1.   背景介紹

泰豐先行集團，始創(chuàng )于1999年，是中國鋰離子電池關(guān)鍵材料行業(yè)的先行者。其電池級碳酸鋰產(chǎn)能達到2萬(wàn)噸/年，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元正極材料產(chǎn)能已達30萬(wàn)噸/年，擁有高端隔膜材料產(chǎn)能7億平米/年的生產(chǎn)規模。目前集團開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，已處于國際領(lǐng)先水平。追求生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、信息化和智能化一直是泰豐先行生產(chǎn)制造的堅定目標。通過(guò)不斷的對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化升級改造，泰豐先行的自動(dòng)化、智能化水平將得到很大提升，本次泰豐先行鋰電池新材料智能工廠(chǎng)項目公司更是作為重中之重，從起初項目規劃設計就要求本次新工廠(chǎng)自動(dòng)化水平達到行業(yè)領(lǐng)先水平，并期望打造智能制造一體化智能工廠(chǎng)。

隨著(zhù)工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，新能源新材料等精細化工行業(yè)面臨著(zhù)生產(chǎn)效率提升、產(chǎn)品質(zhì)量保證、成本降低以及環(huán)境友好等多方面的挑戰。 新材料智能管控一體化智能工廠(chǎng)無(wú)規模參考案例，該項目同步建設包含軟硬一體方案涵蓋內容廣，方案復雜系數高，整體方案包含：集散控制系統DCS,批處理控制系統BATCH，全自動(dòng)化立體倉庫管理系統，倉儲管理系統WMS，企業(yè)資源規劃系統ERP，以及生產(chǎn)執行MES管理系統等，基于該軟硬件項目及系統的實(shí)施落地，和利時(shí)與泰豐先行依托行業(yè)特色，參照了先進(jìn)行業(yè)智能工廠(chǎng)設計經(jīng)驗，參考德國工業(yè)4.0 中的智能工廠(chǎng)模式及美國GE 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)理念，結合泰豐企業(yè)實(shí)際情況部署了基于智能管控一體化平臺的新材料特色智能工廠(chǎng)方案，該方案基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)，支持一鍵安裝，“隨需應變”功能組合策略，可集成新一代生產(chǎn)執行系統（MES）、批量控制系統（Batch）、高級過(guò)程控制系統（APC）、操作員培訓系統(OTS)等生產(chǎn)管理套件，與DCS或PLC配合完成OT層自動(dòng)化控制，形成一體化智能工廠(chǎng)平臺軟件；亦可方便地集成客戶(hù)既有ERP或OA系統，進(jìn)行功能和數據的快速整合，滿(mǎn)足功能性需求（生產(chǎn)、管理）和非功能需求（系統性能、擴展性），減少企業(yè)對系統既有模塊的依賴(lài)，滿(mǎn)足一體化認證、一體化操作、一體化運維的要求，全面提升企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平，為精細化工數智化轉型提供有力樣板。 

2.   目標與原則

項目以中國制造 2025 為宗旨，以?xún)苫疃热诤蠟橥黄瓶?，參考德國工業(yè)4.0 中的智能工廠(chǎng)模式及美國GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)理念，結合企業(yè)實(shí)際情況，在現有自動(dòng)化系統建設的基礎上，通過(guò)智能化生產(chǎn)系統以及全面化管理系統的建設，以技術(shù)領(lǐng)先、生產(chǎn)智能、管理先進(jìn)的智能化樣板工廠(chǎng)建設為參照，達到設備互聯(lián)、系統互通、實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程透明化、質(zhì)量管控數字化、成本控制精細化，從而提升生產(chǎn)效率、設備利用率，降低運營(yíng)成本、產(chǎn)品不良品率和縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，最終實(shí)現全廠(chǎng)均衡、安全、高效、智能生產(chǎn)的整體建設目標。

在全流程透明的、自動(dòng)的數字化平臺支持下，通過(guò)智能化生產(chǎn)系統以及全面化管理系統的建設，以技術(shù)領(lǐng)先、生產(chǎn)智能、管理先進(jìn)的智能化樣板工廠(chǎng)建設為參照，打造機制優(yōu)、人均勞動(dòng)生產(chǎn)率領(lǐng)先、成本低、質(zhì)量高的標桿企業(yè)，最終實(shí)現全廠(chǎng)均衡、安全、高效、綠色生產(chǎn)的整體建設目標。

通過(guò)對工廠(chǎng)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)參數的智能化分析、判斷、決策、精準執行，優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織和控制，使工廠(chǎng)運行平穩，指標優(yōu)化，能耗達標并進(jìn)一步降低，環(huán)保指標達標甚至超凈排放，最終實(shí)現泰豐先行智能工廠(chǎng)建設的總體目標。

3.   案例實(shí)施與應用情況

(1)  案例分步規劃

在數字化平臺支持下，通過(guò)智能化生產(chǎn)系統以及全面化管理系統的建設，以技術(shù)領(lǐng)先、生產(chǎn)智能、管理先進(jìn)的智能化樣板工廠(chǎng)建設為參照，打造機械自動(dòng)化、人均勞動(dòng)生產(chǎn)率領(lǐng)先、成本低、質(zhì)量高的標桿企業(yè)，最終實(shí)現全廠(chǎng)均衡、安全、高效、綠色生產(chǎn)的整體建設目標。

基建階段完成對智能設備的提資，完成基礎自動(dòng)化、批量控制（Batch）、工控網(wǎng)絡(luò )、視頻網(wǎng)絡(luò )、信息化基礎設施、信息安全、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等的建設，做到工廠(chǎng)設備智能化、過(guò)程自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化、少人化。

基建后期同步開(kāi)展數字化工廠(chǎng)建設，包括經(jīng)營(yíng)決策、綜合監控、計劃管理、生產(chǎn)管理、設備管理、智能巡檢、質(zhì)量管理、能源管理、倉儲等信息系統，實(shí)現工廠(chǎng)全面可視化。

投產(chǎn)并實(shí)現達產(chǎn)達標后，在積累一定量數據的基礎上，開(kāi)始建設工業(yè)大數據分析平臺，挖掘數據潛在價(jià)值，實(shí)現設備故障智能診斷、過(guò)程參數優(yōu)化、生產(chǎn)流程優(yōu)化、經(jīng)營(yíng)決策優(yōu)化等，打造具有自感知、自學(xué)習、自決策、自執行、自適應的智能工廠(chǎng)。

(2)  實(shí)施與應用詳細情況：

基于智能管控一體化平臺的新材料智能工廠(chǎng)解決方案整體架構圖如下：

①　工業(yè)信息安全：

工業(yè)信息安全工業(yè)控制系統網(wǎng)絡(luò )信息安全方案設計遵循《GB/T25070-2019網(wǎng)絡(luò )安全等級保護安全設計技術(shù)要求中》三級系統的設計要求及行業(yè)相關(guān)文件的要求，以等級保護設計技術(shù)要求中提出的工業(yè)控制統保護安全技術(shù)設計框架為基礎，綜合采用主動(dòng)防護技術(shù)、物理隔離技術(shù)、邏輯隔離技術(shù)，協(xié)議轉換技術(shù)等，構建在安全管理中心支持下的安全計算環(huán)境、安全區邊界、安全通信網(wǎng)絡(luò )三重防御體系，確保工業(yè)控制系統網(wǎng)絡(luò )中主機終端安全、網(wǎng)絡(luò )通信及邊界安全、應用及數據安全。

②　超融合數據中心

采用超融合一體機5臺，將業(yè)務(wù)系統虛擬化，通過(guò)虛擬化網(wǎng)絡(luò )對業(yè)務(wù)系統名個(gè)對應分層模塊安全隔離，構建虛擬存儲資源池，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)系統改造對數據容量和高性能的需求。

③　網(wǎng)絡(luò )建設

本項目智能工廠(chǎng)建設辦公有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、辦公無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、視頻網(wǎng)絡(luò )，共中預留電話(huà)網(wǎng)絡(luò )和廣播網(wǎng)絡(luò )。

④　數據中心

為解決大量重要數據如何存儲和利用的問(wèn)題，項目構建統一化存儲架構，實(shí)現數據的統一存儲、管理、應用。本項目在運營(yíng)指揮中心建設一套生產(chǎn)運營(yíng)指揮及控制中心系統。

⑤　視頻監控

視頻監控建立依托網(wǎng)絡(luò )資源數字化的智能綜合管理平臺，通過(guò)部署視頻監控設備覆蓋主要生產(chǎn)區域、關(guān)鍵設備，關(guān)鍵崗位和安全場(chǎng)所，結合視頻監控平臺的在線(xiàn)監控、智能分析、聯(lián)動(dòng)告警、融合通信等功能，實(shí)現各關(guān)鍵崗位、工藝流程、設備、重大危險源等區域進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

⑥　生產(chǎn)管理平臺搭建：

以平臺+APP形式靈活部署，部署生產(chǎn)數據采集、生產(chǎn)監視預報警管理、實(shí)時(shí)數據庫、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、能源管理、設備管理、智能巡檢、安環(huán)管理、績(jì)效管理、生產(chǎn)統計、管理駕駛艙、移動(dòng)APP，面向企業(yè)提供生產(chǎn)過(guò)程管控、輔助生產(chǎn)工具，銜接工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的硬件和軟件體系，實(shí)現物物相連，信息相通，提供多方集成入口，實(shí)現對廠(chǎng)區環(huán)境、原料、車(chē)間、成品、包裝、人員、設備等資源的優(yōu)化和協(xié)調。 

生產(chǎn)監控模塊

    質(zhì)量管理模塊      

設備管理模塊   

能源管理模塊

(3)  案例創(chuàng )新性

①　技術(shù)創(chuàng )新：采用微服務(wù)架構，對新需求、新功能可以快速迭代，減少對系統既有模塊的影響和依賴(lài)，維護升級簡(jiǎn)單方便。

②　產(chǎn)品創(chuàng )新：從設備原料進(jìn)廠(chǎng)、自動(dòng)生產(chǎn)、品控優(yōu)化、成品出廠(chǎng)等每個(gè)環(huán)節 我們都有對應的功能模塊進(jìn)行管理，實(shí)現生產(chǎn)全流程數字化管理。并且實(shí)現了批次生產(chǎn)過(guò)程物料消耗、能源使用、控制參數、產(chǎn)線(xiàn)設備、值班排班等完整記錄，提供正向和反向追溯。

③　服務(wù)創(chuàng )新：智能工廠(chǎng)方案會(huì )將ERP、MOM、Batch、DCS等產(chǎn)品進(jìn)行有機結合，通過(guò)多種標準工業(yè)協(xié)議，多種數據訪(fǎng)問(wèn)方式，實(shí)現數據和命令的上傳下達，相互訪(fǎng)問(wèn)融合貫通，完整實(shí)現數據交互及業(yè)務(wù)應用。

④　機制創(chuàng )新：具備強大的“隨需應變”功能組合策略，通過(guò)輕量化的組態(tài)即可實(shí)現客戶(hù)的定制化需求。

⑤　模式創(chuàng )新：支持靈活伸縮部署，一鍵式安裝，提高項目實(shí)施效率，降低實(shí)施成本。

⑥　應用場(chǎng)景創(chuàng )新：從設備原料、自動(dòng)生產(chǎn)、品控優(yōu)化、出廠(chǎng)庫存等每一個(gè)環(huán)節我們都有對應的功能模塊進(jìn)行管理，實(shí)現生產(chǎn)全流程數字化管理。批次生產(chǎn)過(guò)程中物料消耗、能源使用、控制參數、產(chǎn)線(xiàn)設備、值班班組等都完整記錄，支持正向和反向追溯。

(4)  重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路

?  重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題

①　多方協(xié)助與溝通難題：智能工廠(chǎng)項目集成了生產(chǎn)、物流、質(zhì)量控制、信息技術(shù)和工業(yè)工程等多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，涉及部門(mén)眾多且人員知識結構各異。由于各部門(mén)從各自職能出發(fā)，期望主導項目的實(shí)施方向，而彼此間的溝通機制尚待完善，往往導致在理解和解決問(wèn)題上存在較大分歧，形成溝通障礙。

②　前期信息化遺留問(wèn)題的集中暴露：企業(yè)引入智能工廠(chǎng)項目的初衷在于彌補先前ERP、WMS等信息化系統在解決生產(chǎn)現場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題上的不足。然而，在MES深入實(shí)施的過(guò)程中，早期系統中存在的矛盾和斷點(diǎn)會(huì )逐漸顯現，如生產(chǎn)計劃執行、生產(chǎn)反饋、質(zhì)量管控等方面的問(wèn)題需得到有效整合和解決，這就要求企業(yè)必須妥善協(xié)調和整合多方資源，克服既有系統與智能工廠(chǎng)系統之間的融合難題。

③　高度定制化與核心業(yè)務(wù)沖擊：鑒于智能工廠(chǎng)項目系統直接影響到制造企業(yè)的核心生產(chǎn)環(huán)節，而每個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)流程和工藝各有特點(diǎn)，定制化程度極高，企業(yè)在實(shí)施時(shí)不得不小心翼翼，以免過(guò)激的業(yè)務(wù)流程變革導致生產(chǎn)線(xiàn)效率下降，甚至對精益生產(chǎn)和現場(chǎng)作業(yè)造成額外負擔。

④　系統復雜度與專(zhuān)業(yè)知識匱乏：根據ISA-95標準，智能工廠(chǎng)項目中的MES系統包含多達11個(gè)標準模塊，構成一個(gè)龐大而復雜的系統。要透徹理解每個(gè)模塊的關(guān)鍵功能及其相互關(guān)聯(lián)，并結合企業(yè)實(shí)際情況選擇恰當的實(shí)施切入點(diǎn)，對企業(yè)的專(zhuān)業(yè)人才儲備和知識架構提出了較高要求。

?  解決思路

①　明確定位與梳理業(yè)務(wù)需求：首要任務(wù)是認識實(shí)施智能工程項目的目標和預期效益，避免盲目跟風(fēng)。同時(shí)，引導企業(yè)內部形成共識，明確智能工廠(chǎng)項目在業(yè)務(wù)管理層面的核心功能與覆蓋范圍，認識到智能工廠(chǎng)項目并不是簡(jiǎn)單復制其他企業(yè)的成功案例，而是要結合自身實(shí)際進(jìn)行適當裁剪和定制。

②　技術(shù)與業(yè)務(wù)管理深度融合：在實(shí)施智能工程項目過(guò)程中，從管理層面加強技術(shù)人員與業(yè)務(wù)部門(mén)的溝通協(xié)作，深入了解企業(yè)生產(chǎn)管理的實(shí)際需求，嚴格管控項目執行過(guò)程中的各類(lèi)文件，如需求調研報告、藍圖設計方案、詳細設計說(shuō)明書(shū)等文件；形成符合企業(yè)實(shí)際情況的解決方案，確保智能工程技術(shù)方案能切實(shí)解決業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，做到技術(shù)與業(yè)務(wù)管理的有效結合。

③　重視基礎數據整理：智能工程項目各系統的運行依賴(lài)于準確、完整的業(yè)務(wù)數據基礎。因此，整理和優(yōu)化生產(chǎn)和管理相關(guān)的基礎數據至關(guān)重要。通過(guò)匯集生產(chǎn)現場(chǎng)和企業(yè)管理的各類(lèi)信息，實(shí)現對制造過(guò)程的實(shí)時(shí)監控與追蹤，為客服部門(mén)提供便捷的追溯查詢(xún)服務(wù)，從而消減內耗，提高服務(wù)效率。

④　注重人員培訓和管理：智能工廠(chǎng)建設需要具備專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和管理人才，項目前期固定企業(yè)專(zhuān)業(yè)團隊人員，全程參與智能工廠(chǎng)項目建設，實(shí)施過(guò)程注重人員培訓和管理，提高員工的技能和管理水平。 

4.   應用價(jià)值與效益

(1)  應用價(jià)值

泰豐先行項目依托的基于智能管控一體化平臺的新材料解決方案推廣價(jià)值顯著(zhù)，其功能模塊的設計靈活性與可定制化開(kāi)發(fā)特性，使得該方案在區域、行業(yè)及領(lǐng)域內均展現出極高的可復制性。在行業(yè)層面，該智能工廠(chǎng)方案不僅適用于傳統的石化、鋼鐵、精細化工等行業(yè)，其高度定制化的特點(diǎn)也使其能夠輕松融入新材料、醫藥、食品等新興制造領(lǐng)域，推動(dòng)各行業(yè)生產(chǎn)運營(yíng)效率的全面提升。

(2)  效益

①　經(jīng)濟效益

基于智能管控一體化平臺的精細化工解決方案，運用信息化手段規范現有的業(yè)務(wù)管理，提升管理效率?？芍苯赢a(chǎn)生經(jīng)濟效益具體如下： 

其中泰豐先行智能工廠(chǎng)項目：運用信息化手段規范現有的業(yè)務(wù)管理，提升管理效率。整個(gè)生產(chǎn)人工減少20%，批次效率提升18.5%，產(chǎn)量增加16.5%，設備巡檢提升40%，合格率提升到98.7%。

②　社會(huì )效益

推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級：基于智能管控一體化平臺的智能工廠(chǎng)方案的實(shí)施促進(jìn)了制造業(yè)的數字化轉型和智能化升級，推動(dòng)了精細化工整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的升級和優(yōu)化。

促進(jìn)就業(yè)：雖然自動(dòng)化和智能化在一定程度上替代部分重復性勞動(dòng)，但同時(shí)也催生了新興職業(yè)需求，為社會(huì )提供更多的高端就業(yè)機會(huì )。

提升客戶(hù)滿(mǎn)意度：通過(guò)提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，增強了客戶(hù)滿(mǎn)意度和忠誠度，促進(jìn)了市場(chǎng)的穩定和增長(cháng)。

③　生態(tài)效益

資源節約：通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)流程和資源分配，減少資源消耗和浪費，有助于實(shí)現資源的可持續利用。

減少污染：通過(guò)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，減少因生產(chǎn)過(guò)程中的不合格品和廢品處理而產(chǎn)生的污染和排放，有利于環(huán)境保護和可持續發(fā)展。

綠色生產(chǎn)：支持綠色生產(chǎn)理念，通過(guò)數據分析和優(yōu)化，推動(dòng)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中采用更加環(huán)保的材料和工藝，實(shí)現綠色智造

泰豐先行智能管控一體化新材料智能工廠(chǎng)項目，可參考的行業(yè)規模案例少，整體系統復雜，軟硬件系統品類(lèi)多，和利時(shí)依托公司已有成熟的MES平臺作為基礎，響應國家智能制造發(fā)展戰略、掌握技術(shù)核心的需要，特打造精細化工智能管控一體化系統，該系統基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)，支持一鍵安裝，“隨需應變”功能組合策略，可集成新一代生產(chǎn)執行系統（MES）、批量控制系統（Batch）、高級過(guò)程控制系統（APC）、操作員培訓系統(OTS)等生產(chǎn)管理套件，與DCS或PLC配合完成OT層自動(dòng)化控制，形成一體化智能工廠(chǎng)平臺軟件；亦可方便地集成客戶(hù)既有ERP或OA系統，進(jìn)行功能和數據的快速整合，滿(mǎn)足功能性需求（生產(chǎn)、管理）和非功能需求（系統性能、擴展性），減少企業(yè)對系統既有模塊的依賴(lài)，滿(mǎn)足一體化認證、一體化操作、一體化運維的要求。

系統通盤(pán)考慮整合現有業(yè)務(wù)板塊，復用性高，全面打通業(yè)務(wù)信息孤島，優(yōu)化生產(chǎn)工作流程，解決現有系統存在的問(wèn)題和管理盲區，滿(mǎn)足規?；瘶I(yè)務(wù)擴展需要，面向新需求、新功能可以進(jìn)行快速迭代開(kāi)發(fā)，減少對系統既有模塊的影響和依賴(lài)，提升企業(yè)生產(chǎn)運行效率和自動(dòng)化、智能化水平。