流程工業(yè)智能工廠建設(shè)技術(shù)的研究(夏茂森論文)

1、1流程工業(yè)智能工廠建設(shè)技術(shù)的研究流程工業(yè)智能工廠建設(shè)技術(shù)的研究夏茂森（中國(guó)石化齊魯分公司，山東省淄博市255400）摘要：摘要：智能工廠是未來(lái)工廠的發(fā)展方向，也是信息化應(yīng)用的高級(jí)階段，更是多學(xué)科之間相互滲透、相互支持，實(shí)現(xiàn)“兩化”深度融合的必由之路。文章針對(duì)許多企業(yè)面對(duì)“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的無(wú)奈和實(shí)施工廠智能化的困惑，回顧了智能化思想的發(fā)展歷程，解讀了傳統(tǒng)智能工廠的理念，給出了現(xiàn)階段智能工廠新的定義。面對(duì)眾多的科學(xué)研究方法，從易工程化和技術(shù)成

2、熟度兩個(gè)維度，對(duì)流程制造工業(yè)智能工廠體系架構(gòu)和基礎(chǔ)實(shí)施技術(shù)進(jìn)行了探索，認(rèn)為基于知識(shí)發(fā)現(xiàn)和基于模型的兩類技術(shù)應(yīng)該是目前智能工廠建設(shè)的首選技術(shù)，并利用這兩個(gè)方法設(shè)計(jì)了流程工業(yè)三個(gè)層面智能化的體系架構(gòu)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：CIMS；智能化；智能工廠；知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)；建模技術(shù)中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：R文章編號(hào)：文章編號(hào)：01ResearchonIntelligentPlantConstructionTechnolog

3、yofProcessIndustryxiamaosen（QILUPetrochemicalcompanyofSinopec，Zibo255400，Shong，China）Abstract：Intelligentplantwillbeleadingthedevelopmentoffuturefacties.Thatisnotonlytheadvancedstageoftheinfmationapplicationbutalsothemul

4、tidisciplinaryinterinfiltrationmutualsupptwhichthuswillbetheonlywaytoachievedeepintegrationofinfmationizationindustrialization.Focusingonthehelplessnesscausedbytheeraof“BigData”theconfusionsabouttheimplementationofintell

5、igentfactyfacedbymanycompaniesthispaperreviewsthedevelopmentofintellectualizationthoughtsinterpretstheconceptoftraditionalintelligentplantprovidesthenewdefinitionofanintelligentplantatthepresentstage.Amongnumerousscienti

6、ficresearchmethodsthisstudyexplesthesystematicstructureofanintelligentplantofprocessmanufacturingindustrybasicimplementationtechniquesinthetermsofsimplifiedengineeringtechnologicalmaturity.Finallythepaperfiguresoutthatth

7、epreferredtechnologiesftheintelligentplantconstructionwillbebasedonknowledgediscoverymodelingwhichcanbeappliedinthedesignofsystematicstructurefthethreelevelintellectualizationofprocessindustry.Keywds：CIMSIntellectualized

8、IntelligentPlantKnowledgeDiscoveryTechnologyModelingTechnology引言智能工廠是未來(lái)工廠的發(fā)展方向，也是信息化建設(shè)與應(yīng)用的高級(jí)階段，更是“兩化”深度融合的的必經(jīng)之路。2008年，美國(guó)知名網(wǎng)站給出了基于信息技術(shù)的未來(lái)10年制造工廠的發(fā)展預(yù)測(cè)：一個(gè)理想的工廠應(yīng)該是一名員工一條狗，員工負(fù)責(zé)喂狗，狗確保員工不能隨便觸摸任何設(shè)備。信息化改變著世界，同時(shí)也帶給我們很多的憧憬，促使著人們不斷地

9、進(jìn)行探索和研究來(lái)實(shí)現(xiàn)這些美好的向往。仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智，不同的背景會(huì)給出不同的答案，但都會(huì)在某些方面推動(dòng)著智能工廠建設(shè)思路得以持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)。30多年來(lái)，作者在煉油化工、企業(yè)管理、自動(dòng)化和信息化等方面積累了點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，愿與同行一道共同探討流程工業(yè)智能工廠的建設(shè)技術(shù)。文章通過(guò)解讀智能工廠的有關(guān)概念和體系架構(gòu)，結(jié)合企業(yè)信息化應(yīng)用現(xiàn)狀，探討了目前國(guó)際上已經(jīng)成熟的、易工程化的基礎(chǔ)實(shí)施技術(shù)在智能工廠建設(shè)中的可行性。并對(duì)流程工業(yè)信息化三個(gè)建設(shè)層

10、面中的智能化體系進(jìn)行了初步探索。1智能化思想發(fā)展歷程3義，從20世紀(jì)90年代初期“智能制造”思想提出至今，也正是受上述兩個(gè)觀點(diǎn)的影響，眾多智能化工程紛紛出現(xiàn)，特別是一些從事自動(dòng)化工程的公司，都宣稱自己擁有智能化工廠的解決方案，有些企業(yè)僅僅依靠網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了部分?jǐn)?shù)據(jù)的集成共享和部分流程協(xié)同，就冠以智能工廠的頭銜。智能工廠的叫法也比較多，比如“智慧工廠”、“智能制造技術(shù)及系統(tǒng)”等。2005年，英特爾公司更形象地提出了“熄燈工廠”的建設(shè)理念。實(shí)際

11、上，分析這些不同名稱的文獻(xiàn)描述，殊途同歸，其核心都離不開(kāi)“智能化”，其實(shí)施技術(shù)也都離不開(kāi)各類學(xué)科的前沿技術(shù)?！爸悄芑笔侵悄芄S的核心。要給智能工廠下定義，首先得理解什么是“智能化”，“智能化”是指工廠具有靈敏準(zhǔn)確的感知能力、正確的思維判斷能力以及行之有效的執(zhí)行方法。在實(shí)施智能工廠過(guò)程中，信息化應(yīng)該是一種為實(shí)現(xiàn)智能化目的，集成各學(xué)科技術(shù)（含各學(xué)科技術(shù)內(nèi)部的信息化應(yīng)用）的手段，也就是未來(lái)智能工廠是以信息化為主導(dǎo)的一種制造模式。在這一模式下

12、，通過(guò)信息化可以實(shí)現(xiàn)智能工廠的其它特征，比如可實(shí)現(xiàn)“智慧工廠”“四化”特點(diǎn)中的“柔性化”、“敏捷化”和“智能化”。中國(guó)石化股份有限公司信息系統(tǒng)管理部李德芳主任從中國(guó)石化信息發(fā)展規(guī)劃出發(fā)，高度概括了“智能工廠”的五個(gè)特征：“自動(dòng)化”、“可視化”、“信息化”、“模型化”和“數(shù)字化”【2】。作者理解這5個(gè)特征，“信息化”是手段，其它四個(gè)“化”都是在信息化主導(dǎo)下的具體表現(xiàn)形式。有的文獻(xiàn)中，總結(jié)智能工廠的運(yùn)行特征為“泛在感知”、“高度集成”、“模

13、型驅(qū)動(dòng)”、“自治能力”和“人機(jī)協(xié)同”，有異曲同工之妙。從科學(xué)研究角度，智能工廠定義如下：生產(chǎn)工廠的各個(gè)環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式通過(guò)信息系統(tǒng)來(lái)模擬生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)專家的智能活動(dòng)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策取代或延伸生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)并對(duì)人類專家的智能活動(dòng)進(jìn)行收集、存貯、完善、共享、繼承和發(fā)展。實(shí)現(xiàn)人類智能活動(dòng)向信息系統(tǒng)智能活動(dòng)的轉(zhuǎn)化。從工程實(shí)踐角度，智能工廠定義一：工廠重要關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，以信息化為手段，集成

14、其它相關(guān)學(xué)科技術(shù)，使企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)具有靈敏準(zhǔn)確的感知能力、正確的思維判斷能力以及有效的協(xié)同執(zhí)行能力，業(yè)務(wù)流程閉環(huán)化、業(yè)務(wù)運(yùn)作自動(dòng)化、信息關(guān)聯(lián)圖像化。定義二：以信息化技術(shù)為主導(dǎo)，與其它相關(guān)學(xué)科技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理、管理決策三個(gè)層面全部業(yè)務(wù)流程的閉環(huán)管理，繼而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠全部業(yè)務(wù)流程上下一體化業(yè)務(wù)運(yùn)作的決策、執(zhí)行自動(dòng)化。2.2智能工廠的系統(tǒng)架構(gòu)智能工廠的系統(tǒng)架構(gòu)按照定義二，智能工廠由商業(yè)智能、運(yùn)營(yíng)智能、操作智能三個(gè)層次組成。

15、這三個(gè)層次分別對(duì)應(yīng)企業(yè)信息化三層集成模型中的PCS、MES和ERP三個(gè)層面的智能化，這一對(duì)應(yīng)關(guān)系使工廠信息化的發(fā)展有了繼承性。如圖1所示。圖1信息化三層模型與工廠三個(gè)層次智能化對(duì)應(yīng)關(guān)系（Figure1Crespondencebetweenthethreelayerplantinfmationlevelsofintelligence）多年來(lái)，流程工業(yè)一直在努力進(jìn)行的信息化建設(shè)分別對(duì)應(yīng)于三個(gè)層面的專題信息化應(yīng)用，PCS層面，不斷強(qiáng)化APCR

16、TO（先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化）技術(shù)的推廣與應(yīng)用；MES層面，大力推進(jìn)MES（生產(chǎn)管理）系統(tǒng)的建設(shè)；ERP層面，大力推進(jìn)ERP系統(tǒng)規(guī)范應(yīng)用及深化應(yīng)用工作，同時(shí)也有效開(kāi)展了該層面綜合展現(xiàn)系統(tǒng)的建設(shè)。然而，上述應(yīng)用僅僅是完成了數(shù)據(jù)和信息的上行，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的下行，如圖2所示。只有完成了信息的下行，才能實(shí)現(xiàn)各層面的閉環(huán)管理，這是信息化建設(shè)的關(guān)鍵，也是信息化建設(shè)的難題，這一難題解決就是“智能工廠”建設(shè)的目標(biāo)和任務(wù)?；谶@個(gè)觀點(diǎn)，作者一直認(rèn)為實(shí)現(xiàn)