稀土领域生产一体化管控系统案例
目 录
1. 项目背景... 2
2. 实现目标... 2
3. 整体框架... 3
4. 集控中心改造... 4
5. 车间加装传感器及网络改造... 5
6. 边缘工艺模型及仿真... 5
7. 基础工业互联网平台... 6
8. 稀土生产一体化管控业务... 6
9. 掌上工厂... 6
注：本文档为案例宣传资料，省略涉密和方案细节内容。
1. 项目背景
稀土是国家的战略资源，国家对稀土产业发展实行统一规划，国家鼓励和支持稀土产业新技术、新工艺、新产品、新材料、新装备的研发和应用，持续提升稀土资源开发利用水平，推动稀土产业高端化、智能化、绿色化发展。
经过2个月的详细调研，**稀土目前缺少生产车间之间数据协同交互、缺少完整的生产工序数据协同监测和分析，无法及时了解生产过程和经营情况，更无法进行有效的生产过程优化。
本项目以工业互联网基础平台为基础，实现设备互联互通、异构数据集成，实现**稀土生产工艺核心业务数字化、信息化和智能化，使公司生产者、管理者和经营者随时掌握稀土生产、生产过程决策、执行反馈优化等。
本项目推动**稀土生产环节的数字化、信息化和智能化改造，从行业、战略、技术和市场等方案全面提升**稀土的竞争力，打造**稀土焙烧、水浸、萃取、碳沉和灼烧全工序生产智慧大脑。
2. 实现目标
基于**稀土生产现状及结合稀土行业智能化发展现状，通过高标准设计、高质量完成，向稀土冶炼全流程的智能制造发展看齐，提升**稀土生产和经营的综合竞争力。从原料到产成品整条生产线实现集中管控、生产运营协同、关键设备实时监测预警、产品吨氧化物能源消耗分析，提高产品质量稳定性、产量稳定性、设备运行稳定性。
最终实现生产工艺全流程数据透明化、生产工序间数据及人员协同、降低稀土工艺关键设备故障率、降低稀土产品综合能源消耗、生产过程数据积累及数据分析。
3. 整体框架
**稀土生产一体化管控系统建设本着“软硬兼顾，内外兼修”，一方面从硬件层面打破地理空间位置限制，实现产线各工序的集中操控，另一方面从生产工艺出发，打通产线数据流、物质流与能量流，从机理与大数据分析层面建立机理模型，构建单元工序、稀土产线智能应用，真正实现稀土产线的全流程协同智能管控，最终实现稀土智能中心建设。
**稀土生产一体化管控系统覆盖检化验、焙烧、水浸、转型、萃取、碳沉、灼烧和环保等连续生产全工序段，统一规划边缘智能模型和仿真、工业互联网基础平台、一体化生产运营监控、全厂智能决策、数字孪生、掌上工厂等。简单框架示意（注：详细框架涉密，不作为公开宣传材料），如下图：
数据框架包括车间及工序（焙烧、水浸、萃取、碳沉、灼烧、环保和机动）、平台端，主要保障数据传输的实时性、稳定性、唯一性和完整性。统一数据采集、统一数据传输方式及通信协议，统一数据处理、统一数据存储、统一数据建模及分析、统一数据接口和统一业务扩展。数据框架示意，如下图：
4. 集控中心改造
集控位置：**稀土萃取车间控制室。
现有中控室长15m*宽6m*高3m，中控屏幕安装在北侧墙面，有两块，分别为左侧安防视频模块和右侧为集控系统模块。设置有5个操作台，中控室西侧放置机柜和办公桌。
本项目将主屏幕更换为高2.24m、宽8.96m，显示面积20.07㎡大屏，布置在北侧墙面，作为集控系统显示端。
应用效果示意，如下图：
5. 车间加装传感器及网络改造
根据各车间生产工艺的要求，对车间内生产工序关键设备加装传感器，实现生产过程数字化监测和分析，例如**车间积液池加装流量计；回转窑加装温度探测器；调浆罐、中和罐、渣洗罐加装液位探测器和pH值探测器等。
对新加装的传感器和老旧传感器进行网络改造，加装网络转换模块，实现生产数字化。某车间网络改造示意，如下图：
6. 边缘工艺模型及仿真
（1） 焙烧工序仿真模型
气相（天然气和空气）由窑头进入向窑尾排气口运动，固相（干燥精矿）和液相（浓硫酸）由窑尾进料口进入焙烧窑向窑头出料口运动。在生产过程中，固相、液相和气相之间进行复杂的换热，窑内进行大量的化学反应，同时发生物料的输送、翻动、发泡等多种物理反应。综上，建立窑内气固液三相流动、传热模型，分析三相分布状态、运动行为及温度分布综合模型。（注：省略模型图）。
（2） 萃取物料平衡控制与分离效果模型
各级萃取槽中的各稀土元素分布发生异常波动时，会影响萃取分离效果和产品纯度指标。
实时监测有机相（包括皂化液）、料液以及各产品出口的流量、取样结果等参数，构建物料平衡和分离效果模型，调整水浸液、有机和渣洗液的流比，从而实现萃取工艺优化控制，提高产品产量和质量。（注：省略模型图）。
7. 基础工业互联网平台
工业互联网是本项目的基础平台，为本项目提供开发业务的工具，同时将来可以扩展其他业务功能。
工业互联网平台作为工业智能化发展的核心载体，平台体系为数据采集、数据建模、数据预警、数据视图、数据报表、数据追溯、数据体检和算法分析等提供支撑。
工业互联网平台向下连接设备、向上支撑应用开发，通过数据汇聚、数据应用和分析，逐步建立稀土冶炼制造能力和工业知识的标准化，构建稀土智能制造核心能力。
8. 稀土生产一体化管控业务
第一期主要实现业务的功能模块包括：综合决策大屏、生产工艺协同监测、关键设备管理、能源监测、能源预警、能源分析、化验室管理、报表管理等核心业务功能。决策大屏效果示意，如下图：
9. 掌上工厂
系统展现层通过集控室大屏、PC端和移动端多重展现。其中移动端搭配掌上移动应用，进度汇报自动关联生产数据，一键查看生产订单所有执行过程，实时追踪、掌握生产进度及时调整、安排生产执行，能源、原辅料消耗与生产进度。
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