào)度人員從業(yè)的專業(yè)門檻和領(lǐng)域壁壘。

5案例意義

（1）案例通過對企業(yè)能效精益運營改善和工業(yè)能效APP賦能運營的深度結(jié)合，采取“共性提煉+特質(zhì)定制”的落地路線，對基礎(chǔ)工業(yè)的適用性和復用性極強；

（2）本案例涉及到的問題點，屬于鋼鐵行業(yè)普遍共性問題，因此在安鋼實施后具有較好的社會推廣價值；

（3）鑒于能源管控原理和指導思想方面存在異曲同工的情況，因此本項目具備跨行業(yè)推廣性。即不僅適合鋼鐵行業(yè)，還適合于有色、石油、化工、園區(qū)等大型流程行業(yè)的能介系統(tǒng)智能平衡調(diào)配。A

摘自《自動化博覽》2022年8月刊