流程型制造智能工厂 课件 第一章流程型制造智能工厂的基本概念 .pptx

第一章流程型制造智能工厂的基本概念演讲人2024-06-27

01流程型制造智能工厂的定义02目录03流程型制造智能工厂的特点流程型制造智能工厂的发展历程

1流程型制造智能工厂的定义1.流程工业流程型生产通过混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法对原材料进行加工，可使原材料得以增值。常见的流程型生产行业包括化工、治金、炼油、电力、造纸等，其生产过程具有设备大型化、自动化程度较高、生产周期较长、过程连续或批处理等特征。

与离散工业相比，由于生产原料状态、生产配方和工艺条件等复杂多变，生产线中设备的运行状态难以控制、产品质量难以稳定是流程工业遇到的主要问题，需要采用合理的调控策略使得设备运行状态和产品质量保持稳定。例如，在水泥生产过程中，由于矿石大小、硬度等不同，如何实时调整研磨压力、研磨速度和入磨量等工艺参数，将立磨设备的振动值、产品质量等控制在一个合理范围内是水泥企业面临的巨大挑战。

1流程型制造智能工厂的定义1.流程工业目前，虽然大多数流程型生产过程都已经具备了比较完善的自动化生产系统，但是在生产过程中，对成组设备调控策略的制定、对实际工艺运行参数等的设定

仍然主要依赖于中控人员的经验的。如图1-1-1所示，中控人员根据中控系统的监控模块所呈现的生产状态数据，在上位机的调控模块中调节相关控制参数后，上位机发出命令给下位机，下位机将此命令解释成时序信号，直接控制相应设备。

基于人工经验的调控过程主要存在以下不足：

(1)生产系统运行状态直接取决于中控人员的经验；

(2)人工操作对生产状态的变化难以做到实时响应；

(3)由于参数之间的耦合性，基于人工方式调控很难使得生产系统快速稳定。图1-1-1流程工业控制流程图

1流程型制造智能工厂的定义1.流程工业为了避免人工操控的不足，越来越多的工厂引入了智能化管控思想。借助该思想，企业希望计算机完全代替或部分代替中控人员制定实时控制策略，例如：能够实现工艺控制参数的自动选择、生产计划的自动调度可、生产故障预警的自动响应等目标。如图所示，通过对历史生产状态数据的采集、存储、处理、分析和挖掘，可以建立历史数据模型，发现数据中蕴含的故障预警、调控规则等知识；因此，基于实时生产数据，计算机可以对系统工况做出预测、自动调节相关工艺参数、预警等。图1-1-2流程工业新型智能管控流程

1流程型制造智能工厂的定义1.流程工业对流程工业生产数据的应用大致可以分为以下几个层次：

(1)数据采集：在流程工业生产现场，数据的采集可通过DCS(Distributed

ControlSystem,分布式控制系统)，PLC(ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)系统，传感器技术，智能检测仪表等对数据进行采集。

(2)数据存储：采集的数据通过HTTP协议进行传输，并存储到服务器的MySQL数据库中。

(3)离线数据预处理：数据在采集、传输及存储过程中，会有一定的数据存在不规范或缺失。通过离线对数据进行预处理，可以提高后续的数据分析和挖掘的准确性和处理效率。

(4)离线数据分析与挖掘：根据一定的统计或机器学习的算法，对预处理后的数据进行分析与挖掘，可以构建故障预警规则、稳定调控规则、能耗调控规则等。(5)数据应用：基于专家系统和生产实时数据，系统可以对未来工况进行预测，并做出适当的反应，例如对异常进行预警、调整生产工艺参数等。

1流程型制造智能工厂的定义2.流程型制造概述流程型制造也称过程工业(ProcessIindusty)，是利用物质的物理变化和化学变化应用于大型原料型工业产品的生产、加工、供应、服务的一种工业；其原料和产品多为均一（液或气)的物料，而非零部件和组装成的产品；其产品质量多由纯度和各种物理、化学性质表征。流程型制造主要包括石化、冶金、电力、轻工、食品、制药、造纸等在国民经济中占重要地位的行业，是形成人类物质文明的基础工业，其发展状况将直接影响国家的经济基础。

与离散制造等生产过程相比，流程型制造在以下方面具有行业的特点。（1）产品结构流程企业的产品结构与离散制造行业有较大的不同。上级物料和下级物料之间的数量关系可能随温度、压力、湿度、季节、人员技术水平、工艺条件不同而有差异。在每个工艺过程中，相伴产出的不只是产品或中间产品，可能还细分为主产品、副产品(在生产主要产品过程中附带生产出的非主要产品)、协产品(主要指用相同的原料，经过相同生产过程，生产出两种或两种以上的不同性质和用途的产品)、回流物和废物等，描述这种产品结构的配方有批量、有效期等方面的要求。

1流程型制造智能工厂的定义2.流程型制造概述（2）工艺流程与生产设备流程型制造生产的另一特点是产品品种、工艺流程相对固定批量往往较大，生产设备成本较高，而且按照产品进行布置，设备通常是专用