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流程型智能制造白皮书:中国电子技术标准化研究院与行业合作成就
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更新于2024-06-22
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《中国电子技术标准化研究院-流程型智能制造白皮书》是由中国电子技术标准化研究院、深圳华制智能制造技术有限公司和东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室共同编撰的一份重要报告,于2019年7月发布。该白皮书聚焦于流程型智能制造,这是“十三五”规划中智能制造工程的重要组成部分,特别针对化工、有色、钢铁、水泥、食品、医药等流程行业。 在报告中,作者们首先强调了流程行业在中国经济中的基础性和支柱性作用,它经历了从技术引进、消化吸收到自主创新的发展历程。在智能制造的推动下,流程行业正积极探索智能化转型,尤其是在智能工厂建设、关键装备研发、工艺技术创新、复合型人才培育以及标准化研究和应用方面取得了显著成果。 白皮书的撰写过程中,作者们深入走访了各重点行业的代表性企业,收集了丰富的实践经验,旨在提供一个全面的视角来理解和解决流程型制造领域面临的核心问题。这些问题包括工艺优化,即如何通过数字化手段提升生产效率和产品质量;智能控制,涉及自动化、信息化在生产过程中的应用,以实现精细化管理;以及生产调度,即如何整合各种智能技术以实现灵活高效的生产计划。 报告还涵盖了标准化的重要性,即如何通过制定和推广智能制造相关标准,推动行业内的互联互通,促进技术的共享和协作。白皮书的发布不仅总结了当前的成就,也对未来的发展趋势进行了展望,提出了对流程型智能制造持续创新和升级的建议。 《中国电子技术标准化研究院-流程型智能制造白皮书》是针对流程行业智能制造的一份实用指南,对于了解和推动我国流程型制造业的智能化进程具有重要的参考价值。通过这份白皮书,读者可以了解到行业的最新动态、挑战和解决方案,为企业的智能化转型提供了决策支持。
资源详情
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流程型智能制造白皮书
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1.3流程型制造面临的挑战与新机遇
近年来,流程行业面对错综复杂的国内外经济形势,积极应对经济
下行压力,通过管理创新,淘汰落后产能,调整产业结构,取得了较好的
发展态势。我国流程行业生产运行总体平稳,产能过剩得到一定的遏制,
行业技术创新步伐加快,节能环保效果明显,但部分行业经济效益不甚理
想,投资增速放缓。此外,我国流程行业已从局部、粗放的生产模式向全
流程、精细化的生产模式发展,如钢铁、石化、有色等行业,提高了资源
与能源的利用率,有效减少了污染。但我国流程行业的总体物耗、能耗和
排放以及运行水平与世界先进水平相比有一定的差距,产品结构性过剩依
然存在,管理和营销等决策缺乏知识型工作自动化,资源与能源利用率不
高,高端装备、工艺、产品水平亟待提高,安全环保压力大。
全球新一轮科技革命和产业变革加紧孕育兴起,与流程型制造转型升
级形成历史性交汇,给流程行业带来了新的机遇。智能化转型升级已成为
流程行业重要发展趋势,对产业发展和分工格局带来深刻影响,将推动流
程行业形成新的生产方式、产业形态、商业模式。流程行业通过发展智能
制造改进自身条件已具备相应条件,主要表现在:
(1)供给侧改革为流程行业推行智能制造提供内在动力
随着供给侧改革过程中对经济平稳增长,产业结构优化、产品质量提
升的需求日益增多,需要流程行业提高自身生产效率,提升产品质量,增
强行业竞争力。企业必须适应新常态,将原来的粗放型、外延式发展转变
为集约式、内涵式发展模式,通过智能化改造实现技术创新与高效绿色的
发展。
(2)国家智能制造顶层规划和生态体系建设为流程行业实践智能
制造创造良好基础
随着《国家智能制造标准体系建设指南》2015年版和2018年版的发布
以及相关行业标准体系的建立,流程行业逐步建立起对智能制造的统一认
流程型智能制造白皮书
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识;同时,流程行业协会、研究机构、智能制造解决方案供应商生态体系
逐步完善,为流程行业的智能制造升级提供了必要的支撑和保障。
(3)代表性企业成熟经验为流程行业发展智能制造提供示范模板
行业龙头企业在智能制造探索过程中,已积累了一定的成熟经验,并
形成了具有代表性的解决方案,可以复制和推广到同行业其他企业甚至部
分其他行业,从而带动相关企业进行智能制造提升。同时,部分企业已具
备一定的工艺技术和工业技术能力,可结合智能制造进一步固化相关经验
并尝试技术突破。
在智能制造这一新的背景和机遇下,流程型制造在设备运维和资产管
理模式、生产模式、运营模式和商业模式上都将发生显著的变化:
(1)随着设备等资产的数字化、网络化和智能化,依靠数字孪生、
故障预测、远程运维等技术,可实现设备状态的在线监测、分析和预测以
及生产资料信息的积累、沉淀和优化,使得设备的运维由固定点检转向预
测性维护,资产管理也日趋透明化和智能化,从而带来设备运维方式和资
产管理模式的转变。
(2)随着制造过程的数字化、网络化和智能化,结合先进控制、工
艺优化、工业无线通信等技术,使得生产过程中物料使用趋于平衡,生产
效率显著提升,生产环境更加安全,能源使用更加节约,从而带来生产模
式的转变;
(3)随着企业内部运营的数字化、网络化和智能化,结合信息融合
管理、业务数据分析、智能优化排产等技术,使得生产计划制定、成本控
制等管理决策更加合理,从而带来运营模式的转变;
(4)随着企业引入更多平台化资源,建立智慧供应链、市场和供应
商评价体系,探索全程产品质量信息追溯,建立新的商业生态,从而带来
商业模式的转变。
流程型智能制造白皮书
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图1-2智能制造新机遇下的流程型制造模式
智能制造带来的更
高效能、更高质量
流程制造
商
业
模
式
转
变
运
营
模
式
转
变
设
备
运
维
方
式
、
资
产
管
理
模
式
转
变
生
产
模
式
转
变
智能控制
信息融合管理
智慧供应链
数字孪生
工艺优化
业务数据分析
市场供应商评价
故障预测
工业无线通信
智能优化排产
信息追溯
远程运维
……
……
……
……
流程型智能制造白皮书
7
二、流程型制造关注的核心问题综述
由于生产方式不同,流程型制造与离散型制造关注的要素区别很大,
编写组经过调研和访谈,总结了流程型制造过程中需要解决的核心问题,
主要包括:工艺优化、智能控制、计划调度、物料平衡、设备运维、质量
检验、能源管控、安全环保等内容。上述活动的高效进行是保证流程型制
造的重要基础,在践行流程型智能制造时,应以流程行业关注的核心问题
为落脚点,切实解决制造过程的实际问题,以提升相关的核心指标为实施
目标。
2.1工艺优化
流程行业的整个工厂由上千台设备和数千根管道组成,工序(车间)
间物料和能量大多通过管道传送,工艺复杂、流程长、工序间相互关联等
特点,传统的二维设计存在材料统计偏差大,建设施工易发生碰撞等缺
点,已不能满足工厂精益化生产的需求。流程型智能制造应集成应用智能
P&ID、协同设计、标准化编码、工程数据库等先进设计手段,对制造过
程进行仿真、评估和优化,实现先进的可视化、仿真和文档管理,通过碰
撞检查等手段提前发现专业内外的配合问题,使施工阶段的差错大大减
少,为流程型企业的建造和运维提供支撑。
流程工业工艺与配方直接决定生产过程及过程中设备的参数设定,同
时在生产过程中根据具体原材料、设备状态、相关工序参数变化,依据工
艺要求实时监控、动态管理生产及装备参数,实现优化控制,以最优的成
本生产优质的产品。准确的生产过程虚拟仿真,对于生产过程参数调整、
验证、优化将起到巨大提升作用。工艺优化以最低成本换取最优质量和最
高产能为目标,工厂的工艺信息管理水平和工艺数字化水平将直接影响工
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