貴冶智能工廠一期工程應(yīng)用系統(tǒng)支撐硬件概述

劉 飛

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

酸江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴冶）是中國首家采用世界先進閃速熔煉技術(shù)的現(xiàn)代化銅冶煉廠［1-2］。投產(chǎn)30多年來，經(jīng)過不斷升級改造，貴冶已成為全球唯一單廠陰極銅產(chǎn)能突破百萬噸的銅冶煉廠［3］。在產(chǎn)能擴張的同時，貴冶始終堅持綠色發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，冶煉核心技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)始終處于行業(yè)領(lǐng)先水平［4-6］。

貴冶智能工廠項目是國家工信部批準(zhǔn)的“銅冶煉智能工廠試點示范項目”，項目建成后將為貴冶未來快速發(fā)展，樹立突破方向，注入強勁動力。按照總體規(guī)劃、務(wù)實推進的原則，貴冶智能工廠項目分兩期建設(shè)。一期重點是構(gòu)建智能工廠系統(tǒng)框架，完成信息化及自動化的提升及智能裝備試點實施；二期重點是深化應(yīng)用和優(yōu)化提升。

作為貴冶智能工廠一期工程三大重點項目之一的應(yīng)用系統(tǒng)由生產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈管理、設(shè)備管理、能源管理、安環(huán)管理和輔助決策等六大業(yè)務(wù)域組成，這些業(yè)務(wù)域投入使用后的功能能否達到預(yù)期目標(biāo)在很大程度上依賴于配套的硬件，沒有硬件設(shè)備的基礎(chǔ)支撐，應(yīng)用系統(tǒng)功能將不完善。

兼顧功能需求以及總體費用可控，貴冶確定了硬件的配置原則：首先要滿足業(yè)務(wù)功能的需求，適用為主、適度超前；其次統(tǒng)一規(guī)劃，急用先上，試點先用。同時貴冶還明確了選型原則：技術(shù)先進、高可用性、高擴展性、高安全性、高可維護性和良好性價比。

2 硬件分類

對應(yīng)用系統(tǒng)的模塊、功能、流程進行梳理分析后，貴冶確定了 硬件的需求，按類別可分為以下五大類。

（1）看板設(shè)備：包括彩色LCD監(jiān)視器、彩色LCD拼接屏、雙基色LED顯示屏，主要作用是將崗位關(guān)注的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及作業(yè)指令、協(xié)同任務(wù)和預(yù)警預(yù)報信息等集中呈現(xiàn)出來，便于操作人員及時處理反饋。

（2）條碼設(shè)備：包括條碼槍、條碼打印機、自助打印終端機，主要作用是實現(xiàn)原料、過程產(chǎn)品和產(chǎn)品取制樣、檢化驗全過程跟蹤，實現(xiàn)痕跡化管理，提高作業(yè)效率和準(zhǔn)確性。

（3）采集設(shè)備：包括手持機PDA、串口服務(wù)器，主要作用是將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)及時上傳，規(guī)范崗位巡檢和檢化驗作業(yè)過程，提高崗位巡檢結(jié)果、檢化驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性、準(zhǔn)確性，減少人為因素的干擾。

（4）射頻設(shè)備：包括RFID標(biāo)簽、寫卡器，主要用于崗位巡檢點標(biāo)識，配合PDA實現(xiàn)崗位巡檢功能。

（5）終端設(shè)備：包括桌面云、工業(yè)平板電腦。桌面云實際上是臺式機的擴展，其特點是所有用戶共用1臺或多臺服務(wù)器，用戶操作均在服務(wù)器上進行，用戶現(xiàn)場沒有主機。該類設(shè)備的主要作用是實現(xiàn)人機交互，便于使用人員編輯、存儲、傳輸各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，提高業(yè)務(wù)的時效性以及確保網(wǎng)絡(luò)信息安全風(fēng)險可控。

3 使用場景

硬件為功能服務(wù)，以下通過典型業(yè)務(wù)場景說明硬件的用途。

3.1 看板設(shè)備配合終端設(shè)備典型應(yīng)用場景

崗位操作人員在現(xiàn)場通過桌面云終端登錄智能工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將本崗位關(guān)注的相關(guān)信息如安環(huán)信息、異常事件、預(yù)警報警信息、技經(jīng)指標(biāo)、重要參數(shù)、作業(yè)量和產(chǎn)量等內(nèi)容配置到智能監(jiān)視模塊進行集中展示。此外，集中展示內(nèi)容還可以配置通知信息、作業(yè)指令、作業(yè)計劃和物料倒運信息等。這些預(yù)置好的內(nèi)容最終顯示在作業(yè)現(xiàn)場的彩色LCD監(jiān)視器、彩色LCD拼接屏和雙基色LED顯示屏等看板設(shè)備上。

操作人員僅通過查看看板設(shè)備顯示內(nèi)容就可以有效監(jiān)測生產(chǎn)運行狀況，進而提高了響應(yīng)及時性和生產(chǎn)組織協(xié)同高效。具體實現(xiàn)方式如圖1所示。

圖1 看板設(shè)備配合終端設(shè)備應(yīng)用場景

3.2 采集設(shè)備配合射頻設(shè)備、終端設(shè)備典型應(yīng)用場景

崗位操作人員通過桌面云終端登錄智能工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將崗位巡檢基礎(chǔ)檔案導(dǎo)入智能工廠巡檢模塊并存儲到數(shù)據(jù)中心。崗位巡檢基礎(chǔ)檔案包括巡檢路線、巡檢區(qū)域、具體設(shè)備、巡檢內(nèi)容、判定標(biāo)準(zhǔn)和巡檢點標(biāo)識等。同一崗位可以設(shè)置多條巡檢路線，每條巡檢路線包含多個巡檢區(qū)域，每個巡檢區(qū)域至少布置1個巡檢點，可以將任意多個設(shè)備組合為1個巡檢點。每個巡檢點配置了1個RFID標(biāo)簽作為該點唯一標(biāo)識，通過寫卡器向RFID標(biāo)簽寫入身份信息。

崗位巡檢人員在手持機PDA上查看巡檢任務(wù)，按照任務(wù)要求進行巡檢。每到一個巡檢點巡檢人員通過手持機PDA讀取該點標(biāo)識、調(diào)出詳細巡檢內(nèi)容，然后判斷該巡檢點所涉及的巡檢內(nèi)容是否正常，并將判斷結(jié)果上傳至數(shù)據(jù)中心。通過桌面云終端登錄智能工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)人員可以第一時間從數(shù)據(jù)中心接收到巡檢結(jié)果，若有異常及時聯(lián)絡(luò)相關(guān)人員確認處理。

通過采用PDA、射頻設(shè)備，實現(xiàn)了崗位巡檢全過程痕跡化，有效保證了巡檢的有效性，提高了巡檢異常處理的及時性。具體實現(xiàn)方式如圖2所示。

圖2 采集設(shè)備配合射頻設(shè)備、終端設(shè)備應(yīng)用場景

3.3 終端設(shè)備配合條碼設(shè)備、采集設(shè)備典型應(yīng)用場景

崗位操作人員通過桌面云終端登錄智能工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并編輯、打印待送化驗分析樣品條碼標(biāo)簽，然后將標(biāo)簽粘貼到樣品試樣袋上，標(biāo)簽上的條碼集成了樣品信息。通常情況下，打印標(biāo)簽在崗位操作室完成，但如果崗位操作室桌面云終端或條碼打印機發(fā)生故障、無法打印，操作人員可以到布置在化驗室一樓大廳的自助打印終端機上打印標(biāo)簽。

圖3 終端設(shè)備配合條碼設(shè)備、采集設(shè)備典型應(yīng)用場景

樣品送至化驗室后，化驗分析人員通過條碼槍讀取試樣袋上的樣品條碼信息，然后進行化驗分析。化驗分析儀器的分析數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器傳輸至數(shù)據(jù)中心，化驗分析人員通過工業(yè)平板電腦登錄智能工廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并讀取臨時存儲在數(shù)據(jù)中心的分析結(jié)果。待化驗分析人員確認無誤且主管審核通過后將分析數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)中心，這時相關(guān)崗位、人員就可以查詢到化驗分析結(jié)果。

通過采用工業(yè)平板電腦、桌面云、條碼打印機、自助打印終端機、條碼槍和串口服務(wù)器等設(shè)備，可以實現(xiàn)樣品流轉(zhuǎn)的全過程跟蹤，以及化驗分析數(shù)據(jù)的自動傳輸和及時確認、審核。帶來的好處是規(guī)范了取制樣、檢化驗流程，避免了樣品標(biāo)識不清現(xiàn)象的出現(xiàn)，降低了化驗分析人員人工錄入數(shù)據(jù)的工作量，提高了化驗分析結(jié)果的時效性，減少了人為因素對化驗分析過程的干擾。

4 結(jié)語

貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)在功能實現(xiàn)上需要配套硬件支撐，看板設(shè)備、條碼設(shè)備、采集設(shè)備、射頻設(shè)備和終端設(shè)備等眾多類型設(shè)備的大量應(yīng)用為智能工廠一期工程各功能模塊的按期投入運行以及運行效果達標(biāo)提供了可靠保障。今后，隨著貴冶智能工廠后續(xù)工程的陸續(xù)啟動，預(yù)期將會應(yīng)用更多類型、更多型號的硬件設(shè)備。