弘盛銅業智能化工廠建設路徑分析

駱祎｜文

本文以陽新弘盛銅業有限公司400kt/a 高純陰極銅生產新建項目為例進行分析，闡述該智能工廠建設過程。從實施經驗分析了在智能工廠項目建設中的關鍵點，以期對國內其他企業智能工廠的建設提供有價值的參考借鑒意義。

陽新弘盛銅業有限公司（以下簡稱“弘盛銅業”）400kt/a高純陰極銅生產新建項目是中國有色礦業集團有限公司（以下簡稱“中國有色集團”）積極響應黨中央號召，落實習近平總書記支持湖北省疫后重振的重點項目，是央企和地方政府合作的典范工程，是中國有色集團實施“1+4”發展戰略、踐行黨的二十大精神的獻禮工程，是中色大冶有色金屬集團控股有限公司實現綠色高質量發展的壓艙石項目。

建設目標

中國有色集團中色大冶弘盛銅業40 萬噸高純陰極銅清潔生產項目圍繞《“十四五”智能制造發展規劃》和《中國制造2025》加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展需求，同時貫徹落實國務院國資委《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》的要求，參照《有色金屬行業智能冶煉工廠的建設指南》，以建成“綠色、智能、效益的標桿工廠”的工作要求為目標，打造出全要素、全流程的智能化銅冶煉工廠。實現了生產運營信息數字化、業務管理可視化、價值挖掘持續化。

在工業互聯網平臺建設方面，按照智能工廠建設指南進行整體架構設計，搭建企業私有云及工業互聯網平臺，承載生產管理、業務管理、數據采集、數據加工等諸多模塊，實現數據的采集、存儲、分析和應用，為智能應用提供實時監控、遠程控制、智能決策等功能，進而提高生產效率、降低成本，并推動工業生產的數字化轉型。

整合企業內部業務流、信息流，以市場為導向、以成本控制為核心，加強產品工藝的改造和創新，建立面向生產流程、管理流程的智能化業務管理平臺，實現全流程數字化支撐下的協同優、管理優與決策優，不斷推動生產管理的優化提升，持續創造價值。

總體架構

基于工業互聯網平臺建設面向弘盛銅業全流程（火冶、制酸、電解、渣選以及公輔能源）管控系統，對下連接生產車間基礎自動化系統、智能傳感設備、智能裝備等，對上支撐包括生產管控系統、設備管理系統、能源管理系統、環保管理系統、安全管理系統等在內的區域工序及全廠級生產管控應用，對外對接集團財務系統、物料倉儲管理、EBS主數據等集團已有信息化系統，實現全廠生產的數字化精益管理，不斷為工廠的生產經營創造價值。

建設路徑

企業內部需求挖掘。在整個項目實施及整體架構設計之前，需要精準掌握工廠生產運營中的難點、痛點、瓶頸，在銅行業及企業內部挖掘調研的同時，弘盛銅業還充分了解各行業智能工廠建設、智能場景運用的經驗與成效，分期展開3個階段的需求分析梳理工作，對銅冶煉工廠全流程的工藝控制優化、生產流程再造、管理流程再造，最終形成涵蓋生產管理、設備管理、工業大腦、業財一體化、智能決策等13個軟件模塊的初步需求技術文件。

頂層設計與項目策劃。智能工廠建設過程中非常考驗領導層意志力，需要不斷統一參建各方及各管理層級的思想，整體設計不只是把線下工作簡單搬到線上，除了將生產經營管理的理念融入各智能應用系統中，還應進行數據的深度挖掘和不同場景的數據分析。弘盛銅業智能工廠經過多方論證與實踐探索，形成“天上一朵云、空中一張網、地上一平臺”的總體架構，集成15套智能裝備系統、7個覆蓋全工藝流程的工業大腦，15個智能應用管理模塊，128個智能應用場景實例，為有色行業的智能工廠建設趟出了一種新模式。

數據標準規范。弘盛銅業的數據涉及營銷數據、物流數據、財務數據、設備數據、生產工藝數據、能源數據及安全、環保、質量等專業管理類數據。因為數據來源存在不一致、不完整、標準不統一等問題，所以必須建立數據規范、業務流程完整確保數據能夠被準確地采集、存儲、管理、共享和使用，從而支持組織的決策和業務需求。

工業互聯網平臺及企業私有云建設。工業互聯網平臺基于私有云架構建設,面向弘盛銅業全流程生產管控系統，對下連接生產車間基礎自動化系統以及智能傳感設備等，對上支撐包括綜合調度管理、工藝和調度優化管理、智能決策、生產技術管理等在內的區域工序及全廠級生產管控應用。包括業務工作臺、數據集成、數據加工、主數據管理等模塊。

綜合通信系統建設。包括數據中心、基礎融合網絡、網絡及信息安全等方面的建設。通過DCS控制網、數據采集網、工業電視及安防網、企業辦公網、無線網、融合通信網、智能化業務網、5G專網等九網融合，實現全廠1 800余臺套自動化設備及10萬個智能感知點數據信息互聯互通，建設成以智能化業務網為核心的數據信息互聯共享網絡。

“智慧中心-集控大廳”建設。在4 600平方米的智慧中心內，以工藝流程為脈絡，全廠6個生產片區及安全、環保、設備、能源、技術5個部門集中進行生產經營活動。秉承集中控制的現代化智能工廠理念，將全廠生產控制、生產管理、安防管理、智能化應用管理等功能集中于集控大廳，搭建一個全廠綜合信息展示平臺，促使工廠生產管理精細化、工藝執行標準化，全流程、多工序的集成優化和協同運作，生產運營效率得到逐步提高。

智能應用。構建面向全廠生產經營的工業互聯網平臺，開發部署15套智能應用和智能決策系統。實現業務上線率達90%，管理數據可視化達95%，業務分析模型可視化達95%，數學模型可視化達100%。實現了生產運營信息數字化、業務管理可視化、價值挖掘持續化。

工業大腦。工業大腦是弘盛銅業的核心創新，針對全流程生產核心工藝特點，通過機理模型、機器學習算法對生產數據進行訓練，融合銅冶煉工業知識和人工智能技術，不斷優化關鍵工藝參數，形成適用于弘盛銅業的工業軟件集群，并為同行業智能工廠發展提供產業示范。該系統包含智能配料優化、雙閃先進控制、陽極精煉優化、電解優化、制酸優化、智能渣緩冷場、渣選優化控制共7個子系統。

智能裝備。創新引領，主導研發智能精礦庫系統、陽極板智能倉儲及轉運系統、電解專用智能行車、電解槽智能管控系統、智能陰極剝片機組、智能銅庫系統、殘極自動轉運加料系統、硫酸自動灌酸銷售系統、磨礦分級智能控制系統、渣緩冷智能控制系統、渣場無人駕駛系統、電子地圖RTK差分定位系統、智能立體備件庫、智能變配電系統、智能取制樣分析化驗系統等十五套智能裝備，其中，12套在同行業中是首次應用，通過建設智慧物流、智能倉儲、數據追溯、生產質量管控等智能管控體系，實現生產全流程的自動化、智能化、標準化。

數據的挖掘和應用。以大數據存儲和計算引擎為底座，部署一站式大數據開發平臺，針對在生產經營過程中產生的大量時序數據和業務數據進行加工處理，迎合不同崗位不同場景建立不同主題集，形成弘盛銅業的數據資產地圖，對基礎數據靈活組合利用，是企業大數據價值創造的關鍵，數字化轉型的重要支撐。

實施成效

打通流程用時最短。該項目于2022年10月23日開始熔煉爐投料，耗時15天儲備吹煉爐所需的近1萬噸冰銅；11月9日吹煉爐正式開爐，11月11日開始陽極板澆鑄，11 月18 日電解槽正式通電運行，11月25日產出第一批陰極銅。僅33天打通全系統流程。

產能負荷提升最快。2022 年10 月23 日投料試生產以來，3 個月內系統開風時率就達到95%以上，產能負荷達到90%，并實現了連續穩定生產，產品產量和主要經濟技術指標達到預期效果。

同比產品質量最優。項目投料試生產以來，主產品質量穩定達標。陰極銅品位達到99.9978%，分別高于標準銅品位（99.9935%）、行業先進水平品位（99.9965%）的43ppm、13ppm。

綠色發展成色最足。通過環保管理網絡預警平臺，對各類環保指標進行實時監控，提前預警、精準判斷。弘盛銅業各項環保指標達標率100%，遠低于排放限值要求，實現了冶煉人多年的夢想。

實施經驗

結合弘盛銅業智能工廠項目建設實踐的經驗和教訓，提出以下幾點建議，以供業界參考：一是技術選型問題。建設智能工廠時，需要根據企業實際情況和生產需求選擇合適的技術方案，避免盲目跟風和技術過度。二是數據安全問題。智能工廠建設會涉及大量的數據采集和處理，需要加強對數據的保護和管理，防止數據泄露和被惡意利用。三是人才培養問題。智能工廠建設需要具備相關技術和管理人才，需要注重人才培養和引進，并且要建立完善的人才梯隊體系。四是標準化問題，智能工廠建設中需要遵循相關標準和規范，以確保系統的穩定性、可靠性和安全性。