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造紙工業(yè)的信息化管理平臺論文
摘要:智慧造紙工廠是華章科技有限公司結(jié)合造紙行業(yè)的生產(chǎn)特點推出的造紙工業(yè)信息化管理平臺。智慧造紙工廠注重新工業(yè)時代對節(jié)能、高效、智慧的核心訴求，對生產(chǎn)、運(yùn)營、維護(hù)過程的各環(huán)節(jié)進(jìn)行實時數(shù)字化監(jiān)控管理，在企業(yè)信息化及自動化產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營瓶頸;企業(yè)還能通過紙業(yè)云平臺對標(biāo)行業(yè)指標(biāo)，及時獲取造紙行業(yè)權(quán)威信息，幫助企業(yè)了解外部環(huán)境，及時調(diào)整運(yùn)營策略。通過智慧工廠的應(yīng)用，能夠有效地挖掘企業(yè)潛力提升效率，節(jié)約成本，實現(xiàn)生產(chǎn)過程精細(xì)化管理。
關(guān)鍵詞:造紙工業(yè);信息化;管理平臺;智慧
工廠以信息化技術(shù)為代表的高新技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動了造紙行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，為了滿足企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需要、同時滿足國家“兩化融合”的要求，造紙企業(yè)不同程度地開始致力于企業(yè)信息系統(tǒng)的建設(shè)，如企業(yè)資源管理(ERP)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、倉儲物流管理系統(tǒng)(WMS)等。隨著企業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，企業(yè)內(nèi)部的事務(wù)已經(jīng)不再僅僅局限于獨立的、單調(diào)的事務(wù)，生產(chǎn)管理、能源管理、設(shè)備管理、經(jīng)營管理互相融合，復(fù)雜度大大提高。此時需要一套高度協(xié)同的信息資源共享平臺來整合企業(yè)各項信息化系統(tǒng)，解決信息孤島的問題。華章科技有限公司(以下簡稱華章科技)造紙工業(yè)信息化管理平臺———智慧造紙工廠，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和管理應(yīng)用搭建符合企業(yè)自身管理需求的管理平臺，它本身是信息技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建起一個體系，讓企業(yè)的管理在這個體系中高效運(yùn)作。智慧造紙工廠通過整合各類已有系統(tǒng)和新建系統(tǒng)，實現(xiàn)靈活的柔性組態(tài)業(yè)務(wù)管理，不因組織機(jī)構(gòu)的改變而要改變整個信息化系統(tǒng)，只需重新設(shè)置即可做到數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。另外，在信息化系統(tǒng)中信息的充分共享，進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘和分析從而滿足公司不同管理層面的需求。造紙企業(yè)通過智慧造紙工廠實現(xiàn)以下目標(biāo):①通過內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)的多渠道收集存儲和管理實現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營管理流程全程數(shù)字追蹤與分析;②結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)管理成本的精細(xì)化監(jiān)控和改進(jìn);③對設(shè)備的生命周期、能耗對比等分析，建立設(shè)備生命周期管理體系，及時淘汰能耗過高、效率低下的老舊設(shè)備;④通過分析追蹤生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程的薄弱環(huán)節(jié)提出系統(tǒng)優(yōu)化建議，通過造紙工業(yè)信息化管理平臺的應(yīng)用，能夠有效地挖掘企業(yè)潛力提升效率，節(jié)約成本，實現(xiàn)生產(chǎn)過程精細(xì)化管理。造紙企業(yè)還能通過紙業(yè)云平臺對標(biāo)行業(yè)指標(biāo)，及時獲取造紙行業(yè)權(quán)威信息，了解外部環(huán)境，及時調(diào)整運(yùn)營策略。
1智慧造紙工廠主要特點
1.1數(shù)據(jù)處理流程
智慧造紙工廠根據(jù)數(shù)據(jù)流程分為4層:(1)數(shù)據(jù)獲取層:實現(xiàn)從現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)及外部數(shù)據(jù)來源中檢索、接收，將來自不同系統(tǒng)、具有不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式并去除錯誤的數(shù)據(jù)，加載到企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫中。(2)數(shù)據(jù)存儲層:實現(xiàn)對企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的集中存儲與管理，并可根據(jù)需求建立面向部門和主題的多維數(shù)據(jù)庫。(3)數(shù)據(jù)分析層:通過多樣化的前端分析展示工具，實現(xiàn)對造紙生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析和處理，形成市場經(jīng)營和決策工作所需要的科學(xué)、準(zhǔn)確、及時的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息和知識。通過利用報表分析、多維分析、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)構(gòu)建智能管理平臺，并能夠可視化數(shù)據(jù)，為管理者提供及時、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策依據(jù)。(4)數(shù)據(jù)應(yīng)用層:業(yè)務(wù)應(yīng)用及呈現(xiàn)，提供如日常管理、主要指標(biāo)分析、設(shè)備維護(hù)等子模塊，用戶可進(jìn)行靈活的業(yè)務(wù)配置。通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫可將不同子模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，便于適應(yīng)進(jìn)一步的業(yè)務(wù)決策需求。
1.2數(shù)據(jù)采集及存儲
智慧造紙工廠的核心是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)采集模塊主要通過一系列完善的數(shù)據(jù)采集方式，連接造紙企業(yè)內(nèi)部和外部的相關(guān)數(shù)據(jù)源，并抓取數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)中心。造紙企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)包括:生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、品控數(shù)據(jù)、庫存訂單數(shù)據(jù)等［1］。智慧造紙工廠支持多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò):DeviceNet、Con-trolNet、ProfibusDP等，通過對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)適配器1756DNB、1756CNB、SSTPB3CLXRLL等讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)。庫存數(shù)據(jù)、品控數(shù)據(jù)等第三方數(shù)據(jù)通過OPC方式進(jìn)行采集。造紙企業(yè)外部數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容:造紙行業(yè)需求數(shù)據(jù)，紙業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，紙業(yè)市場的遠(yuǎn)景分析數(shù)據(jù)，國家政策及新技術(shù)信息等。數(shù)據(jù)中心采用SQLSERVER數(shù)據(jù)庫，將采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、集成，結(jié)合評估模型進(jìn)行分析處理、數(shù)據(jù)挖掘，提出預(yù)警信息或優(yōu)化建議，產(chǎn)生各類報表。
1.3決策系統(tǒng)
華章科技的智慧造紙工廠決策系統(tǒng)HZT-Smart2.0采用專家決策系統(tǒng)(見圖2)，它能夠有效地運(yùn)用專家多年積累的有效經(jīng)驗和專門知識，通過模擬專家的思維過程，做出相應(yīng)的決策判斷。系統(tǒng)以信息化為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)為核心，模型分析為手段。通過對比采集企業(yè)內(nèi)部和外部的各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換、集成，最后通過評估分析，實現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營的智能化決策判斷.
1.4其他系統(tǒng)接口
對于企業(yè)暫缺的管理系統(tǒng)，信息化管理平臺預(yù)留相應(yīng)的管理模塊接口，關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用人工錄入方式完善數(shù)據(jù)，待企業(yè)信息模塊完備后接入管理平臺。
2智慧造紙工廠軟件介紹
2.1系統(tǒng)要點
智慧造紙工廠采用FactoryTalk工業(yè)平臺與Visu-alStudio平臺相結(jié)合，運(yùn)用統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘等方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲處理與分析。針對造紙生產(chǎn)運(yùn)營的特點，有的放矢地進(jìn)行信息化整合。(1)面對智能制造設(shè)備的現(xiàn)場傳感數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等，在FactoryTalk工業(yè)平臺中創(chuàng)建底層各自動化系統(tǒng)之間的信息接口，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)式、分布式的數(shù)據(jù)集成平臺，將分布式的、多工業(yè)平臺數(shù)據(jù)如AB系統(tǒng)、西門子系統(tǒng)、ABB系統(tǒng)等工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、集成，最后加載到數(shù)據(jù)庫中，作為分析處理、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)。而針對數(shù)據(jù)挖掘，隨著互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，大量復(fù)雜類型的數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘算法不再適用這些復(fù)雜類型數(shù)據(jù)的處理，需要一些更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，如空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);多媒體數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);文本挖掘技術(shù);Web挖掘技術(shù);數(shù)據(jù)流挖掘技術(shù);時間序列數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);生物序列數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等［3］。(2)針對數(shù)據(jù)庫中的大量數(shù)據(jù)，結(jié)合專家系統(tǒng)模型庫中的評估模型，知識庫中的評估推理規(guī)則和知識，采用基于模型的定量分析、知識庫的定性分析或定性定量相結(jié)合的方法，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的快速分析處理。(3)根據(jù)系統(tǒng)評估分析，利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)對評估結(jié)果進(jìn)行可視化展示。此外，針對評估結(jié)果不滿足企業(yè)指標(biāo)的系統(tǒng)，提出相應(yīng)的改進(jìn)或優(yōu)化方案，以提升原有系統(tǒng)的性能。同時，更新和完善評估系統(tǒng)模型庫、知識庫中的模型、知識和方法等。例如參照建立基于灰色理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合模型對不同紙種的能耗和產(chǎn)量選用合適的指標(biāo)進(jìn)行以月為時間跨度的預(yù)測，給企業(yè)和政府的具體工作安排提供一定的參考［4］。
2.2軟件界面
華章科技智慧造紙工廠的首頁將企業(yè)運(yùn)營總況數(shù)據(jù)用圖形化的方式展示給管理者，管理者可以對生產(chǎn)任務(wù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)直觀明了。主要指標(biāo)分析可將造紙訂單(見圖4)、造紙原料數(shù)據(jù)、采購數(shù)據(jù)及生產(chǎn)情況通過數(shù)據(jù)可視化界面進(jìn)行同比環(huán)比分析，讓管理者掌握企業(yè)整體運(yùn)營趨勢。設(shè)備管理模塊可將生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)資料進(jìn)行定量管理(見圖6)，對于毛布、成型網(wǎng)、刮刀等的耗材做到定時提醒更換�？梢凿浫胫攸c設(shè)備的維護(hù)記錄信息，同時增加備件信息，通過備件管理可以有效減少意外停機(jī)時間。
3結(jié)語
華章科技有限公司的造紙工業(yè)信息化管理平臺———智慧造紙工廠，幫助造紙企業(yè)完成信息化整合的關(guān)鍵一步，可提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量的一致性。同時，為我國造紙工業(yè)現(xiàn)代化與國際接軌開創(chuàng)了新的篇章。智慧造紙工廠，對提高我國造紙工業(yè)現(xiàn)代化管理水平起了標(biāo)桿作用，為其他行業(yè)企業(yè)提供了信息化智能管理平臺的模板，有著重要的社會效益。該項目的實施及技術(shù)的推廣，符合國家“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”的大政方針，即傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)采用移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)，改造原有產(chǎn)品及研發(fā)生產(chǎn)方式，不僅有利于節(jié)約能源和社會管理成本，而且有助于紓解優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，帶動周邊經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，為構(gòu)建智慧社會貢獻(xiàn)力量。
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作者:徐小偉 許智賢 鄢來朋 單位:浙江華章科技有限公司
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