流程工業(yè)智能工廠建設技術的研究(夏茂森論文)

1、1流程工業(yè)智能工廠建設技術的研究流程工業(yè)智能工廠建設技術的研究夏茂森（中國石化齊魯分公司，山東省淄博市255400）摘要：摘要：智能工廠是未來工廠的發(fā)展方向，也是信息化應用的高級階段，更是多學科之間相互滲透、相互支持，實現(xiàn)“兩化”深度融合的必由之路。文章針對許多企業(yè)面對“大數(shù)據(jù)”時代的無奈和實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。面對眾多的科學研究方法，從易工程化和技術成

2、熟度兩個維度，對流程制造工業(yè)智能工廠體系架構和基礎實施技術進行了探索，認為基于知識發(fā)現(xiàn)和基于模型的兩類技術應該是目前智能工廠建設的首選技術，并利用這兩個方法設計了流程工業(yè)三個層面智能化的體系架構。關鍵詞：關鍵詞：CIMS；智能化；智能工廠；知識發(fā)現(xiàn)技術；建模技術中圖分類號：中圖分類號：TP274文獻標識碼：文獻標識碼：R文章編號：文章編號：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工廠的發(fā)展方向，也是信息化建設與應用的高級階段，更是“兩化”深度融合的的必經(jīng)之路。2008年，美國知名網(wǎng)站給出了基于信息技術的未來10年制造工廠的發(fā)展預測：一個理想的工廠應該是一名員工一條狗，員工負責喂狗，狗確保員工不能隨便觸摸任何設備。信息化改變著世界，同時也帶給我們很多的憧憬，促使著人們不斷地

9、進行探索和研究來實現(xiàn)這些美好的向往。仁者見仁、智者見智，不同的背景會給出不同的答案，但都會在某些方面推動著智能工廠建設思路得以持續(xù)優(yōu)化和改進。30多年來，作者在煉油化工、企業(yè)管理、自動化和信息化等方面積累了點滴經(jīng)驗和知識，愿與同行一道共同探討流程工業(yè)智能工廠的建設技術。文章通過解讀智能工廠的有關概念和體系架構，結合企業(yè)信息化應用現(xiàn)狀，探討了目前國際上已經(jīng)成熟的、易工程化的基礎實施技術在智能工廠建設中的可行性。并對流程工業(yè)信息化三個建設層

10、面中的智能化體系進行了初步探索。1智能化思想發(fā)展歷程3義，從20世紀90年代初期“智能制造”思想提出至今，也正是受上述兩個觀點的影響，眾多智能化工程紛紛出現(xiàn)，特別是一些從事自動化工程的公司，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)絡實現(xiàn)了部分數(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”的建設理念。實際

11、上，分析這些不同名稱的文獻描述，殊途同歸，其核心都離不開“智能化”，其實施技術也都離不開各類學科的前沿技術?！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。在實施智能工廠過程中，信息化應該是一種為實現(xiàn)智能化目的，集成各學科技術（含各學科技術內(nèi)部的信息化應用）的手段，也就是未來智能工廠是以信息化為主導的一種制造模式。在這一模式下

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

13、型驅動”、“自治能力”和“人機協(xié)同”，有異曲同工之妙。從科學研究角度，智能工廠定義如下：生產(chǎn)工廠的各個環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式通過信息系統(tǒng)來模擬生產(chǎn)經(jīng)營專家的智能活動對生產(chǎn)經(jīng)營問題進行分析、判斷、推理、構思和決策取代或延伸生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境中人的部分腦力勞動并對人類專家的智能活動進行收集、存貯、完善、共享、繼承和發(fā)展。實現(xiàn)人類智能活動向信息系統(tǒng)智能活動的轉化。從工程實踐角度，智能工廠定義一：工廠重要關鍵業(yè)務環(huán)節(jié)，以信息化為手段，集成

14、其它相關學科技術，使企業(yè)生產(chǎn)運營具有靈敏準確的感知能力、正確的思維判斷能力以及有效的協(xié)同執(zhí)行能力，業(yè)務流程閉環(huán)化、業(yè)務運作自動化、信息關聯(lián)圖像化。定義二：以信息化技術為主導，與其它相關學科技術相結合，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理、管理決策三個層面全部業(yè)務流程的閉環(huán)管理，繼而實現(xiàn)整個工廠全部業(yè)務流程上下一體化業(yè)務運作的決策、執(zhí)行自動化。2.2智能工廠的系統(tǒng)架構智能工廠的系統(tǒng)架構按照定義二，智能工廠由商業(yè)智能、運營智能、操作智能三個層次組成。

15、這三個層次分別對應企業(yè)信息化三層集成模型中的PCS、MES和ERP三個層面的智能化，這一對應關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層次智能化對應關系（Figure1Crespondencebetweenthethreelayerplantinfmationlevelsofintelligence）多年來，流程工業(yè)一直在努力進行的信息化建設分別對應于三個層面的專題信息化應用，PCS層面，不斷強化APCR

16、TO（先進控制和實時優(yōu)化）技術的推廣與應用；MES層面，大力推進MES（生產(chǎn)管理）系統(tǒng)的建設；ERP層面，大力推進ERP系統(tǒng)規(guī)范應用及深化應用工作，同時也有效開展了該層面綜合展現(xiàn)系統(tǒng)的建設。然而，上述應用僅僅是完成了數(shù)據(jù)和信息的上行，沒有實現(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，才能實現(xiàn)各層面的閉環(huán)管理，這是信息化建設的關鍵，也是信息化建設的難題，這一難題解決就是“智能工廠”建設的目標和任務?；谶@個觀點，作者一直認為實現(xiàn)