王真,王秋富
隨著我國水泥工業(yè)的快速發(fā)展及市場競爭的不斷加劇,越來越多的水泥企業(yè)開始重視信息化建設(shè)工作。很多大型水泥集團(tuán)企業(yè)投入了大量資金用于信息化平臺(tái)的建設(shè),通過引入先進(jìn)信息技術(shù),如,云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、銷售、庫存、采購等業(yè)務(wù)的數(shù)字化管理;通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化,能夠?qū)崟r(shí)分析市場價(jià)格、銷售數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等信息,輔助企業(yè)做出更準(zhǔn)確的決策;通過引入能源管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對能源的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效解決能源浪費(fèi)問題,降低了能源消耗和成本[1]。然而,目前國內(nèi)外水泥行業(yè)尚未形成一個(gè)被廣泛認(rèn)可的集團(tuán)級信息管理控制系統(tǒng)。各分項(xiàng)管理系統(tǒng),如,生產(chǎn)管理、能源管理、設(shè)備管理和質(zhì)量管理等系統(tǒng),仍處于信息孤島的狀態(tài),如何統(tǒng)籌規(guī)劃、合理運(yùn)用上述信息系統(tǒng),已成為各大型水泥集團(tuán)信息化發(fā)展的重要突破口[2]。
目前,雖然許多水泥企業(yè)已開始實(shí)施了信息化轉(zhuǎn)型,但仍存在信息化程度不高、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)管理不統(tǒng)一、市場營銷能力不足、生產(chǎn)效率較低等問題。一些水泥企業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、銷售、庫存、采購等業(yè)務(wù)的信息化管理,導(dǎo)致業(yè)務(wù)流程不順暢,管理效率低;各業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,數(shù)據(jù)難以互通,易形成信息孤島且數(shù)據(jù)利用率低;缺乏有效的市場營銷手段,難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷平衡;缺乏智能化生產(chǎn)手段,生產(chǎn)效率低,人工成本高,經(jīng)濟(jì)效益不佳[3]。
為有效解決水泥企業(yè)在信息化發(fā)展過程中存在的問題,進(jìn)一步提高信息化水平,亟需加強(qiáng)水泥企業(yè)的信息化基礎(chǔ)建設(shè),建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和信息化平臺(tái),以推動(dòng)水泥企業(yè)的信息化轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同及智能化變革。
某水泥集團(tuán)通過與中才邦業(yè)協(xié)同創(chuàng)新、統(tǒng)籌推進(jìn),在信息化與智能化方面取得了長足進(jìn)步。該水泥集團(tuán)企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)以工藝、裝備為核心,以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以區(qū)域生產(chǎn)信息化平臺(tái)、智能工廠為載體,采用私有云、虛擬化、大數(shù)據(jù)及容器化等前沿技術(shù),結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),構(gòu)建了一個(gè)集數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)模型、組態(tài)工具、數(shù)據(jù)接口于一體的動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的智能化系統(tǒng)。同時(shí),采取SAAS(Software-as-a-Servive,軟件即服務(wù))模式,為集團(tuán)企業(yè)提供靈活的平臺(tái)服務(wù)。相較于傳統(tǒng)的本地化部署,平臺(tái)私有云部署可節(jié)省成員企業(yè)70%的硬件與人力成本?,F(xiàn)對該水泥集團(tuán)企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)建設(shè)情況作簡要介紹,供業(yè)內(nèi)企業(yè)參考。
企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)架構(gòu)如圖1 所示。該水泥集團(tuán)在“業(yè)務(wù)中臺(tái)與數(shù)據(jù)中臺(tái)”平臺(tái)架構(gòu)上,采用云原生開發(fā)邏輯,建立了基于大數(shù)據(jù)框架、流批一體引擎、數(shù)據(jù)中臺(tái)為核心的平臺(tái)底座,可滿足各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)應(yīng)用。業(yè)務(wù)中臺(tái)實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)到成員企業(yè)的“穿透式”監(jiān)管,形成了統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)字“底表”,報(bào)表統(tǒng)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)了無人化、無紙化。
圖1 企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)架構(gòu)
企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示。企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的外層第一道防護(hù)為設(shè)置WAF 應(yīng)用防火墻(WEB 應(yīng)用防護(hù)系統(tǒng)),下一代防火墻組成第二道防護(hù)網(wǎng),根據(jù)預(yù)定的安全規(guī)則,監(jiān)視和控制傳入和傳出的網(wǎng)絡(luò)流量;通過加載防火墻IPS(入侵防御)系統(tǒng)、AV(防病毒)系統(tǒng),檢測、識(shí)別、分析、攔截網(wǎng)絡(luò)中的可疑流量,建立內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)之間的安全機(jī)制。在內(nèi)網(wǎng)中,設(shè)置核心三層交換機(jī),通過VLAN 控制和管理不同網(wǎng)絡(luò)之間訪問策略,實(shí)現(xiàn)各層網(wǎng)絡(luò)間的邏輯隔離。區(qū)域公司和生產(chǎn)企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)通訊,通過IPSEC實(shí)現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)加密通道,進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
圖2 企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
該水泥集團(tuán)企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái)在應(yīng)用中逐步完善,形成了集數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、報(bào)表自動(dòng)化、功能移動(dòng)化、應(yīng)用全云化、平臺(tái)建設(shè)生態(tài)化、平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)化、管理一體化與網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)、運(yùn)維體系建設(shè)一站式服務(wù)的創(chuàng)新模式,達(dá)到了預(yù)期效果。
各成員企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)達(dá)到秒級實(shí)時(shí)采集、上云、清洗、計(jì)算并多維度存儲(chǔ),共計(jì)約70 000余個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位。各成員企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)涵蓋生產(chǎn)報(bào)表、環(huán)保報(bào)表、能耗報(bào)表、庫存報(bào)表,涵蓋大區(qū)所需的經(jīng)營分析報(bào)表、企業(yè)對標(biāo)、精益生產(chǎn)、違規(guī)行為報(bào)表等,共計(jì)7大類906張報(bào)表。
為方便移動(dòng)化辦公需求,集團(tuán)生產(chǎn)信息化平臺(tái)所有功能均可實(shí)現(xiàn)APP 端和微信小程序端的應(yīng)用一體化。應(yīng)用效果具體如下:
2.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化
邊緣端生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器接入到區(qū)域信息化平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集鏈路標(biāo)準(zhǔn)化;根據(jù)示范線生產(chǎn)實(shí)際提煉出一套標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽體系,提升了數(shù)據(jù)治理的能力;根據(jù)數(shù)據(jù)管理要求,統(tǒng)一核心數(shù)據(jù)指標(biāo)計(jì)算周期及計(jì)算公式,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化;統(tǒng)一存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù),并對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)底表,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的同源復(fù)用;提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口,規(guī)范數(shù)據(jù)應(yīng)用,建立了標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)應(yīng)用體系。
2.3.2 報(bào)表自動(dòng)化
信息化平臺(tái)報(bào)表數(shù)據(jù)源采用數(shù)據(jù)中臺(tái)治理后的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),可實(shí)現(xiàn)報(bào)表數(shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)聚合、自動(dòng)匯總;優(yōu)化了報(bào)表功能,實(shí)現(xiàn)了單元格填報(bào)權(quán)限控制;人工填報(bào)數(shù)據(jù)參照示范生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)了報(bào)表的全自動(dòng)填報(bào)。
2.3.3 功能移動(dòng)化
信息化平臺(tái)APP 端功能與WEB 端功能同步,大區(qū)模塊與單廠模塊功能全部移動(dòng)化;搭建了統(tǒng)一的消息推送平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了消息及時(shí)發(fā)布推送功能;搭建了數(shù)智微信小程序,實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)指標(biāo)總覽、窯運(yùn)行情況、窯運(yùn)行指標(biāo)、停機(jī)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控及趨勢查看,大區(qū)報(bào)表、單廠報(bào)表上報(bào)更新等功能;實(shí)現(xiàn)了微信端推送生產(chǎn)線開停機(jī)消息、環(huán)保標(biāo)簽預(yù)警,關(guān)聯(lián)小程序查看查詢趨勢。
2.3.4 應(yīng)用全云化
信息化平臺(tái)基于超融合私有云架構(gòu)統(tǒng)一部署,平臺(tái)所有功能應(yīng)用均已上云,集中部署方式可大幅減少區(qū)域公司軟硬件投資;平臺(tái)采用邊緣數(shù)據(jù)采集和區(qū)域私有云協(xié)同模式,相比傳統(tǒng)本地化部署方式,可縮短50%的實(shí)施周期,快速實(shí)現(xiàn)功能上線;平臺(tái)私有云部署、數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)化處理及“賬套式”業(yè)務(wù)功能的快速復(fù)用,可實(shí)現(xiàn)新增生產(chǎn)線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)快速接入,快速上線投用。
2.3.5 平臺(tái)建設(shè)生態(tài)化
初步建立了區(qū)域生產(chǎn)信息化平臺(tái)生態(tài)體系,運(yùn)用中臺(tái)低代碼能力,可快速構(gòu)建各類標(biāo)準(zhǔn)化和個(gè)性化定制開發(fā)業(yè)務(wù)功能,具備良好的第三方系統(tǒng)集成能力;搭建了專業(yè)文檔管理平臺(tái),豐富了專業(yè)文檔。
2.3.6 平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)化
提供了強(qiáng)大的可視化展示服務(wù),搭建了區(qū)域生產(chǎn)信息化平臺(tái)可視化大屏、智能工廠生產(chǎn)管理可視化大屏、粉磨基地生產(chǎn)管理可視化大屏、皮帶廊道可視化大屏,對接數(shù)智化礦山可視化大屏。基于實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù),提供遠(yuǎn)程會(huì)議、遠(yuǎn)程檢查等服務(wù),已接入多家水泥企業(yè)實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù),可提供所轄企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、對標(biāo)分析服務(wù),滿足區(qū)域公司管理需求。
2.3.7 管理一體化
區(qū)域平臺(tái)為區(qū)域公司及成員企業(yè)提供一體化管理服務(wù),可在統(tǒng)一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線報(bào)表填報(bào)、生產(chǎn)計(jì)劃、停機(jī)分析、預(yù)警推送等功能;提供窯、磨等設(shè)備生產(chǎn)日報(bào)、月報(bào)等生產(chǎn)報(bào)表,提供窯運(yùn)行情況分析、水泥材料消耗、月度生產(chǎn)計(jì)劃、環(huán)保信息匯總、安全信息匯總、微信報(bào)表、企業(yè)對標(biāo)報(bào)表等分析報(bào)表,初步滿足區(qū)域公司一體化管理需求,具備良好的業(yè)務(wù)需求擴(kuò)展能力。
2.3.8 運(yùn)維體系建設(shè)
搭建了遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對區(qū)域平臺(tái)系統(tǒng)及軟硬件運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警,如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集中斷,平臺(tái)可自動(dòng)判斷故障位置并發(fā)出預(yù)警通知。平臺(tái)對所有虛擬機(jī)及微服務(wù)重要指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警,提醒運(yùn)維人員維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時(shí),平臺(tái)可定期生成軟硬件運(yùn)行報(bào)告,提升運(yùn)維工作效率。
2.3.9 網(wǎng)絡(luò)信息安全建設(shè)
通過評測信息系統(tǒng)安全等級,發(fā)現(xiàn)安全防護(hù)薄弱環(huán)節(jié),并按照信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全三級等保要求完成相應(yīng)的整改工作。平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式多副本存儲(chǔ)、應(yīng)急容災(zāi)快速備份、虛擬磁盤加密等安全防護(hù)措施,全方位保護(hù)數(shù)據(jù)安全。
基于集團(tuán)企業(yè)生產(chǎn)信息化平臺(tái),目前該水泥集團(tuán)已建成功能完善的區(qū)域信息化平臺(tái),包含大區(qū)總覽、區(qū)域大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、大區(qū)報(bào)表、單廠報(bào)表、強(qiáng)度管理、政府平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)、移動(dòng)端APP 服務(wù)、微信小程序服務(wù)等功能。區(qū)域信息化平臺(tái)系統(tǒng)功能導(dǎo)圖如圖3所示。
圖3 區(qū)域信息化平臺(tái)系統(tǒng)功能導(dǎo)圖
按片區(qū)管理區(qū)域內(nèi)成員企業(yè),同時(shí)展示熟料及水泥的月產(chǎn)量、月銷量和庫存情況,大幅提高了跨企業(yè)、跨地域動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)效率。監(jiān)控區(qū)域內(nèi)成員企業(yè)水泥生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集鏈路相關(guān)設(shè)備通訊狀態(tài),監(jiān)控水泥生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)分布,按片區(qū)統(tǒng)計(jì)并動(dòng)態(tài)展示水泥生產(chǎn)線標(biāo)煤耗、實(shí)物煤耗、噸熟料發(fā)電量、熟料綜合電耗、可靠性系數(shù)等重要參數(shù),結(jié)合移動(dòng)端APP 和可視化大屏,實(shí)時(shí)監(jiān)控成員企業(yè)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。大區(qū)總覽畫面如圖4所示。
圖4 大區(qū)總覽畫面
通過區(qū)域地圖、圖標(biāo)、圖表、視頻框,更加直觀地展示區(qū)域企業(yè)規(guī)模及各成員企業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。通過區(qū)域可視化大屏,管理者可多方位、多角度、全場景了解、掌握、監(jiān)測各條水泥生產(chǎn)線的產(chǎn)量、運(yùn)行和停機(jī)情況。通過生產(chǎn)數(shù)字化,提升區(qū)域側(cè)對區(qū)域成員企業(yè)的管理深度和廣度,提升數(shù)據(jù)服務(wù)利用率和數(shù)據(jù)價(jià)值。區(qū)域可視化大屏功能主要包括區(qū)域介紹、水泥生產(chǎn)線分布、開停機(jī)情況、生產(chǎn)情況,集成了每日微報(bào)、礦山大屏、長皮帶大屏等??梢暬笃廉嬅嫒鐖D5所示。
圖5 可視化大屏畫面
區(qū)域信息化平臺(tái)共接入了31條水泥熟料生產(chǎn)線、47條水泥磨生產(chǎn)線,收集了109張生產(chǎn)流程實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面,提供DCS 實(shí)時(shí)查詢和歷史查詢;支持組合查詢,常用窯運(yùn)行狀態(tài)組合和環(huán)保組合;支持分軸和同軸方式展現(xiàn)。區(qū)域信息化平臺(tái)生產(chǎn)流程實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面如圖6所示。
圖6 生產(chǎn)流程監(jiān)控畫面
大區(qū)報(bào)表包含運(yùn)行記錄、日報(bào)及月報(bào)匯總、材料消耗、微信報(bào)表、生產(chǎn)簡報(bào)、余熱發(fā)電報(bào)表、安全環(huán)保信息匯總及企業(yè)對標(biāo)等功能。區(qū)域信息化平臺(tái)大區(qū)報(bào)表畫面如圖7所示。
圖7 大區(qū)報(bào)表畫面
通過傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警,避免設(shè)備損壞和生產(chǎn)中斷;根據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史維護(hù)記錄,系統(tǒng)定期檢查設(shè)備運(yùn)行狀況,預(yù)測可能出現(xiàn)的問題;維修人員遠(yuǎn)程診斷和排除設(shè)備故障,節(jié)省時(shí)間和人力成本,提高設(shè)備故障處理效率和準(zhǔn)確性;根據(jù)生產(chǎn)需求和設(shè)備狀況,調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行方式,提高設(shè)備的利用率和生產(chǎn)效率。
實(shí)時(shí)監(jiān)控庫存的進(jìn)貨、出貨、結(jié)存等情況,避免庫存積壓和缺貨;系統(tǒng)分析歷史庫存數(shù)據(jù),了解各種原材料的需求量和庫存結(jié)構(gòu),制定合理的庫存計(jì)劃,優(yōu)化庫存結(jié)構(gòu);動(dòng)態(tài)管理庫存,提高庫存周轉(zhuǎn)率和運(yùn)營效率,降低庫存成本和運(yùn)營成本。
明確采購各環(huán)節(jié)職責(zé)和操作規(guī)范,避免人為干預(yù)和操作失誤,提高采購流程的透明度和公正性;建立供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫,記錄供應(yīng)商信息、資質(zhì)、合同等,科學(xué)評估和選擇供應(yīng)商,降低采購風(fēng)險(xiǎn);及時(shí)了解掌握市場行情和供應(yīng)商動(dòng)態(tài),共享和協(xié)同采購信息,進(jìn)行價(jià)格對比和質(zhì)量評估,提高采購質(zhì)量。
顯示區(qū)域企業(yè)水泥和熟料的昨日產(chǎn)量、當(dāng)月產(chǎn)量、銷售數(shù)據(jù),昨日庫存數(shù)據(jù)及庫容比,實(shí)時(shí)顯示停機(jī)數(shù)據(jù),對接全國水泥價(jià)格指數(shù)。APP移動(dòng)化應(yīng)用畫面如圖8所示。
圖8 APP移動(dòng)化應(yīng)用畫面
為了配合政府平臺(tái)創(chuàng)造公共價(jià)值,遵循政府能源管理要求,該水泥集團(tuán)信息化平臺(tái)提供了開放性的數(shù)據(jù)服務(wù),對接浙江省、安徽省政府能源管理平臺(tái),分別以15min 和30min 的不同頻率提供顆粒度高、時(shí)效性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)一致、計(jì)算準(zhǔn)確的各企業(yè)生產(chǎn)過程能耗參數(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)。政府平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)如圖9所示。
圖9 政府平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)
針對技術(shù)和管理上的薄弱環(huán)節(jié),區(qū)域公司進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)安全的整改完善工作,目前已完成信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全三級等保的整改工作。網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)如圖10所示。
圖10 網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)
目前,該集團(tuán)已建成覆蓋全區(qū)域的體系化、自動(dòng)化、數(shù)字化的生產(chǎn)信息化管控平臺(tái),共接入水泥熟料生產(chǎn)線31條、水泥磨生產(chǎn)線47條。
大型水泥集團(tuán)企業(yè)通過引入信息技術(shù),建立生產(chǎn)信息化平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化和自動(dòng)化,提高生產(chǎn)效率;可幫助水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置,降低人力、物力和能源的消耗,降低運(yùn)營成本。通過引入市場營銷和電子商務(wù)等新型營銷手段,可拓展銷售渠道和市場范圍,提高營銷效果和客戶滿意度,提升市場競爭力。通過數(shù)據(jù)分析和管理報(bào)告等手段,可獲得更全面、準(zhǔn)確的市場信息和內(nèi)部管理數(shù)據(jù),從而更好地把握市場趨勢,提升企業(yè)運(yùn)營水平,增強(qiáng)企業(yè)決策能力。