許斌 皮坤 賈鵬杰 鄺昌云 范心怡 許燕梅

摘要：隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，鋼鐵企業(yè)正向智能制造邁進(jìn)，但還處于起步階段。為實(shí)現(xiàn)企業(yè)用能的精準(zhǔn)管理，創(chuàng)新了工具與方法，開發(fā)能源大數(shù)據(jù)，助力公司有效落地能源的精準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)降耗減排，推進(jìn)生產(chǎn)和消費(fèi)雙向互動(dòng)，優(yōu)化資源配置，提高能源利用效率，降低企業(yè)用能成本，提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)探索與實(shí)踐在能源管控智能化方向發(fā)展，幫助企業(yè)建立“能源價(jià)值管理”。本文對(duì)能源管理未來(lái)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)實(shí)踐，提供建設(shè)性參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：能源管理;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);能源大數(shù)據(jù);智慧能效

1 引言

國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出：“加快建設(shè)和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，具有重要意義”。根據(jù)昆鋼實(shí)際情況，建議以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為手段，為助力公司有效落地能源的精準(zhǔn)化管理，以實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)部的智能化生產(chǎn)為主要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)降耗減排，實(shí)施以問(wèn)題浮現(xiàn)與解決的智慧能效管理系統(tǒng)，推進(jìn)生產(chǎn)和消費(fèi)雙向互動(dòng)，優(yōu)化資源配置、提高能源利用效率，降低企業(yè)用能成本。

2 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能源管理的業(yè)務(wù)需求

（1）能源基礎(chǔ)管理智能化，通過(guò)智能化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、對(duì)標(biāo)分析以及可視化輸出，實(shí)現(xiàn)職能部門的能源計(jì)劃管理、平衡管理、診斷分析、設(shè)備管理及成本管理等基礎(chǔ)信息的管理功能。

（2）預(yù)警監(jiān)測(cè)及時(shí)化，實(shí)現(xiàn)能源管理系統(tǒng)自動(dòng)化適時(shí)預(yù)警功能，通過(guò)跨工序的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)煤氣、蒸汽、氧氣等能源介質(zhì)進(jìn)行平衡調(diào)度，提前預(yù)警預(yù)判，實(shí)現(xiàn)能源預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)再分配，確保生產(chǎn)組織持續(xù)穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)異常情況進(jìn)行量化追蹤，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警和異常追溯，以提升能源管理的精準(zhǔn)化操作和管理水平。

（3）節(jié)能減耗，減少能源管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化能源管理流程，建立客觀能源消耗評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理、停復(fù)管理等自動(dòng)化控制，以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評(píng)價(jià)體系，減少能源管理成本，提高能源管理的效率，及時(shí)了解真實(shí)的能耗情況，并提出節(jié)能降耗管理要求和管理措施，持續(xù)提升能源績(jī)效。

（4）開發(fā)能源管理新型能力

解決能源管理過(guò)程中的業(yè)務(wù)信息孤島和信息共享問(wèn)題，逐步使離散的能源數(shù)據(jù)向大數(shù)據(jù)一體化和平臺(tái)集成。進(jìn)一步對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理提供條件，讓數(shù)據(jù)成為信息，基于大數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)企業(yè)能效管理運(yùn)行提升服務(wù)，按金字塔原則和個(gè)性化輔助決策思路開發(fā)能源業(yè)務(wù)輔助系統(tǒng)，面向用戶的多層次、多維度能源成本管控，幫助企業(yè)建立“能源價(jià)值管理”。

3 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能源管理改進(jìn)方法

鋼鐵企業(yè)以能源管理為切入點(diǎn)既符合企業(yè)本身需要，又滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用孵化的場(chǎng)景。針對(duì)目前昆鋼能源管理的初步診斷，建議結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，與企業(yè)戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)緊密對(duì)齊，一方面就現(xiàn)有信息化基礎(chǔ)進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化，提升設(shè)備接入能力和數(shù)據(jù)處理能力;另一方面積極推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)建設(shè)，完善平臺(tái)能力，開展智慧能源管理工業(yè)APP試點(diǎn)。借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)工廠的智能化生產(chǎn)為主要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)昆鋼的智慧能效管理，從能源生產(chǎn)、輸送、使用、回收以及平衡調(diào)度實(shí)現(xiàn)主要能源介質(zhì)的管理，包含電力、煤氣、氧氣、壓縮空氣、蒸汽等，最終體現(xiàn)為能源效率提升與能源成本下降。

平臺(tái)的核心技術(shù)路線在于通過(guò)“數(shù)據(jù)”、“分析”和“應(yīng)用”實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程以及對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)優(yōu)化，并且能夠做到開放協(xié)同，共享復(fù)用，靈活應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出和平臺(tái)的搭建，正是解決以上問(wèn)題的最佳實(shí)踐，它以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，能夠打通生產(chǎn)全流程各工序、多系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，在跨工序工藝統(tǒng)一和規(guī)范化歸集、儲(chǔ)存和管理的基礎(chǔ)上，建立各種特定算法模型，通過(guò)對(duì)大量的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，全面實(shí)現(xiàn)有效的企業(yè)各種應(yīng)用場(chǎng)景的系統(tǒng)決策能力。

4 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用創(chuàng)新研究

以維度模型為核心構(gòu)建能源管控?cái)?shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及可視化分析專題，同時(shí)針對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)構(gòu)建部分機(jī)器學(xué)習(xí)試點(diǎn)應(yīng)用;構(gòu)建設(shè)備維護(hù)知識(shí)庫(kù)應(yīng)用，為后續(xù)構(gòu)建基于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的深度機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

以數(shù)理統(tǒng)計(jì)及機(jī)器學(xué)習(xí)為核心，構(gòu)建能耗預(yù)測(cè)及告警、能耗設(shè)備主動(dòng)維護(hù)及管理相關(guān)的專題分析應(yīng)用，從而把集團(tuán)從被動(dòng)管理向主動(dòng)管理轉(zhuǎn)變，從經(jīng)驗(yàn)式計(jì)劃管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。

基于上述預(yù)測(cè)應(yīng)用積累的技術(shù)儲(chǔ)備及經(jīng)驗(yàn)，昆鋼集團(tuán)可以進(jìn)一步擴(kuò)大分析應(yīng)用（包括：基于原料配比、工藝參數(shù)等和成品性能的量化影響關(guān)系的質(zhì)量?jī)?yōu)化應(yīng)用;基于設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備維護(hù)方式等因素和能耗及成品質(zhì)量的量化影響關(guān)系的生產(chǎn)設(shè)備健康度評(píng)估模型等），從根本上提升產(chǎn)線生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量，從而幫助昆鋼集團(tuán)能夠在和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)核心領(lǐng)域中提升昆鋼集團(tuán)的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。

基于基礎(chǔ)能源和動(dòng)力能源的量化轉(zhuǎn)換模型;基礎(chǔ)能源、動(dòng)力能源和環(huán)境控制目標(biāo)的量化轉(zhuǎn)換模型;設(shè)備環(huán)境、工藝參數(shù)、動(dòng)力能源和產(chǎn)品性能的量化轉(zhuǎn)換模型等量化規(guī)則對(duì)能源轉(zhuǎn)換及控制過(guò)程進(jìn)行全面量化，然后結(jié)合多組基于經(jīng)驗(yàn)的量化規(guī)則模板及運(yùn)籌優(yōu)化算法、最優(yōu)控制目標(biāo)構(gòu)建能源智能優(yōu)化控制應(yīng)用，最終真正實(shí)現(xiàn)基于上游工藝生產(chǎn)要求的端到端的自動(dòng)化能源控制及調(diào)度。

基于上述備件庫(kù)存優(yōu)化或能源管理優(yōu)化應(yīng)用對(duì)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)成熟應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，昆鋼集團(tuán)相關(guān)部門可逐步把專業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)（包括：文本處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度機(jī)器學(xué)習(xí)、運(yùn)籌優(yōu)化等）擴(kuò)展到企業(yè)的其他生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)領(lǐng)域，包括：生產(chǎn)排程優(yōu)化、質(zhì)量?jī)?yōu)化、庫(kù)存優(yōu)化等，從而一步一步實(shí)現(xiàn)全面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化、智能化及自動(dòng)化。

5 結(jié)論

中國(guó)制造業(yè)尤其是鋼鐵冶金行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一種“新常態(tài)”，高產(chǎn)能、高速度、高消耗、高污染的工業(yè)化道路已不可持續(xù)，面臨嚴(yán)峻的國(guó)際環(huán)境、外部形勢(shì)，以及薄弱和缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)部環(huán)境，鋼鐵企業(yè)應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行變革、發(fā)展，提升經(jīng)營(yíng)管理水平與制造能力，降低運(yùn)營(yíng)成本，滿足客戶需求，贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)已經(jīng)是刻不容緩。我們建設(shè)鋼鐵冶金行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，一方面是為了助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，另一方面更是支撐我們智能制造實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化的必由之路，更加是響應(yīng)國(guó)家發(fā)展規(guī)劃的號(hào)召積極投身工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和實(shí)踐。鋼企通過(guò)加快工業(yè)云和工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)企業(yè)各項(xiàng)能耗指標(biāo)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化節(jié)能方案，為企業(yè)提供成本更低、效率更高的能源管理服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書（2019）.2019.

[2]楊春立.孫會(huì)峰.中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn).北京：電子工業(yè)出版社.2019.

[3]工業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟.工業(yè)大數(shù)據(jù)白皮書（2019版）.2019.