系统整体架构

近日，由中冶京诚工程技术有限公司旗下的北京京诚鼎宇管理系统有限公司和黑龙江紫金铜业公司携手打造的有色金属铜冶炼数字孪生工厂项目正式上线运行。该项目是中冶京诚新一代冶金智能制造整体解决方案在有色金属加工领域的全面落地，标志着中冶京诚数字孪生工厂建设水平迈上了一个新的台阶。

秉承“一个中心、一张地图、一个平台”的整体设计理念，以“质量、成本、绿色、智能”为目标，中冶京诚携手黑龙江紫金铜业共同打造有色金属铜冶炼行业的数字化工厂标杆。该项目全面覆盖企业的生产管理、能源管理、物流管理、设备管理、成本管理、质量管理等全公司的各项生产经营业务范围。

数字化工厂工艺流程展示

先进技术缔造高效运营

伴随着制造业转型升级的大潮，数字化工厂逐渐成为国内外制造企业关注的重点。经过多年发展，业内已经达成共识：要实现智能制造，首先要打造数字化工厂平台，实现企业数字化转型。

数字孪生工厂

黑龙江紫金铜业数字化工厂的建设以工厂数字化设计为基础，结合BIM技术，GIS技术，无人机航拍技术，激光扫描技术等打造出虚拟的三维数字化静态工厂，即一张地图。整体建模范围包含工厂的厂房建筑、道路设施、能源管线（地下管线、综合管廊管线、架空桥架管线）、主要工艺设备等信息，覆盖熔炼分厂、电解分厂、制酸分厂、动力分厂、渣选分厂等整个生产工艺流程。

数字化工厂BI分析看板

以数字化编码体系为基础，通过工业互联网、物联网技术系统全面集成企业从设计、交付到生产运营、运维全生命周期数据，包括企业的生产调度信息、能源平衡监控和报警信息、设备运行报警以及维护保养信息、物流信息、环保信息、人员定位信息、视频安防信息等，打造出与实体工厂完全一致的数字孪生工厂，为企业各级运营管理部门提供全方位的服务，实现工厂全生命周期管理。

一体化生产管控

基于数字孪生的一体化管理平台集成企业运营数据，有效消除信息化系统的信息孤岛，为实现跨业务、跨系统的智能调度和应急联动提供了可能，工艺、生产、设备运维等多个部门协同运作，大大提高了管理效率。例如：当平台接收到某个故障报警信号时，可通过报警设备名称，快速的在三维平台上进行场景切换，对故障设备进行定位，自动切换显示对应视频监控、设备运行参数、相关的运维标准，同时向设备责任人提示处理措施和处理步骤。如有必要可随时在系统中查阅该设备的设计图纸、操作和维护说明书，实现快速故障响应处理，同时智能分析该设备停机后对公司能源供应、生产计划执行造成的影响，提醒公司管控中心调度人员快速做出响应。通过数字化工厂平台的跨系统联动，企业的调度反应能力可得到大幅提高，充分体现了一个中心的集中管控优势。

生产过程数字孪生

数字化工厂平台根据企业各类产品的生产计划，设备检修计划，以及产品原料配比，作业率、电流密度、残极率等生产工艺参数，自动生成熔炼、电解、制酸等各分厂的生产计划，详细包含各分厂的日作业计划、原料需求计划、电解出装槽计划等，指导各分厂提前进行生产准备。

在计划执行实际过程中，可根据每日的实际生产情况动态的进行超产量、欠产量统计分析计算，并根据超产欠产情况，动态调整原料配比、给料速度、电流密度等工艺参数，从而实现生产计划的调整，协助各分厂有效达成月度产量目标，并在工艺参数允许的前提下，尽可能提高产品产量。据2020年上半年统计，生产效率提高了11%，提前20天完成半年生产任务，大幅提高了企业的生产效率。

数字孪生工厂结合AR/VR技术，可实现虚拟化生产，虚拟化巡检，打造企业的AR工厂，结合5G技术未来可以实现远程生产指导，远程专家诊断。

设备运维数字孪生

数字化工厂平台可全方位的提升设备运维的效率，以设备编码为核心，通过设备三维模型全面集成设备的设计、运行信息，跟踪记录设备的启停机记录、实际运行寿命和相关的维护保养记录。对于生产线的重要设备，数字化工厂平台可实现设备零部件级的管理，协助设备运维人员快速了解设备的内部构造，如需对设备进行下线装配或更换个别零部件时，可借助数字化平台以及VR和AR虚拟现实设备在数字化平台中实现虚拟操作和虚拟装配，提高实际运维操作的准确性及运维效率。

可视化安全管理

此外，数字工厂平台集成了人员定位技术、物流车辆定位技术，实现对进入厂区的员工和车辆进行全程安全监控，对进入工厂和车间等危险作业区的员工进行实时定位跟踪，了解车间内的员工信息概况，如出现安全隐患时，可通过数字化平台“一键式”通知现场员工进行及时处理或逃离。现场员工如遇到紧急情况可借助定位卡进行一键SOS报警，报警人员可在数字化平台中进行声光警示，提醒管控中心调度人员及时安排处理措施。

智能化决策支持

数字化工厂通过对工厂全寿命、生产全过程数据集成，对企业各级管理者提供智能决策支持看板，通过各种趋势图、仪表盘直观的展示企业的各种关键生产指标数据，根据管控的级别分为公司级看板和分厂级看板，协助各级管理人员和管控中心调度动态掌控企业的生产计划、质量、产量、成本、设备健康、环保排放等全面信息，全面把控各种经营情况，提升管理效率。

数字孪生奠定智能未来

数字化工厂成功上线运行标志着黑龙江紫金铜业的整体智能工厂的规划和建设已经初见成效。未来，中冶京诚和黑龙江紫金铜业将继续深入合作，依托数字孪生工厂平台，全面融合熔炼数模技术和大数据人工智能技术，全面深化数字工厂在设备运行诊断、生产模拟仿真方向的应用，为最终建设有色金属智能工厂携手奋进，共创未来。 　（中冶京诚　供稿）