[发明专利]一种铝电解生产精确感知与智能决策方法及MES系统

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解生产管控系统技术领域，具体涉及一种基于精确感知与智能决策的铝电解MES系统。

背景技术

长期以来，节能、降耗、减排的问题一直困扰电解铝生产企业，随着铝电解行业节能降耗、高效生产需求的日益增长，世界铝工业界对控制技术和管理技术在铝电解生产中的应用十分关注。

在铝电解生产过程中，科学的一体化调度人、财、物资源和提高电解槽的管控水平，是提升电流效率和降低能耗的关键。但是目前的电解槽生产控制仅依靠系列电流和电压作为输入量，信息不完整，致使控制水平低；铝电解槽的换极、出铝等操作，仅依靠人工经验判定、依靠铝电解原理和经验实施控制，缺乏标准化流程，致使生产指标差且不稳定；生产过程的评估考核、生产过程的监控和管理、生产成本的控制等科学性不足、管理不规范、手段落后，导致产品质量不稳定、效率低、能耗高、污染大；能效利用率低下；设备维护维修不及时导致生产受影响甚至发生漏停槽等大事故；综上，现在的铝电解生产管理粗犷，节能高效环保水平低，行业急需相关的技术进步。

铝电解是一个复杂的电化学过程，电、磁、热、力、流多物理量和浓度相互关联，测量困难，对于日益大型化的电解槽控制而言，存在检测不精确、不实时的不足，致使控制水平低，各项技术指标差，因此对电、磁、热、力、流多物理量和浓度进行在线检测，并将其纳入控制系统是目前电解生产的努力方向；另一方面，现有的铝电解槽生产管理多依靠人工完成，如：换极、出铝等操作，出铝时机和出铝量、换极过程等过多依靠人的经验进行判定，缺乏标准化的操作流程，致使不同的人管理电解槽会得到不同的效果；第三：电解生产操作水平参差不一，电解效率难于达标且无法对操作工人及车间管理技术人员达到有效统一的考核；第四，电解生产计划和任务排产都是传统的按计划下达，一旦有生产和市场波动，往往造成及计划不能完成或排产陷入混乱的局面；第五，各班次交接需要召开班后总结和班前准备耗用一定生产时间，造成工作效率低下；第六，全厂能效管理水平低，除生产必须外各种跑冒滴漏不能及时发现，造成水、电、气等资源大量浪费；第七：由于现有电解使用的设备的传统的维护和修理都是按经验人工做计划进行备料准备，一旦有变或突发事件，往往无法满足修理要求造成生产停工，同时对异常槽无法预判造成更大的损失。因此目前现有的电解槽控制技术缺乏电、磁、热、力、流和浓度的实时数据，仅依靠铝电解原理和经验实施控制，导致现有的电解控制系统节能增效的能力有限。

MES作为面向车间的生产过程管理与实时信息系统，能解决车间生产任务的执行问题，填补了上层生产计划与底层工业控制之间的鸿沟，通过对能流、物流、设备状态等进行实时监测与协调优化控制，达到快速响应制造及降低能耗的目标。因此，针对行业特点，研究生产运行管理模型、槽况监测技术、成本控制方法等关键技术，开发面向铝电解行业的自主知识产权MES解决方案和MES产品，提高MES 系统对铝电解工厂过程和业务过程持续变化的适应能力，具有重要的现实意义。

国外MES厂商将企业运营管理理念融入到相应的软件产品，高效地设计、管理和运营制造与供应链的相关业务，并把ERP层、MES 层和DCS层进行整合。典型的系统有：1)Honeywell.Honeywell公司基于Uniformance平台实现的MES产品，是一个一体化的业务系统数据库，业务模块和平台是紧耦合关系。2)PSI-BT的PSI Metal产品，是针对钢铁行业的应用系统，核心是工厂模型。3)西门子公司的 SIMATIC IT产品，建立了平台化、组件化的构架及其大量的控制单元库和各行业的典型工艺流程库，是以生产工艺流程为核心的MES 产品框架和解决方案。4)Apriso公司的FlexNet产品是基于Web Services的MES套件，面向汽车、家电、电子、制药等行业，提供整个供应链和生产过程的解决方案。国内流程工业领域的MES软件通过十五期间的积累，已经涌现了具有市场竞争力的国内MES软件供应和集成商，如石化盈科、浙江中控、上海宝信、首自信等。主要MES厂商和系统方案有：①石化盈科的S-MES；②浙江中控的 ESP-Suite；③首钢自动化信息技术公司的Q-MES等。