[发明专利]一种钢铁智能工厂的平台构建方法

摘要

本发明提供一种钢铁智能工厂的平台构建方法，通过连接企业物联网与产业互联网，建立云计算中心和大数据中心，将企业物联网中的工业大数据采集、存储、计算实现企业研发、生产、质量、管控智能化。首先建立决策支持平台、运营管理平台、仿真模拟平台，再以这三个平台为基础，建立多个智能管理流程。钢铁企业按照这种方法坚持执行，可达到冶金工厂的智能化建设目标，实现新一代信息技术与先进制造技术创新集成，构建信息化条件下的钢铁产业生态体系和新型制造模式，提升效率、提高品质、降低成本具有显著成效。 1

主权项

1.一种钢铁智能工厂的平台构建方法，所述的方法通过连接企业物联网与产业互联网，建立云计算中心和大数据中心，将企业物联网中的工业大数据采集、存储、计算实现企业研发、生产、质量、管控智能化；

其特征在于，所述的方法首先建立决策支持平台、运营管理平台、仿真模拟平台，再以这三个平台为基础，建立多个智能管理流程；

所述的多个智能管理流程包括：智能产品研发流程、智能质量管控流程、智能生产协同流程、智能物流仓储流程、智能能源及环境管控流程、智能营销服务流程、智能决策支持流程；

所述的智能产品研发流程用工业大数据，进行产品理论预测建模，基于虚拟仿真技术，搭建虚拟仿真平台，包括理论预测模型构建流程、新产品研发流程、生产调度仿真流程；

所述的智能生产协同流程包括计划排程流程、设备运行保障流程、安全环境监控流程。

2.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能产品研发流程的理论预测模型构建流程包括如下步骤：

步骤一、收集整理产品历史数据，按产品类型进行组织，并划分为训练数据和验证数据两类；

步骤二、在虚拟仿真平台基于产品研发经验构建产品理论模型，运用训练数据反复进行模型训练，按照预期目标构建出产品理论预测模型；

步骤三、运用评估数据反复进行模型评估，最终构建出产品理论最优模型；

步骤四、产品理论预测模型在虚拟仿真平台进行发布。

3.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能产品研发流程的新产品研发流程包括如下步骤：

步骤一、在虚拟仿真平台输入新产品研发计划；

步骤二、运行产品理论预测模型，进行产品组织性能设计、产品元素成分设计、产品材料尺寸设计、产品生产工艺参数设计；

步骤三、在虚拟仿真平台进行新产品模拟制造；

步骤四、通过数据比对，完成新产品仿真验证与仿真设计优化。

4.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能产品研发流程的生产调度仿真流程包括如下步骤：

步骤一、在虚拟仿真平台输入生产调度仿真需求计划；

步骤二、选择模拟生产工艺路径，仿真预测生产成本，预测运输成本、预测产品交货期；

步骤三、经过对多生产工艺路径模拟生产调度仿真的预测结果比对，确定生产调度最优生产工艺路径。

5.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能质量管控流程包括全生命周期流程，具体如下步骤：

步骤一、基于经验建立冶金规范知识库；指导对商务订单进行质量设计；质量设计结果用于按订单组织生产中生产全过程控制建模；

步骤二、连续采集生产全过程中物料关键质量数据；进行生产过程中在线表面质量检测；对表面质量缺陷进行自动判定；同时通过多维度质量分析建模和质量预报建模，实现全流程智能质量分析；

步骤三、综合表面质量、成分化验结果、性能检验结果进行质量评估判定；运用生产过程中采集的生产质量数据，可进行产品质量问题快速识别和追溯；

步骤四、基于产品质量回归分析模型，进行产品质量偏差原因分析；同时运用生产过程中连续采集的生产质量数据，可进行订单质量设计优化和生产控制模型优化，形成产品全生命周期闭环质量优化设计管控体系。

6.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能生产协同的计划排程流程包括如下步骤：

步骤一、建立各生产机组产能规划；建立物流运输能力规划；建立市场需求预测信息；编制月度生产资源计划；

步骤二、在资源计划控制下接收商务订单；进行商务订单质量设计，形成制造订单；对制造订单进行生产归并，形成生产订单；指定生产订单的生产工艺路径；

步骤三、对生产订单指定生产时间；对生产订单进行坯料设计，形成从原料到各工序在制品的坯料规格尺寸；进行余料充当；

步骤四、用生产订单编制生产周计划；进行上工序材料申请计划编制；配置智能优化排成约束规则，包括生产精准成本约束、交货期限约束、设备健康约束、产能发挥约束和物流运输约束；运行智能优化排程模型，在满足智能排产约束下，编制冶炼计划、浇次计划、热轧单元计划和轧制作业计划；

步骤五、按排产计划进行生产准备协同；按排产计划进行协同调度指挥；跟踪排产计划生产执行实绩；跟踪产成品缴库实绩；按订单编制产品准发计划；对生产订单进行生产结案处理；对成品现货进行现货提报。

7.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能生产协同的设备运行保障流程包括如下步骤：

步骤一、采集智能传感设备数据信息，监测重点设备在线振动数据，检测电气设备在线温度数据，实现设备在线监测；

步骤二、运用智能点检设备，下达设备点检计划，采集移动点检数据信息，实现智能设备点巡检；对采集的设备点检实绩数据和设备检测数据，进行设备数据存储、数据清洗，实现设备数据处理；运行时域分析、频域分析、相位分析、时间三维分析、转速三维分析和变工矿报警分析模型，进行集中对比监测分析；

步骤三、对设备健康结果进行自动评级；通过设备故障诊断，设备预见性维修预报，设备劣势趋势分析，设备异常报警，实现设备智能诊断预测和预知维修计划；利用智能图像识别技术，进行设备故障动态仿真，实现设备全生命周期管理，在设备稳定运行方面保障生产稳定可控。

8.根据权利要求1所述的一种钢铁智能工厂的平台构建方法，其特征在于，所述的智能生产协同的安全环境监控流程包括如下步骤：

步骤一、通过安装现场监测探头，识别人员行为，跟踪人员定位，探测重点区域信息，监测环境职业危害信息，监测污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据；

步骤二、通过生产环境可视化，实现人员轨迹、污染排放、生产环境监测；

步骤三、通过异常时间报警、安全风险报警、危险区域提示等环境监测报警，实现对危险区域和人员危险行为的管控；推送报警信息；进行污染排放超标预警；

步骤四、按纠正预防措施进行整改记录；构建各种安全应急预案和专家知识库，指导实施规范的安全应急演练和应急管理；对环境监测报警信息按照安全应急预案，

步骤五、在专家知识库指导下，进行安全应急指挥；安全灾难处理；安全处理记录；安全事件分析，在安全防范和事故处理方面保障生产稳定。