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流程工业智能工厂的特点与内涵

时间:2023-06-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:流程工业智能工厂包含如下几个关键特征。流程工业智能工厂必须时刻保持工况处于相对稳定的状态,除此之外,通过先进控制技术,还能保证装置工况在动态切换过程中的经济性和稳定性。智能工厂的自动化还包括过程的自动学习能力。

流程工业智能工厂的特点与内涵

流程工业智能工厂是一种先进的、理想的生产运行模式,它建立在控制与信息系统的基础上,使工厂能够随时随刻适应市场需求的变化,高效地组织生产,同时具有极高的生产效率、极好的环境友好性,能够在确保安全稳定生产的基础上,实现低能源消耗、低原材料消耗、零污染排放。智能工厂的核心是智能化、自动化、自主化的决策。所谓的智能工厂就是,依托于现代传感技术及时、准确地获得生产过程的各类信息,依托计算机和网络技术进行海量数据的集成、分析和数据挖掘,依托精确有效的模型对生产和经营过程进行建模分析,依托先进的控制和优化技术进行智能决策,最终实现生产过程高效、绿色、安全和可持续的目标。

流程工业智能工厂包含如下几个关键特征。

1.自动化

智能工厂的自动化是指从手工操作到自动控制,从低级的单回路控制到高级的复杂系统控制,从单元先进控制到区域集成优化的转变,是过程生产的基础手段。

(1)生产过程具有自我感知能力。在智能工厂中,生产过程需要具有自我感知的能力,能够认识到自己在整个流程中的作用和影响力。运用自我感知能力,一方面生产过程能够实时感知自身的状态,并及时、准确地发布自身状态信息,方便其他装置采取合适的措施加以应对;另一方面,生产过程也能够接收相关的信息,并配合其他装置的操作。

(2)时刻保证工况的经济、稳定。流程工业智能工厂必须时刻保持工况处于相对稳定的状态,除此之外,通过先进控制技术,还能保证装置工况在动态切换过程中的经济性和稳定性。

(3)生产过程具有自适应学习能力。智能工厂的自动化还包括过程的自动学习能力。拥有自动学习能力的装置能够自动侦测过程中出现的各种情况,对于过去发生过的问题,智能工厂能够有条不紊地采取最优措施进行处理,而对于过去没有出现过的新问题,智能工厂也能够根据过程知识采取可靠的方法进行处理,并不断积累相应的经验,使得过程知识更加完善,经验更加丰富。

2.数字化

借助覆盖工业现场的感知网络快速感知与工厂相关的各类信息,智能工厂的数字化能够实现物理制造空间与信息空间的无缝对接,极大地拓展人们对工厂现状的了解和监测能力,为精细化和智能化管控提供前提。

快速的传感器网络利用先进的传感器测量过程中的各种参数(温度、压力流量、组分等),并将其转化为数字信息在数据网络中快速传递。在智能工厂的各个系统之间,所有信息都能够自由传递,不受时间、地点和数据格式的限制。

3.可视化(www.xing528.com)

智能工厂的可视化是指实现生产状态、工业视频等各类信息的高度集中和融合,为操作和决策人员提供一个直观的工厂真实场景,确保迅速准确地掌握所有信息和快速决策。

(1)生产过程的可视化。可视化的工厂必须包括生产过程的可视化,通过智能系统能够清楚地判断各装置的生产情况,例如装置的加工能力、目前的生产负荷、订单的完成情况等。

(2)决策过程的可视化。决策过程的可视化是智能工厂更为重要的特点,通过智能系统能够清楚地判断当前的利润增长点,显示当前生产过程的主要瓶颈,并提示可能的经营风险,如生产资料、产品价格的波动,或者设备可能的故障等。决策过程的可视化还包括智能化的人机交互接口,能够在不同层次之间实现人机协调合作。

4.模型化

智能工厂的基础是模型的广泛运用。利用生产运行数据和专家知识,智能工厂将生产过程的行为和特征上升成为各类工艺、业务模型和规则,根据实际需求,调度合适的模型来满足各种生产管理活动的具体需要。

(1)过程预测模型的应用。智能工厂依靠过程模型预测未来的过程状态,从而提前感知过程参数的变化趋势。过程工业的生产过程大都具有长周期、大时延等特点,通过过程模型提前预测过程参数的变化趋势能够更好地控制各类过程。

(2)生产计划和调度模型的应用。通过生产计划和调度模型的广泛应用,能够有效地配置生产过程中消耗的各种资源,包括原料、能量、劳动力等,并产生最大的效用。解决生产计划和调度问题最为关键的是建立反映过程特性的准确的计划和调度模型。通过对调度模型的求解,能够找到所有可能的计划和调度方案中的最优方案,提升企业的生产效率和整体效益。

5.集成优化

通过一体化的模型和优化,将现有流程工业的工艺过程、生产过程、管理业务流程高度集成,实现各个管理环节和各流程间的紧密衔接与整体优化,在满足设备、能源、物料约束的前提下,从全局角度实现优化。更理想的,这样的优化能够考虑生产和经营过程的动态特性,能够应对外部经济因素(产品预期、价格预测、市场容量、原材料供应波动等)的变化,能够将质量、效益、环境等综合因素透明、恰当地纳入优化体系之中。

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