智能化钢厂雏议.pdf

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1、智能化钢厂雏议殷瑞钰钢铁研究总院2016年9月20日由于企业生产方式和产品类型的不同，智能制造会有不同的模式。初步看来可分为：离散型智能制造流程型智能制造网络协同型智能制造大规模个性化定制远程运维服务2这里讨论的是流程型智能制造，是基于信息物理融合系统的智能化工厂。重在搭建一个构思的概念框架寻找一条切入的有效途径提出一个设想的开发步骤形成一个开放的讨论平台3主要内容：1.制造流程的内在特征——自组织性和他组织力2.关于钢铁企业智能化的认识3.信息物理融合系统（CPS）V.S.互联网+4.推进钢

2、厂智能化的思路5.结语41.制造流程的内在特征——自组织性和他组织力流程制造业的“根”是制造流程（生产流程）制造流程是为了实现特定的功能目标而构建的，一般是由相互关联而又异质-异构的工序/装置（子系统）在设定的时-空范围内集成构建起来的有结构的整体系统。流程的动态运行过程是开放性的、非平衡的，属于耗散结构、耗散过程，为了优化流程运行过程的耗散，流程系统的运行应是动态-有序、协同-连续/准连续的。5主导形成流程结构的“序”以及流程运行的“序”是来源于制造流程内部，因而必须认识到制造流程具有自组织性。制造流程的自组

3、织性来自于流程的功能序、空间序和时间序的配置和组合。制造流程自组织力的强弱取决于流程系统内工序功能的解析-优化，工序之间相互作用关系的协同-优化和流程内工序集合的集成-优化。6然而，有自组织性的系统未必有完全合理的自组织结构，在其运行时也未必有很强的自组织力，从而影响到耗散过程的优劣，为了优化流程系统的耗散过程，往往需要外界的帮助、支持、调控（例如进行技术改造、加强调控手段、全局性的信息化支持等），而这种来自原有流程物理系统外的帮助、支持、调控手段是他组织力。7因此，制造流程的设计、运行过程，体现了流程的自组织

4、性、自组织力和他组织力。当今而言，制造流程这一物理系统的本质性结构优化和融入强有力的信息化手段是流程工业绿色化、智能化发展的关键和共性特征。82．关于钢铁企业智能化的认识智能化远高于自动化和通讯技术，智能化不同于单元装置的自动化加通讯技术，更不是在个别工序/装置上加个机器人就算智能化。钢厂智能化就是要使不同工序/装置之间的横向集成性和原子/分子-装置/场域-制造流程/工厂等不同层次上的纵向集成性，通过网络化构建和程序化安排，协同运行，并与市场/资金信息、环境/法律信息、生态/社会信息结合起来，在一定规则的指引下

5、，构成一个包括设计、订单、计划、生产、销售、服务在内的智能化的动态运行系统。包括智能化设计、智能化制造、智能化经营、智能化服务等内涵。9在钢厂中，“物质流是制造过程中被加工的主体，是主要物质产品的加工实现过程；能量流是制造加工过程中驱动力、化学反应介质、热介质等角色扮演者；信息流则是物质流行为、能量流行为和外界环境信息的反映以及人为调控信息的总和。”可见，现代钢厂智能化是整个生产流程整体性的智能化，应该实时地控制、协调整个企业活动，预测预报可能遇到的“前景”，并及时作出因应的对策。10当然，这必须建立在合理的硬

6、件体系（即所谓的“物理系统”）的基础上。这就如一个鸡蛋必须有蛋黄与蛋白，在钢厂里，作为物理体系的“硬件”——钢铁制造流程就如“蛋黄”，作为“软件”的数字化系统（包括互联网等）就如“蛋白”，两者必须有组织地融合，才能达到理想的效果。11因此钢铁制造流程的智能化有赖于铁素物质流、能量流和信息流的集成优化以及它们相应的流程网络和运行程序的协同优化。这样，通过作为硬件的“物理系统”（蛋黄）与作为软件的数字化系统（包括互联网等）相互嵌入并融合，才能易于实现钢厂的智能化。所以，钢厂智能化必须是在跨学科通力合作下来实施的。1

7、2智能化的重要基础首先要解决企业活动（包括生产活动、经营活动等）过程中信息参数的及时、全面地获得（例如：各类在线精确称重参数，在线温度测量，在线的质量测试与调控等），并在此基础上，加以合理分析、推理和全面网络化贯通。13这就是要通过开发智能化设计（包括可视化设计），构建起以合理的物质流及物质流网络、能量流及能量流网络为标志的物理硬件系统，以此为基础使信息流易于顺利进入并贯通于全流程，形成完整的、有效的信息流网络及其运行程序，以促进提高外界输入的信息流指令对物理硬件系统的他组织效率。143.信息物理融合系统（CP

8、S）V.S.互联网+3.1关于信息物理融合系统信息物理融合系统这个概念首先在美国被提出。2006年年底，美国家科学基金会（NSF）宣布该系统为国家科研核心课题。信息物理融合系统被定义为具备物理输入输出且可相互作用的元件组成的网络。它不同于未联网的独立设备，也不同于没有物理输入输出的单纯网络。15信息物理融合系统这个概念和新系统的本质有关，特别是新系统的物理结构和物理本质有关，因而也可以