問(wèn)題與需求

問(wèn) 題

1、 經(jīng)過(guò)多年信息化建設(shè)，沙鋼集團(tuán)已具備生產(chǎn)、質(zhì)量、采購(gòu)、銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，擁有大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)缺乏有效技術(shù)手段打通，數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)融合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的價(jià)值。

2、 沙鋼集團(tuán)作為流程制造業(yè)，有著眾多的生產(chǎn)控制設(shè)備與系統(tǒng)，設(shè)備故障無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段主要通過(guò)定期停機(jī)進(jìn)行調(diào)試與維護(hù)，來(lái)保證生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與趨勢(shì)。

3、 沙鋼集團(tuán)目前煉鋼吹煉時(shí)間在15分鐘左右，在吹煉至12分鐘左右時(shí)，需有一次溫度和碳含量的測(cè)定來(lái)作為控制終點(diǎn)的參考?，F(xiàn)階段煉鋼吹煉過(guò)程為有經(jīng)驗(yàn)的老師傅進(jìn)行人工控制，容易導(dǎo)致最終鋼水質(zhì)量參差不齊；且如今工廠年輕力量越來(lái)越薄弱，煉鋼過(guò)程亟需從經(jīng)驗(yàn)化轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化。

需 求

需要構(gòu)建沙鋼的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的分布式計(jì)算能力、實(shí)時(shí)流計(jì)算能力、機(jī)器學(xué)習(xí)能力，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)如下場(chǎng)景：

（1）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的批量計(jì)算與BI可視化分析，如實(shí)現(xiàn)公司跨年度、長(zhǎng)周期產(chǎn)品銷(xiāo)量分類統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)原材料庫(kù)存的實(shí)時(shí)分析統(tǒng)計(jì)等。

（2）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備的執(zhí)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，如工藝卡、開(kāi)軋溫度、咬鋼信號(hào)等參數(shù)與狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集與流式計(jì)算分析，并進(jìn)行大屏統(tǒng)一監(jiān)控。

（3）實(shí)現(xiàn)煉鋼工藝過(guò)程的機(jī)器學(xué)習(xí)建模?；诩尤霟掍撧D(zhuǎn)爐的原料條件，找出吹煉過(guò)程中供氧和造渣操作之間最佳的協(xié)調(diào)方式，以提高出鋼終點(diǎn)溫度和碳含量的命中率，保證出鋼的質(zhì)量，提高煉鋼的生產(chǎn)效率，降低成本，節(jié)能減排。

解決方案

1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

沙鋼工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)采取“一次規(guī)劃、重點(diǎn)切入、以點(diǎn)帶面、分步實(shí)施”的原則逐步推進(jìn)，以BI分析、大屏監(jiān)控、智能分析場(chǎng)景切入，搭建主體框架，并逐步滲透到其他工廠與業(yè)務(wù)主體；實(shí)現(xiàn)集團(tuán)層面的統(tǒng)一分析、統(tǒng)一決策、統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)。

最終業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)要達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）通過(guò)生產(chǎn)全工段工藝模型構(gòu)建與整合，在滿足產(chǎn)量和質(zhì)量要求的情況下實(shí)現(xiàn)較低成本、較低能耗；通過(guò)人、機(jī)、料、法、環(huán)數(shù)據(jù)的大數(shù)分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)完全透明可視化，提高生產(chǎn)效率。

（2）通過(guò)對(duì)生產(chǎn)、質(zhì)量、采購(gòu)、銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)流程化、流程業(yè)務(wù)化。

（3）通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)能力，沉淀沙鋼特有知識(shí)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)外服務(wù)。

2、平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

星環(huán)科技提供的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)幫助沙鋼快速實(shí)現(xiàn)批量計(jì)算、實(shí)時(shí)流計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)能力。

（1）數(shù)據(jù)接入管理：通過(guò)ETL工具與流式計(jì)算Slipstream引擎實(shí)現(xiàn)全類型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)、定時(shí)接入，包括沙鋼業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算：通過(guò)Transwarp Hyperbase NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)與Inceptor分布式計(jì)算引擎實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的毫秒級(jí)計(jì)算與全量數(shù)據(jù)的批量計(jì)算，并通過(guò)BI報(bào)表工具Polit進(jìn)行可視化展示。

（3）數(shù)據(jù)挖掘：基于星環(huán)機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)Transwarp Sophon，促使資深的人工智能技術(shù)專家與沙鋼的業(yè)務(wù)專家進(jìn)行聯(lián)合建模，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)流程的模型構(gòu)建與標(biāo)準(zhǔn)化。

3、數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)

整體采用AIoT的邊云一體架構(gòu)。邊緣計(jì)算端主要實(shí)現(xiàn)連接、處理、轉(zhuǎn)發(fā)等功能，同時(shí)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)維、模型等進(jìn)行管理；云平臺(tái)端主要實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、分析、模型下發(fā)等功能，實(shí)現(xiàn)邊端與云端一體化。

應(yīng)用成效

1、海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析與展示

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的分布式計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)了沙鋼集團(tuán)財(cái)務(wù)、生產(chǎn)等主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)批量分析與展示。

2、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和告警

基于邊緣計(jì)算和實(shí)時(shí)流引擎，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)工藝執(zhí)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和告警，確保生產(chǎn)過(guò)程有序進(jìn)行。

3、生產(chǎn)操作人員人力成本減少

原本轉(zhuǎn)爐煉鋼部分從鐵水入爐開(kāi)始，廢鋼以及所有的輔料添加的時(shí)間和量都需要爐長(zhǎng)憑經(jīng)驗(yàn)多次作出決定，機(jī)器學(xué)習(xí)模型卻可以通過(guò)預(yù)測(cè)一次做出決策，降低大量勞動(dòng)成本。此外，簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)爐煉鋼流程，省去了多次添加輔料步驟、調(diào)節(jié)氧槍高度，從而減少生產(chǎn)操作人員，降低人員投入工時(shí)每月45天。

4、產(chǎn)品命中率及效率提升

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)機(jī)器學(xué)習(xí)能力，通過(guò)轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)，找出了吹煉過(guò)程中供氧和造渣操作之間最佳的協(xié)調(diào)方式，沉淀了轉(zhuǎn)爐煉鋼的工業(yè)生產(chǎn)模型，做到了標(biāo)準(zhǔn)化的煉鋼生產(chǎn)。模型沉淀后可進(jìn)行生產(chǎn)化參數(shù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制，可提高煉鋼過(guò)程的生產(chǎn)效率5%；并且提高了出鋼終點(diǎn)溫度和碳含量的命中率，保證了鋼水的質(zhì)量比人工經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)高19~33%不等。

方案核心價(jià)值

星環(huán)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)+邊緣計(jì)算解決方案可滿足工業(yè)行業(yè)批量計(jì)算、實(shí)時(shí)計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等綜合應(yīng)用需求。主要的核心價(jià)值如下：

– 邊云協(xié)同：邊端快速分析響應(yīng)，云端智能模型構(gòu)建，邊云一體化；

– 數(shù)據(jù)賦能：利用邊緣計(jì)算平臺(tái)高并發(fā)、高壓縮比、實(shí)時(shí)寫(xiě)入性能強(qiáng)、多維查詢和聚合響應(yīng)快等特點(diǎn)，快速實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢與檢索、簡(jiǎn)單規(guī)則預(yù)警、組態(tài)展示等場(chǎng)景；

– 智能分析：利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的分布式存儲(chǔ)、計(jì)算、分析能力，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析、復(fù)雜規(guī)則預(yù)警、人工智能分析等場(chǎng)景。

沙鋼集團(tuán)借助星環(huán)TDH和Sophon搭建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，打通匯聚了各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的海量數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)工具將沉睡數(shù)據(jù)喚醒，促進(jìn)了集團(tuán)的業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型；同時(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)，顯著提高了沙鋼集團(tuán)煉鋼工藝的質(zhì)量和效率，大大減少了人力投入與生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，實(shí)現(xiàn)了由科技驅(qū)動(dòng)的工業(yè)數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型。

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