貴冶智能工廠一期工程應用系統支撐硬件概述

劉 飛

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

酸江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴冶）是中國首家采用世界先進閃速熔煉技術的現代化銅冶煉廠［1-2］。投產30多年來，經過不斷升級改造，貴冶已成為全球唯一單廠陰極銅產能突破百萬噸的銅冶煉廠［3］。在產能擴張的同時，貴冶始終堅持綠色發展和技術創新，冶煉核心技術經濟指標始終處于行業領先水平［4-6］。

貴冶智能工廠項目是國家工信部批準的“銅冶煉智能工廠試點示范項目”，項目建成后將為貴冶未來快速發展，樹立突破方向，注入強勁動力。按照總體規劃、務實推進的原則，貴冶智能工廠項目分兩期建設。一期重點是構建智能工廠系統框架，完成信息化及自動化的提升及智能裝備試點實施；二期重點是深化應用和優化提升。

作為貴冶智能工廠一期工程三大重點項目之一的應用系統由生產管理、供應鏈管理、設備管理、能源管理、安環管理和輔助決策等六大業務域組成，這些業務域投入使用后的功能能否達到預期目標在很大程度上依賴于配套的硬件，沒有硬件設備的基礎支撐，應用系統功能將不完善。

兼顧功能需求以及總體費用可控，貴冶確定了硬件的配置原則：首先要滿足業務功能的需求，適用為主、適度超前；其次統一規劃，急用先上，試點先用。同時貴冶還明確了選型原則：技術先進、高可用性、高擴展性、高安全性、高可維護性和良好性價比。

2 硬件分類

對應用系統的模塊、功能、流程進行梳理分析后，貴冶確定了 硬件的需求，按類別可分為以下五大類。

（1）看板設備：包括彩色LCD監視器、彩色LCD拼接屏、雙基色LED顯示屏，主要作用是將崗位關注的各類業務數據以及作業指令、協同任務和預警預報信息等集中呈現出來，便于操作人員及時處理反饋。

（2）條碼設備：包括條碼槍、條碼打印機、自助打印終端機，主要作用是實現原料、過程產品和產品取制樣、檢化驗全過程跟蹤，實現痕跡化管理，提高作業效率和準確性。

（3）采集設備：包括手持機PDA、串口服務器，主要作用是將現場采集的數據及時上傳，規范崗位巡檢和檢化驗作業過程，提高崗位巡檢結果、檢化驗數據傳輸的時效性、準確性，減少人為因素的干擾。

（4）射頻設備：包括RFID標簽、寫卡器，主要用于崗位巡檢點標識，配合PDA實現崗位巡檢功能。

（5）終端設備：包括桌面云、工業平板電腦。桌面云實際上是臺式機的擴展，其特點是所有用戶共用1臺或多臺服務器，用戶操作均在服務器上進行，用戶現場沒有主機。該類設備的主要作用是實現人機交互，便于使用人員編輯、存儲、傳輸各類業務數據，提高業務的時效性以及確保網絡信息安全風險可控。

3 使用場景

硬件為功能服務，以下通過典型業務場景說明硬件的用途。

3.1 看板設備配合終端設備典型應用場景

崗位操作人員在現場通過桌面云終端登錄智能工廠業務系統，并將本崗位關注的相關信息如安環信息、異常事件、預警報警信息、技經指標、重要參數、作業量和產量等內容配置到智能監視模塊進行集中展示。此外，集中展示內容還可以配置通知信息、作業指令、作業計劃和物料倒運信息等。這些預置好的內容最終顯示在作業現場的彩色LCD監視器、彩色LCD拼接屏和雙基色LED顯示屏等看板設備上。

操作人員僅通過查看看板設備顯示內容就可以有效監測生產運行狀況，進而提高了響應及時性和生產組織協同高效。具體實現方式如圖1所示。

圖1 看板設備配合終端設備應用場景

3.2 采集設備配合射頻設備、終端設備典型應用場景

崗位操作人員通過桌面云終端登錄智能工廠業務系統，并將崗位巡檢基礎檔案導入智能工廠巡檢模塊并存儲到數據中心。崗位巡檢基礎檔案包括巡檢路線、巡檢區域、具體設備、巡檢內容、判定標準和巡檢點標識等。同一崗位可以設置多條巡檢路線，每條巡檢路線包含多個巡檢區域，每個巡檢區域至少布置1個巡檢點，可以將任意多個設備組合為1個巡檢點。每個巡檢點配置了1個RFID標簽作為該點唯一標識，通過寫卡器向RFID標簽寫入身份信息。

崗位巡檢人員在手持機PDA上查看巡檢任務，按照任務要求進行巡檢。每到一個巡檢點巡檢人員通過手持機PDA讀取該點標識、調出詳細巡檢內容，然后判斷該巡檢點所涉及的巡檢內容是否正常，并將判斷結果上傳至數據中心。通過桌面云終端登錄智能工廠業務系統的相關人員可以第一時間從數據中心接收到巡檢結果，若有異常及時聯絡相關人員確認處理。

通過采用PDA、射頻設備，實現了崗位巡檢全過程痕跡化，有效保證了巡檢的有效性，提高了巡檢異常處理的及時性。具體實現方式如圖2所示。

圖2 采集設備配合射頻設備、終端設備應用場景

3.3 終端設備配合條碼設備、采集設備典型應用場景

崗位操作人員通過桌面云終端登錄智能工廠業務系統，并編輯、打印待送化驗分析樣品條碼標簽，然后將標簽粘貼到樣品試樣袋上，標簽上的條碼集成了樣品信息。通常情況下，打印標簽在崗位操作室完成，但如果崗位操作室桌面云終端或條碼打印機發生故障、無法打印，操作人員可以到布置在化驗室一樓大廳的自助打印終端機上打印標簽。

圖3 終端設備配合條碼設備、采集設備典型應用場景

樣品送至化驗室后，化驗分析人員通過條碼槍讀取試樣袋上的樣品條碼信息，然后進行化驗分析。化驗分析儀器的分析數據通過串口服務器傳輸至數據中心，化驗分析人員通過工業平板電腦登錄智能工廠業務系統，并讀取臨時存儲在數據中心的分析結果。待化驗分析人員確認無誤且主管審核通過后將分析數據保存至數據中心，這時相關崗位、人員就可以查詢到化驗分析結果。

通過采用工業平板電腦、桌面云、條碼打印機、自助打印終端機、條碼槍和串口服務器等設備，可以實現樣品流轉的全過程跟蹤，以及化驗分析數據的自動傳輸和及時確認、審核。帶來的好處是規范了取制樣、檢化驗流程，避免了樣品標識不清現象的出現，降低了化驗分析人員人工錄入數據的工作量，提高了化驗分析結果的時效性，減少了人為因素對化驗分析過程的干擾。

4 結語

貴冶智能工廠應用系統在功能實現上需要配套硬件支撐，看板設備、條碼設備、采集設備、射頻設備和終端設備等眾多類型設備的大量應用為智能工廠一期工程各功能模塊的按期投入運行以及運行效果達標提供了可靠保障。今后，隨著貴冶智能工廠后續工程的陸續啟動，預期將會應用更多類型、更多型號的硬件設備。