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《有色金屬行業智能工廠(礦山)建設指南(試行)》解讀

發布時間:2020-05-07收藏本文關閉本文

20204月,工業和信息化部、發展改革委、自然資源部聯合公告了《有色金屬行業智能工廠(礦山)建設指南(試行)》(中華人民共和國工業和信息化部 國家發展改革委 自然資源部公告2020年第19)(以下簡稱《指南》)?,F就《指南》有關內容解讀如下。

一、為什么要出臺《指南》?

有色金屬行業是典型的流程工業,具有種類繁多、原料來源繁雜、工藝復雜流程長、工況環境苛刻等特點??傮w看,有色金屬行業智能制造水平比較落后,難以滿足高質量發展的需要,其中,采礦裝備主要依賴人工駕駛作業,工作強度大、安全風險高;冶煉裝備種類和安環敏感源多,企業自動化管控水平參差不齊,尤其是小型企業工藝設備落后、多依賴人工操作,環保治理和安全生產形勢嚴峻;部分加工企業的生產及作業數據通過紙質填寫,在線監測手段不足,質量管控能力不高,生產組織缺乏柔性。

在新一輪科技革命蓬勃發展、資源和環境約束不斷增強的新形勢下,企業普遍認識到智能制造的重要性,加快推進數字化、網絡化,部分企業在無人行車、設備智能診斷、銅板自動剝離等局部領域的智能化應用取得突破,但大部分企業面臨建設目標和路徑不明確、建設內容不成體系、建設重點不夠突出、項目推進困難等問題,多是“摸著石頭過河”,系統意識不足,信息孤島現象嚴重,極易陷入“重局部改造,輕整體優化”“重業務系統建設,輕數據價值挖掘”“重建設,輕運維”等誤區。

為進一步推進5G、工業互聯網、人工智能等新一代信息通信技術在有色金屬行業的集成創新和融合應用,在操作層面為企業開展智能制造提供頂層設計和全面導,我們研究編制了有色金屬行業智能礦山、智能冶煉工廠、智能加工工廠建設指南,明確建設目標、建設路徑、建設內容及基礎支撐等方面要求。

二、《指南》是如何制訂的?總體考慮是什么?

20194月,我們啟動有色智能制造指南編制工作,由中鋁、江銅、中金等骨干企業,北礦院、恩菲、中色等科研院所,寶信、華為等智能制造供應商組建礦山、冶煉、加工3個專項起草組,先后對福建、廣東、重慶等地區的21家有色企業進行智能制造摸底調研,充分借鑒國內外及其他行業先進經驗,形成《指南》初稿。經社會公示及征求發展改革委、科技部、自然資源部、生態環境部、應急部、市場監管總局等6個部門意見后做進一步修改完善,通過院士專家論證會審議形成《指南》?!吨改稀房傮w考慮如下:

一是充分與國家政策做好銜接,堅持前瞻性和落地性相結合。《指南》以“互聯網+先進制造業”指導意見、智能制造工程實施指南等為指導,以國家智能制造標準體系為依據,以支撐有色企業綠色、安全、高效發展為目標,總體設計采用基于工業互聯網平臺的云、邊、端架構,結合有色企業特點,重點強調基礎設施的數字化改造、先進工業軟件的應用和基于工業大數據的協同創新。在具體實施上,《指南》突出前瞻性和落地性,既充分考慮企業智能制造建設基礎,明確老廠改造和新建工廠的建設路徑以及基礎型、引領型企業的建設重點,重在“強基礎,補弱項”,又著力促進5G、人工智能、虛擬現實等技術在遠程協作、智能配料、電解槽短路識別、冶煉虛擬仿真等方面應用,力求“長板,謀突破”。

二是立足行業特點和發展需要,明確企業智能制造建設重點。《指南》立足礦山、冶煉、加工的行業特點和智能制造現狀,堅持問題導向,圍繞礦山的本質安全、資源集約需求,冶煉的清潔環保、優質低耗需求,加工的質量穩定、柔性生產需求,聚焦研發、裝備、生產、運營、供應鏈協同等核心業務環節,解決企業普遍面臨的產線裝備基礎不牢、安全環保管控水平不高、信息化與管理兩層皮、先進技術應用動力不足等突出問題?!吨改稀吠ㄟ^設置智能裝備、5G應用場景、工業APP等專欄,明確新型技術的具體應用環節和建設重點,指導有條件的企業先試先行。

三是推動企業管理模式變革,構建持續優化的保障機制。為保障企業智能制造項目的順利推進和建設成效,《指南》既明確企業主體責任意識,引導企業做好頂層設計、確定建設重點,又根據先進企業智能制造項目建設的成功經驗,強調整體規劃和問題導向,在資金投入、組織規劃、人才隊伍、運營維護、信息資源、標準體系等方面明確了基礎支撐要求,引導企業解決拿來主義盛行、領導重視程度不夠、資金持續投入不足、復合型人才匱乏等問題,為企業實施《指南》提供要素基礎保障。

三、智能礦山、智能冶煉工廠、智能加工工廠建設目標的各自側重點是什么?

有色企業智能制造建設目標為實現生產、設備、能源、物流等資源要素的數字化匯聚、網絡化共享和平臺化協同,打造具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應的有色金屬智能工廠(礦山)。其中,有色金屬礦山具有開采區域動態變化、事故風險率高、廢物排放量大、資源回收率亟待提高等特點,特別是部分礦山地處高寒高海拔地區,機器換人需求迫切,《指南》提出要建成集資源的數字化管理、面向礦石流的智能生產管控、全流程的少人無人化生產、集成化的本質安全管理、基于大數據的智能決策于一體的本質安全、資源集約、綠色高效的有色金屬智能礦山;有色金屬冶煉具有生產工況復雜、作業環境惡劣、能源管理粗放、工藝建模和多工序協同難等特點,《指南》提出要建成集綜合集成信息管控平臺、實時協同優化的智能生產體系、精細化能效管控于一體的清潔環保、優質低耗、安全高效的有色金屬智能冶煉工廠;有色金屬加工具有產品品種規格多、訂單批量小、生產工藝流程長、產品精度要求高、物流調度頻繁等特點,需快速響應市場和客戶要求,《指南》提出要建成集柔性化組織生產、產品質量全生命周期管控、供應鏈協同優化運營于一體的質量穩定、協同高效、響應快捷的有色金屬智能加工工廠。

四、現有企業和新建企業智能制造的建設路徑是什么?

針對有色金屬企業生產規模不一、裝備種類多、自動化水平參差不齊等問題,為契合企業發展實際,增強指導的精準性,《指南》提出企業要堅持因企制宜、問題導向、注重實效,根據企業發展戰略和實際生產經營情況,統籌規劃,分步實施,明確建設重點,有序推進智能制造建設。對于現有礦山和工廠,要結合企業需求緊迫程度、基礎條件和資金承受能力等因素制定實施方案,在做好相關流程、數據、操作標準化的基礎上,對設備進行數字化、智能化改造,逐步建設完成綜合集成的生產管控平臺,實現業務的全流程跟蹤和追溯,同時不斷積累相關數據,通過工業大數據平臺實現數據的創新應用。尤其是中小型加工企業,針對其生產規模較小、自動化水平偏低、生產管理粗放等特點,《指南》提出要重點加強信息化基礎設施及信息安全建設,逐步開展設備的數字化改造。對于新建礦山和工廠,要根據礦山和工廠的總體規劃,考慮先進工藝、先進裝備、先進信息技術以及先進制造技術等因素制定高標準、高起點、高水平的智能制造實施方案,基建階段即完成對智能設備的要求,基建后期建設相關生產管控系統,達產達標后在積累一定數據的基礎上建設工業大數據分析平臺。同時,《指南》也提出,在進行實際建設時,企業可以根據支撐條件,并行推進上述工作。

五、《指南》為什么采用基于工業互聯網的“云、邊、端”架構?

傳統的IT架構已經難以支撐大量的知識復用和功能擴展,制約了智能化的發展,而基于工業互聯網的技術架構,可以承載蘊含眾多工業知識的數字化模型與微服務,大幅提高工業知識的復用水平。為突出前瞻性和落地性,《指南》鼓勵企業采用基于工業互聯網的“云、邊、端”架構,將企業大量基于傳統IT架構的信息系統作為平臺的數據源,繼續發揮系統剩余價值,并逐步推進傳統信息化業務云化部署,解決企業傳統系統向工業互聯網遷移、單個企業與行業平臺對接問題。同時,《指南》鼓勵企業以硬件、軟件、數據等基礎要素遷入云端為先導,逐步推進企業實現核心業務系統云端集成,實現跨企業云端協同??紤]到企業技術基礎、資金實力和發展需求,為發揮大企業的支撐引領、示范帶動作用,《指南》提出鼓勵有條件的大型企業建設工業互聯網平臺,鼓勵中小型企業使用工業互聯網平臺。

六、智能礦山、智能冶煉工廠、智能加工工廠的主要建設內容有哪些?建設重點是什么?是如何考慮的?

《指南》立足有色金屬行業智能制造“‘工業2.0’補課、‘工業3.0’普及、‘工業4.0’示范”的建設思路,參考《國家智能制造標準體系建設指南》中智能制造系統架構,明確通過基礎設施的數字化改造實現資源要素的匯聚和互聯互通,通過智能生產系統建設實現信息融合共享,通過基于服務型制造的智能服務應用推動新業態發展,同時,為激發企業活力,《指南》明確了基于工業大數據的協同創新平臺建設要求,支撐企業進行持續的數據應用創新。從具體建設內容看,企業要著力做好以下幾方面工作:

一是基礎設施的數字化改造與建設。基礎設施主要包括新型儀器儀表的應用、產線的自動化改造以及成套智能裝備的應用、網絡部署及信息安全建設。智能礦山指南針對有色礦山生產中勞動作業強度大、作業環境惡劣(高溫、多粉塵、噪音大等)的鑿巖、裝藥、支護、鏟裝、運輸等崗位,引導企業應用智能鑿巖臺車、智能錨桿臺車、智能鏟運機、智能卡車、智能裝藥車等具備自主行駛與自主作業功能的智能化采礦裝備進行鑿巖、裝藥、支護、鏟裝、運輸等作業,降低人員勞動強度,提高本質安全水平。智能冶煉工廠指南針對有色冶煉生產工藝復雜且涉及高溫、多粉塵、強磁、強腐蝕等復雜工況,關鍵工藝參數和性能指標難以實時檢測等問題,引導企業進行基礎設施的數字化改造,鼓勵企業在勞動作業強度大、人員安全風險大的熔鑄、熔體開堵口、電解鑄造等崗位應用智能儀器儀表和智能裝備,實現清潔生產和安全作業。智能加工工廠指南針對有色加工過程鑄造、軋制、擠壓、拉拔等工序精度控制要求高、生產運行速度快等特點,引導企業應用自動控制、智能感知等技術對現有軋機、擠壓機、熱處理爐等生產設備及其他裝置進行數字化改造或配置智能設備,完善工業網絡及信息安全建設,實現質量穩定和精準控制。

二是基于業務驅動的智能生產系統建設。智能礦山指南針對有色礦山地質資源信息數據量大、屬性復雜且動態變化、采礦設計采用二維手工設計、采礦裝備主要依賴人工駕駛、充填系統自動化程度不高、選礦多工藝環節協同難等問題,鼓勵企業通過礦山資源數字化、采選生產過程智能控制、本質安全集成化管理、礦山虛擬仿真,建立具有工藝流程優化、動態排產、能耗管理等功能的智能生產系統,構建以“礦石流”為主線的高度集成化、智能化、扁平化的礦山生產運營管理模式。智能冶煉工廠指南針對有色冶煉企業在火法熔煉、余熱鍋爐、煙氣收塵等重點工序流程協同困難、無法預測和自調節、調整粗放生產波動大、過程控制反應滯后、受限于人工經驗、信息孤島嚴重等問題,鼓勵企業建立基于機理模型、經驗模型和仿真模型的先進工業控制軟件,優化生產作業和設備運行參數。引導企業開展數據采集與集中監視、生產組織與調度、生產管理與執行、企業管理與經營決策等系統的建設,實現實時監控、動態調度和協同優化。智能加工工廠指南針對有色加工企業產品品種規格多、訂單批量小、生產工藝路線長、并行工藝路徑多、物流調度頻繁等問題,引導企業建立生產運營管控中心,對管理區域內的訂單、計劃、工藝、質量、設備、能源、安環、人員等進行數據化、可視化實時監控與生產統一調度及集中管理,鼓勵企業建立基于供應鏈、數據模型和智能優化算法的生產計劃排產系統,實現大規模個性化定制。

三是基于服務型制造的智能服務應用建設。針對有色礦山鑿巖臺車、鏟運機等關鍵設備遠程運維需求迫切,有色冶煉企業大宗原料采購倉儲物流效率低、過程不透明、業財不同步,有色加工企業下游客戶分散、需求響應速度快、個性化需求多等問題,智能礦山、冶煉工廠、加工工廠指南以保證生產連續為核心,指導企業打通消費與生產、供應與制造、產品和服務間的信息通道,整合信息資源,降低供應鏈綜合成本。鼓勵有條件的企業發展服務型制造,創新服務模式,推動設備遠程運維、能源合同管理等工業APP優先上云,為行業其他企業提供服務,有效延伸企業產業鏈。

四是基于工業大數據的協同創新平臺建設。針對有色金屬企業數據價值挖掘不夠、工藝技術和企業管理受限于人工經驗、知識分享不足等問題,智能礦山、冶煉工廠、加工工廠指南鼓勵企業構建基于工業大數據的協同創新體系,激發企業活力和內生動力,推進企業工藝技術和管理經驗的知識沉淀和全面共享,對企業生產制造過程和經營管理活動中的設備運行優化、工藝參數優化、質量管理優化、生產管理優化、經營決策優化等業務場景進行應用創新。

七、企業在智能制造過程中如何推進行業高度關注的信息安全、生產安全、環境保護等重點工作?

信息安全方面,《指南》提出要按照《網絡安全法》《加強工業互聯網安全工作的指導意見》等相關文件要求,統一進行規劃設計,健全信息安全管理制度,重點關注工控網絡安全,形成主動防御、綜合防護的技術保障體系,提高信息安全的態勢感知、監測預警、應急處置、追蹤溯源能力。

生產安全方面,《指南》提出要規范生產現場的健康、安全、環境保護工作,通過智能裝備的應用及安防應急一體化集中管控中心建設,構建以全面評估、閉環管理、實時聯動、智能預警為特征的主動安全管理保障體系,全面提升人員行為安全、作業環境安全和設備運轉安全。

環境保護方面,《指南》提出要利用智能監控手段和定位技術,實時監測廢水廢氣排放點及固體廢物產生、處置環節以及重點環保區域的設備數據與環境信息,實現對潛在突發環境事件和重大危險源的及時分析、有效預警和溯源調控。

八、《指南》如何指導企業運用5G、人工智能、大數據等新一代信息通信技術?

《指南》明確指出要推進互聯網、大數據、人工智能、5G、邊緣計算、虛擬現實等前沿技術在有色企業的應用,并給出了具體的應用場景,,要基于5G網絡大帶寬的優勢,利用ADAS(高級駕駛輔助系統)技術,展礦山無人駕駛系統建設;利用人工智能、機器學習等技術建立關鍵設備和生產工序的虛擬仿真模型,通過建設人工智能配料等系統指導實際生產;利用大數據技術對客戶的分布、行業、類型、來源、資質、風險等進行全面分析,深度挖潛客戶需求,為企業經營決策提供支撐。

九、企業如何實施《指南》?

一是企業要轉變認識,確立“以我為主”的責任意識。智能制造是為企業戰略服務的,企業要想達到預期效果,需要結合自身區域特征、產品定位、工藝裝備、管理模式以及兩化融合基礎等,制定量身定制的解決方案。此外,智能制造項目不同于傳統的“一次性交鑰匙”類工程項目,涉及到企業業務流程優化和管理模式改進,企業戰略演進也需要相關系統進行迭代更新,這就要求企業不能過度依賴外部解決方案供應商,要以我為主,深度參與。

二是企業要做好規劃,“善于借力”有序推進。智能制造是一項復雜的系統工程,需要先進的理念和專業化的人才隊伍,企業自行摸索很容易陷入誤區。建議企業對照《指南》明確企業目標與業務需求,對于智能制造建設經驗不足的企業,委托外部智能制造供應商開展智能制造基礎診斷、頂層設計以及項目實施工作,并組織內部員工從經濟性、適用性、先進性等角度做好實施方案以及項目質量與進度的把關。同時,依托項目對企業員工進行智能制造宣貫和培訓,培養運維隊伍。

三是企業要做好保障措施,建立常態化運行機制。智能制造與企業的愿景、商業模式、管理體制、文化息息相關,為保障達到預期效果,企業要根據《指南》中基礎支撐要求,完善組織、資金、人才等方面的保障措施,加強組織領導,設置專職管理及技術運維崗位,制定專項資金使用管理制度,加大人才引進和復合型人才培養,開展信息資源管理標準化工作,實現常態化運行。

十、如何推進《指南》的貫徹落實?

一是強化指導服務。開展企業智能制造調研,動員企業根據《指南》要求,開展智能制造自評估,找差距,明需求,全面了解企業智能制造現狀、落實指南的困難以及對智能制造系統解決方案的需求,為企業提供更精準的指導服務。

二是組建行業聯盟。會同有色協會等研究組建有色金屬行業智能制造聯盟,在成果轉化、試點示范、標準制訂、技術創新等方面抓實抓細,推動企業、專家、供應商等高效對接,并同步開展優秀案例、供應商及解決方案征集工作,形成有色行業智能制造基礎信息庫。

三是加大支持力度。鼓勵地方政府相關部門通過各種政策手段,支持企業按照《指南》要求進行智能化建設及改造,形成落實《指南》的政策合力。

(資料來源:)

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