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1.   背景介紹

泰豐先行集團，始創于1999年，是中國鋰離子電池關鍵材料行業的先行者。其電池級碳酸鋰產能達到2萬噸/年，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元正極材料產能已達30萬噸/年，擁有高端隔膜材料產能7億平米/年的生產規模。目前集團開發的產品，已處于國際領先水平。追求生產過程的自動化、信息化和智能化一直是泰豐先行生產制造的堅定目標。通過不斷的對生產過程進行自動化升級改造，泰豐先行的自動化、智能化水平將得到很大提升，本次泰豐先行鋰電池新材料智能工廠項目公司更是作為重中之重，從起初項目規劃設計就要求本次新工廠自動化水平達到行業領先水平，并期望打造智能制造一體化智能工廠。

隨著工業4.0時代的到來，新能源新材料等精細化工行業面臨著生產效率提升、產品質量保證、成本降低以及環境友好等多方面的挑戰。 新材料智能管控一體化智能工廠無規模參考案例，該項目同步建設包含軟硬一體方案涵蓋內容廣，方案復雜系數高，整體方案包含：集散控制系統DCS,批處理控制系統BATCH，全自動化立體倉庫管理系統，倉儲管理系統WMS，企業資源規劃系統ERP，以及生產執行MES管理系統等，基于該軟硬件項目及系統的實施落地，和利時與泰豐先行依托行業特色，參照了先進行業智能工廠設計經驗，參考德國工業4.0 中的智能工廠模式及美國GE 工業互聯網等先進理念，結合泰豐企業實際情況部署了基于智能管控一體化平臺的新材料特色智能工廠方案，該方案基于工業互聯網技術開發，支持一鍵安裝，“隨需應變”功能組合策略，可集成新一代生產執行系統（MES）、批量控制系統（Batch）、高級過程控制系統（APC）、操作員培訓系統(OTS)等生產管理套件，與DCS或PLC配合完成OT層自動化控制，形成一體化智能工廠平臺軟件；亦可方便地集成客戶既有ERP或OA系統，進行功能和數據的快速整合，滿足功能性需求（生產、管理）和非功能需求（系統性能、擴展性），減少企業對系統既有模塊的依賴，滿足一體化認證、一體化操作、一體化運維的要求，全面提升企業的研發、生產、管理和服務的智能化水平，為精細化工數智化轉型提供有力樣板。 

2.   目標與原則

項目以中國制造 2025 為宗旨，以兩化深度融合為突破口，參考德國工業4.0 中的智能工廠模式及美國GE工業互聯網等先進理念，結合企業實際情況，在現有自動化系統建設的基礎上，通過智能化生產系統以及全面化管理系統的建設，以技術領先、生產智能、管理先進的智能化樣板工廠建設為參照，達到設備互聯、系統互通、實現生產過程透明化、質量管控數字化、成本控制精細化，從而提升生產效率、設備利用率，降低運營成本、產品不良品率和縮短產品研發周期，最終實現全廠均衡、安全、高效、智能生產的整體建設目標。

在全流程透明的、自動的數字化平臺支持下，通過智能化生產系統以及全面化管理系統的建設，以技術領先、生產智能、管理先進的智能化樣板工廠建設為參照，打造機制優、人均勞動生產率領先、成本低、質量高的標桿企業，最終實現全廠均衡、安全、高效、綠色生產的整體建設目標。

通過對工廠生產、經營參數的智能化分析、判斷、決策、精準執行，優化生產經營組織和控制，使工廠運行平穩，指標優化，能耗達標并進一步降低，環保指標達標甚至超凈排放，最終實現泰豐先行智能工廠建設的總體目標。

3.   案例實施與應用情況

(1)  案例分步規劃

在數字化平臺支持下，通過智能化生產系統以及全面化管理系統的建設，以技術領先、生產智能、管理先進的智能化樣板工廠建設為參照，打造機械自動化、人均勞動生產率領先、成本低、質量高的標桿企業，最終實現全廠均衡、安全、高效、綠色生產的整體建設目標。

基建階段完成對智能設備的提資，完成基礎自動化、批量控制（Batch）、工控網絡、視頻網絡、信息化基礎設施、信息安全、工業物聯網等的建設，做到工廠設備智能化、過程自動化、網絡化、少人化。

基建后期同步開展數字化工廠建設，包括經營決策、綜合監控、計劃管理、生產管理、設備管理、智能巡檢、質量管理、能源管理、倉儲等信息系統，實現工廠全面可視化。

投產并實現達產達標后，在積累一定量數據的基礎上，開始建設工業大數據分析平臺，挖掘數據潛在價值，實現設備故障智能診斷、過程參數優化、生產流程優化、經營決策優化等，打造具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應的智能工廠。

(2)  實施與應用詳細情況：

基于智能管控一體化平臺的新材料智能工廠解決方案整體架構圖如下：

①　工業信息安全：

工業信息安全工業控制系統網絡信息安全方案設計遵循《GB/T25070-2019網絡安全等級保護安全設計技術要求中》三級系統的設計要求及行業相關文件的要求，以等級保護設計技術要求中提出的工業控制統保護安全技術設計框架為基礎，綜合采用主動防護技術、物理隔離技術、邏輯隔離技術，協議轉換技術等，構建在安全管理中心支持下的安全計算環境、安全區邊界、安全通信網絡三重防御體系，確保工業控制系統網絡中主機終端安全、網絡通信及邊界安全、應用及數據安全。

②　超融合數據中心

采用超融合一體機5臺，將業務系統虛擬化，通過虛擬化網絡對業務系統名個對應分層模塊安全隔離，構建虛擬存儲資源池，滿足業務系統改造對數據容量和高性能的需求。

③　網絡建設

本項目智能工廠建設辦公有線網絡、辦公無線網絡、視頻網絡，共中預留電話網絡和廣播網絡。

④　數據中心

為解決大量重要數據如何存儲和利用的問題，項目構建統一化存儲架構，實現數據的統一存儲、管理、應用。本項目在運營指揮中心建設一套生產運營指揮及控制中心系統。

⑤　視頻監控

視頻監控建立依托網絡資源數字化的智能綜合管理平臺，通過部署視頻監控設備覆蓋主要生產區域、關鍵設備，關鍵崗位和安全場所，結合視頻監控平臺的在線監控、智能分析、聯動告警、融合通信等功能，實現各關鍵崗位、工藝流程、設備、重大危險源等區域進行實時監控。

⑥　生產管理平臺搭建：

以平臺+APP形式靈活部署，部署生產數據采集、生產監視預報警管理、實時數據庫、生產管理、質量管理、能源管理、設備管理、智能巡檢、安環管理、績效管理、生產統計、管理駕駛艙、移動APP，面向企業提供生產過程管控、輔助生產工具，銜接工業生產現場的硬件和軟件體系，實現物物相連，信息相通，提供多方集成入口，實現對廠區環境、原料、車間、成品、包裝、人員、設備等資源的優化和協調。 

生產監控模塊

    質量管理模塊      

設備管理模塊   

能源管理模塊

(3)  案例創新性

①　技術創新：采用微服務架構，對新需求、新功能可以快速迭代，減少對系統既有模塊的影響和依賴，維護升級簡單方便。

②　產品創新：從設備原料進廠、自動生產、品控優化、成品出廠等每個環節 我們都有對應的功能模塊進行管理，實現生產全流程數字化管理。并且實現了批次生產過程物料消耗、能源使用、控制參數、產線設備、值班排班等完整記錄，提供正向和反向追溯。

③　服務創新：智能工廠方案會將ERP、MOM、Batch、DCS等產品進行有機結合，通過多種標準工業協議，多種數據訪問方式，實現數據和命令的上傳下達，相互訪問融合貫通，完整實現數據交互及業務應用。

④　機制創新：具備強大的“隨需應變”功能組合策略，通過輕量化的組態即可實現客戶的定制化需求。

⑤　模式創新：支持靈活伸縮部署，一鍵式安裝，提高項目實施效率，降低實施成本。

⑥　應用場景創新：從設備原料、自動生產、品控優化、出廠庫存等每一個環節我們都有對應的功能模塊進行管理，實現生產全流程數字化管理。批次生產過程中物料消耗、能源使用、控制參數、產線設備、值班班組等都完整記錄，支持正向和反向追溯。

(4)  重點與難點問題及解決思路

?  重點與難點問題

①　多方協助與溝通難題：智能工廠項目集成了生產、物流、質量控制、信息技術和工業工程等多個專業領域，涉及部門眾多且人員知識結構各異。由于各部門從各自職能出發，期望主導項目的實施方向，而彼此間的溝通機制尚待完善，往往導致在理解和解決問題上存在較大分歧，形成溝通障礙。

②　前期信息化遺留問題的集中暴露：企業引入智能工廠項目的初衷在于彌補先前ERP、WMS等信息化系統在解決生產現場實際問題上的不足。然而，在MES深入實施的過程中，早期系統中存在的矛盾和斷點會逐漸顯現，如生產計劃執行、生產反饋、質量管控等方面的問題需得到有效整合和解決，這就要求企業必須妥善協調和整合多方資源，克服既有系統與智能工廠系統之間的融合難題。

③　高度定制化與核心業務沖擊：鑒于智能工廠項目系統直接影響到制造企業的核心生產環節，而每個企業的生產流程和工藝各有特點，定制化程度極高，企業在實施時不得不小心翼翼，以免過激的業務流程變革導致生產線效率下降，甚至對精益生產和現場作業造成額外負擔。

④　系統復雜度與專業知識匱乏：根據ISA-95標準，智能工廠項目中的MES系統包含多達11個標準模塊，構成一個龐大而復雜的系統。要透徹理解每個模塊的關鍵功能及其相互關聯，并結合企業實際情況選擇恰當的實施切入點，對企業的專業人才儲備和知識架構提出了較高要求。

?  解決思路

①　明確定位與梳理業務需求：首要任務是認識實施智能工程項目的目標和預期效益，避免盲目跟風。同時，引導企業內部形成共識，明確智能工廠項目在業務管理層面的核心功能與覆蓋范圍，認識到智能工廠項目并不是簡單復制其他企業的成功案例，而是要結合自身實際進行適當裁剪和定制。

②　技術與業務管理深度融合：在實施智能工程項目過程中，從管理層面加強技術人員與業務部門的溝通協作，深入了解企業生產管理的實際需求，嚴格管控項目執行過程中的各類文件，如需求調研報告、藍圖設計方案、詳細設計說明書等文件；形成符合企業實際情況的解決方案，確保智能工程技術方案能切實解決業務痛點，做到技術與業務管理的有效結合。

③　重視基礎數據整理：智能工程項目各系統的運行依賴于準確、完整的業務數據基礎。因此，整理和優化生產和管理相關的基礎數據至關重要。通過匯集生產現場和企業管理的各類信息，實現對制造過程的實時監控與追蹤，為客服部門提供便捷的追溯查詢服務，從而消減內耗，提高服務效率。

④　注重人員培訓和管理：智能工廠建設需要具備專業的技術和管理人才，項目前期固定企業專業團隊人員，全程參與智能工廠項目建設，實施過程注重人員培訓和管理，提高員工的技能和管理水平。 

4.   應用價值與效益

(1)  應用價值

泰豐先行項目依托的基于智能管控一體化平臺的新材料解決方案推廣價值顯著，其功能模塊的設計靈活性與可定制化開發特性，使得該方案在區域、行業及領域內均展現出極高的可復制性。在行業層面，該智能工廠方案不僅適用于傳統的石化、鋼鐵、精細化工等行業，其高度定制化的特點也使其能夠輕松融入新材料、醫藥、食品等新興制造領域，推動各行業生產運營效率的全面提升。

(2)  效益

①　經濟效益

基于智能管控一體化平臺的精細化工解決方案，運用信息化手段規范現有的業務管理，提升管理效率。可直接產生經濟效益具體如下： 

其中泰豐先行智能工廠項目：運用信息化手段規范現有的業務管理，提升管理效率。整個生產人工減少20%，批次效率提升18.5%，產量增加16.5%，設備巡檢提升40%，合格率提升到98.7%。

②　社會效益

推動產業升級：基于智能管控一體化平臺的智能工廠方案的實施促進了制造業的數字化轉型和智能化升級，推動了精細化工整個產業鏈的升級和優化。

促進就業：雖然自動化和智能化在一定程度上替代部分重復性勞動，但同時也催生了新興職業需求，為社會提供更多的高端就業機會。

提升客戶滿意度：通過提高產品質量和服務水平，增強了客戶滿意度和忠誠度，促進了市場的穩定和增長。

③　生態效益

資源節約：通過優化生產流程和資源分配，減少資源消耗和浪費，有助于實現資源的可持續利用。

減少污染：通過提高生產效率和質量，減少因生產過程中的不合格品和廢品處理而產生的污染和排放，有利于環境保護和可持續發展。

綠色生產：支持綠色生產理念，通過數據分析和優化，推動企業在生產過程中采用更加環保的材料和工藝，實現綠色智造

泰豐先行智能管控一體化新材料智能工廠項目，可參考的行業規模案例少，整體系統復雜，軟硬件系統品類多，和利時依托公司已有成熟的MES平臺作為基礎，響應國家智能制造發展戰略、掌握技術核心的需要，特打造精細化工智能管控一體化系統，該系統基于工業互聯網技術開發，支持一鍵安裝，“隨需應變”功能組合策略，可集成新一代生產執行系統（MES）、批量控制系統（Batch）、高級過程控制系統（APC）、操作員培訓系統(OTS)等生產管理套件，與DCS或PLC配合完成OT層自動化控制，形成一體化智能工廠平臺軟件；亦可方便地集成客戶既有ERP或OA系統，進行功能和數據的快速整合，滿足功能性需求（生產、管理）和非功能需求（系統性能、擴展性），減少企業對系統既有模塊的依賴，滿足一體化認證、一體化操作、一體化運維的要求。

系統通盤考慮整合現有業務板塊，復用性高，全面打通業務信息孤島，優化生產工作流程，解決現有系統存在的問題和管理盲區，滿足規模化業務擴展需要，面向新需求、新功能可以進行快速迭代開發，減少對系統既有模塊的影響和依賴，提升企業生產運行效率和自動化、智能化水平。