稀土領域生產一體化管控系統案例
目 錄
1. 專案背景... 2
2. 實現目標... 2
3. 整體框架... 3
4. 集控中心改造... 4
5. 車間加裝感測器及網路改造... 5
6. 邊緣工藝模型及模擬... 5
7. 基礎工業網際網路平臺... 6
8. 稀土生產一體化管控業務... 6
9. 掌上工廠... 6
注：本文件為案例宣傳資料，省略涉密和方案細節內容。
1. 專案背景
稀土是國家的戰略資源，國家對稀土產業發展實行統一規劃，國家鼓勵和支援稀土產業新技術、新工藝、新產品、新材料、新裝備的研發和應用，持續提升稀土資源開發利用水平，推動稀土產業高階化、智慧化、綠色化發展。
經過2個月的詳細調研，**稀土目前缺少生產車間之間資料協同互動、缺少完整的生產工序資料協同監測和分析，無法及時瞭解生產過程和經營情況，更無法進行有效的生產過程最佳化。
本專案以工業網際網路基礎平臺為基礎，實現裝置互聯互通、異構資料整合，實現**稀土生產工藝核心業務數字化、資訊化和智慧化，使公司生產者、管理者和經營者隨時掌握稀土生產、生產過程決策、執行反饋最佳化等。
本專案推動**稀土生產環節的數字化、資訊化和智慧化改造，從行業、戰略、技術和市場等方案全面提升**稀土的競爭力，打造**稀土焙燒、水浸、萃取、碳沉和灼燒全工序生產智慧大腦。
2. 實現目標
基於**稀土生產現狀及結合稀土行業智慧化發展現狀，透過高標準設計、高質量完成，向稀土冶煉全流程的智慧製造發展看齊，提升**稀土生產和經營的綜合競爭力。從原料到產成品整條生產線實現集中管控、生產運營協同、關鍵裝置實時監測預警、產品噸氧化物能源消耗分析，提高產品質量穩定性、產量穩定性、裝置執行穩定性。
最終實現生產工藝全流程資料透明化、生產工序間資料及人員協同、降低稀土工藝關鍵裝置故障率、降低稀土產品綜合能源消耗、生產過程資料積累及資料分析。
3. 整體框架
**稀土生產一體化管控系統建設本著“軟硬兼顧，內外兼修”，一方面從硬體層面打破地理空間位置限制，實現產線各工序的集中操控，另一方面從生產工藝出發，打通產線資料流、物質流與能量流，從機理與大資料分析層面建立機理模型，構建單元工序、稀土產線智慧應用，真正實現稀土產線的全流程協同智慧管控，最終實現稀土智慧中心建設。
**稀土生產一體化管控系統覆蓋檢化驗、焙燒、水浸、轉型、萃取、碳沉、灼燒和環保等連續生產全工序段，統一規劃邊緣智慧模型和模擬、工業網際網路基礎平臺、一體化生產運營監控、全廠智慧決策、數字孿生、掌上工廠等。簡單框架示意（注：詳細框架涉密，不作為公開宣傳材料），如下圖：
資料框架包括車間及工序（焙燒、水浸、萃取、碳沉、灼燒、環保和機動）、平臺端，主要保障資料傳輸的實時性、穩定性、唯一性和完整性。統一資料採集、統一資料傳輸方式及通訊協議，統一資料處理、統一資料儲存、統一資料建模及分析、統一資料介面和統一業務擴充套件。資料框架示意，如下圖：
4. 集控中心改造
集控位置：**稀土萃取車間控制室。
現有中控室長15m*寬6m*高3m，中控螢幕安裝在北側牆面，有兩塊，分別為左側安防影片模組和右側為集控系統模組。設定有5個操作檯，中控室西側放置機櫃和辦公桌。
本專案將主螢幕更換為高2.24m、寬8.96m，顯示面積20.07㎡大屏，佈置在北側牆面，作為集控系統顯示端。
應用效果示意，如下圖：
5. 車間加裝感測器及網路改造
根據各車間生產工藝的要求，對車間內生產工序關鍵裝置加裝感測器，實現生產過程數字化監測和分析，例如**車間積液池加裝流量計；迴轉窯加裝溫度探測器；調漿罐、中和罐、渣洗罐加裝液位探測器和pH值探測器等。
對新加裝的感測器和老舊感測器進行網路改造，加裝網路轉換模組，實現生產數字化。某車間網路改造示意，如下圖：
6. 邊緣工藝模型及模擬
（1） 焙燒工序模擬模型
氣相（天然氣和空氣）由窯頭進入向窯尾排氣口運動，固相（乾燥精礦）和液相（濃硫酸）由窯尾進料口進入焙燒窯向窯頭出料口運動。在生產過程中，固相、液相和氣相之間進行復雜的換熱，窯內進行大量的化學反應，同時發生物料的輸送、翻動、發泡等多種物理反應。綜上，建立窯內氣固液三相流動、傳熱模型，分析三相分佈狀態、運動行為及溫度分佈綜合模型。（注：省略模型圖）。
（2） 萃取物料平衡控制與分離效果模型
各級萃取槽中的各稀土元素分佈發生異常波動時，會影響萃取分離效果和產品純度指標。
實時監測有機相（包括皂化液）、料液以及各產品出口的流量、取樣結果等引數，構建物料平衡和分離效果模型，調整水浸液、有機和渣洗液的流比，從而實現萃取工藝最佳化控制，提高產品產量和質量。（注：省略模型圖）。
7. 基礎工業網際網路平臺
工業網際網路是本專案的基礎平臺，為本專案提供開發業務的工具，同時將來可以擴充套件其他業務功能。
工業網際網路平臺作為工業智慧化發展的核心載體，平臺體系為資料採集、資料建模、資料預警、資料檢視、資料包表、資料追溯、資料體檢和演算法分析等提供支撐。
工業網際網路平臺向下連線裝置、向上支撐應用開發，透過資料匯聚、資料應用和分析，逐步建立稀土冶煉製造能力和工業知識的標準化，構建稀土智慧製造核心能力。
8. 稀土生產一體化管控業務
第一期主要實現業務的功能模組包括：綜合決策大屏、生產工藝協同監測、關鍵裝置管理、能源監測、能源預警、能源分析、化驗室管理、報表管理等核心業務功能。決策大屏效果示意，如下圖：
9. 掌上工廠
系統展現層透過集控室大屏、PC端和移動端多重展現。其中移動端搭配掌上移動應用，進度彙報自動關聯生產資料，一鍵檢視生產訂單所有執行過程，實時追蹤、掌握生產進度及時調整、安排生產執行，能源、原輔料消耗與生產進度。
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