精彩回顾 东方国信：基于工业互联网的知识自动化应用实践

发布时间： 2024-02-26 来源：欧宝体育官网登录网页版-应用实例

  北京东方国信科技股份有限公司化工水泥行业中心售前总监陈天佼在主题演讲中分享工业网络站点平台赋能水泥行业的创新实践和宝贵经验。以下为演讲主要内容——

  各位领导、各位行业专家大家好。很荣幸今天能有机会在这里向大家介绍一下东方国信工业网络站点平台建设的进展，以及平台与相关行业结合，所取得的一些成效。

  首先我先粗略地介绍一下公司情况，东方国信从97年成立至今20余年，一直专注大数据处理和应用，营业范围覆盖通信、工业、金融等多个领域。目前，东方国信平台每日处理数据的总量超过了3万亿条，每日查询数据的总量更是超过了70万亿条。

  在这个数字的背后，是公司完备的技术体系的支撑。东方国信制定了以工业互联网为核心的，涵盖5G、云计算、大数据和人工智能的，我们叫做“五朵金花”的发展的策略。具体来说，目前公司已形成了包含云计算平台、数据科学云平台、数据治理平台、自研高性能数据库等在内的完备的自主可控的技术产品体系，在大数据领域全面对标国际顶级厂商。其中自研的高性能分布式数据库产品—行云，入围中央国家机关政府采购名录，并在电信、工业、金融形成了大量的落地案例；同时，东方国信收购了SPSS平台的全量算法包源码，并无缝整合进入自有的数据科学云平台，为各类工业场景智能化应用的开发，提供了有力的平台支持。

  东方国信自主研发的跨行业、跨领域的综合性工业网络站点平台Cloudiip，形成了完备的包含数据接入、数据治理、数据存储、后台建模分析以及前端页面呈现的端到端的技术能力。平台目前已覆盖29个工业大类行业（包括钢铁、水泥、光伏、核电、煤炭等），建设了20多个领域应用的子平台。累计服务全球50余个国家数千家大型企业。

  那么，东方国信的工业网络站点平台是如何和生产的全部过程进行具体结合，为工业公司解决了哪些实际问题以及创造了哪些直接的、可量化经济效益回报？

  水泥生产具有高耗能属性，国家专门出台了一系列法规和政策，用来监管水泥行业的能耗问题。与此同时，对于水泥企业自身而言，能耗（主要指煤耗和电耗）在水泥生产总成本中的占比已达40-70%这样的一个量级，成为影响水泥成本的最重要的因素。所以无论是从满足政策监督管理要求的角度，还是从提升企业自身效益的角度，如何有效的降低能源消耗，是整个水泥行业关注的一个重点。

  而降低能耗的一个行之有效的途径，就是要实现工艺参数的优化和稳定的控制。其中，工艺参数的优化是指，面向能耗优化，给出最适宜的关键工艺参数的设定值，比如分解炉出口温度设定在多少，头尾煤比例分配和总量应该是多少，系统风量应该是多少等等，这都属于优化的范畴。这一些设定值都将直接影响最终产品质量和生产的全部过程的能源消耗。而稳定控制，则是指通过相应的过程控制技术，把优化的设定值控稳，减小生产的波动。

  但在实际生产的全部过程当中，由于水泥生产的复杂性，以上描述的目标的实现却面临一系列挑战。

  在优化层面：关键工艺参数的设定值应该给到多少，目前基本上完全依赖高水平的操作人员，依据他们个人经验进行判断和决策。

  在稳定控制层面，虽然企业多数都建设了类似DCS的自动控制系统，但由于原燃料品质变化频繁，工况波动剧烈、非线性、大滞后、强耦合等一系列的控制难点在生产的全部过程中表现的很突出，导致DCS自控率往往达不到20%，需要操作人员进行24小时的连续的手动控制，

  一方面，要补强现有的自动控制技术，把自控率、平稳率提升上去；另一方面，就是把原本由人完成的知识型工作（工况状态的判断、综合能效的计算以及优化工艺参数的给定等等）转变为自动化的方式，让平台代替人来实现。也就是要借助工业互联网的平台能力，实现知识的自动化，从而有效的解决水泥企业稳定和优化控制难题。

  系统采用云边结合的技术架构，包含实时在线优化及先进过程控制（APC）两项主要功能。

  平台侧主要实现实时在线优化功能。自动的推介指向能耗最优的关键工艺操作参数设定值，并将设定值下发给边缘侧的先进过程控制管理系统。

  边缘侧部署先进过程控制系统，满足生产的时效性和可靠性要求，系统自动接受平台下发的优化工艺参数设定值，针对DCS所控不住的若干控制难点，将其控稳、控好。

  在实时在线优化层面，主要借助平台在某些特定的程度上实现了“自动感知”、“自动认知”以及“自动决策”三项能力。

  自动感知，是指平台的连接和数据处理能力，将生产企业不相同的领域、很多类型的数据（包含工艺、设备、能源、安环、质量等），在平台中进行汇聚和有效治理，从而能够准确、实时的感知和反应当前的生产状态。

  自动决策，是指基于当前工况的辨识结果，结合与历史样本库的比对，平台自动对指向能耗最优的关键工艺参数的优化值进行提取，并推介给边缘侧的先进控制管理系统进行执行。

  受水泥生产原料多变、工况波动频繁等复杂性的影响，常规的先进控制技术，经常会受到建模及投用时间过长、模型容易失配等问题的困扰，影响最终的系统效果。

  针对以上问题，东方国信在国内率先推出面向水泥行业的，采用了自适应技术路线的先进控制管理系统；相比常规模型预测控制（MPC）技术路线，具备如下几个突出优势：1.不需阶跃测试（对生产无扰动）；2.短时间内就可以实现控制器上线.自适应控制，主动调整控制参数（最大程度规避模型失配问题）。

  系统在福建塔牌的应用，取得了很好的应用效果，为用户所带来了可观的经济效益的回报。目前已实现吨煤耗下降1.5%、电耗下降0.5%以上、自控率由原先的20%提升至95%，并已经平稳运行操作4年时间等等。

  所以，我们大家可以看到，融合了感知能力、分析能力和决策操作能力的工业网络技术与生产的全部过程的具体结合，正是解决水泥企业稳定和优化控制难题的一剂良药；

  同时水泥行业的巨大的市场空间以及工艺流程相似、易于复制推广的特性，也为工业网络技术充分施展能力和创造价值，提供了一个广阔的舞台。

  下面我们再粗略地介绍一下东方国信cloudiip工业网络站点平台在别的行业的一些应用情况，通过钢铁行业炼铁的云的建设，构建了数字孪生、煤气流分布实时优化、生产工序协同优化以及计算机视觉等基本功能。现已接入高炉210座，直接降低冶炼能耗3%-10%。

  光伏云目前已经为36个光伏电站分别提供了大数据分析和综合管理服务，覆盖了汇流箱、逆变器、并网柜等设备，构建根缘由分析、光伏面板自清洗调节等基本功能。准确定位并报警17000+次，综合报警准确率达95%，累计为电站增发电量250万千瓦时 。对每一个光伏电站进行了不少于5次光伏组件清洗指导，累计总共为电站增发电量900万千瓦时 。

  实践证明，工业网络站点平台与生产的全部过程的具体结合，为工业的跨越式发展提供了有力的技术支撑，东方国信也期待着，能够为互联网+工业转型升级做出更多贡献。