【正文】 創(chuàng)新點 1） 填補國內(nèi)鋁冶煉 MES“產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟” 聯(lián)合體系空白。 創(chuàng)新點 創(chuàng)新優(yōu)化理論在鋁冶煉生產(chǎn)工藝中的應用，通過優(yōu)化模型動態(tài)優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度和控制。以“無效應、低電壓”為特征的鋁電解綜合節(jié)能關鍵技術(shù)研究，開發(fā)以低窄氧化鋁濃度控制為核心的無效應鋁電解節(jié)能技術(shù)和以低溫生產(chǎn)為核心的低電壓鋁電解節(jié)能技術(shù)是目前的關鍵。 開發(fā)專門為氧化鋁溶出過程的物性數(shù)據(jù)庫，根據(jù)生產(chǎn)過程的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)（如溫度、壓力、流量、設備尺寸等）以及由物性數(shù)據(jù) 庫提供的不同條件下的物性數(shù)據(jù)，對溶出過程進行物料平衡、能量平衡、相平衡、化學平衡的計算，對上述溶出穩(wěn)態(tài)模型進行開發(fā) 。 技術(shù)難點 建立鋁冶煉企業(yè)關鍵生產(chǎn)工藝參數(shù)預測模型；針對鋁冶煉企業(yè)工藝特點，如何選擇數(shù)據(jù)挖掘算法，如何準備試驗數(shù)據(jù)和驗證數(shù)據(jù)、如何訓練模型使預測結(jié)果達到實用目標是必須攻克的難點。 3） 實現(xiàn)鋁冶煉 企業(yè)應用集成，實現(xiàn)管控一體化。 技術(shù)難點 1）結(jié)合鋁冶煉工藝和國際國內(nèi) MES 技術(shù)規(guī)范，研制應用于鋁冶煉生產(chǎn)的 MES系統(tǒng)。 2）促進鋁工業(yè)企業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設，視頻設備總體規(guī)模約 3000 套。 隨著鋁冶煉 制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 關鍵技術(shù)的研發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化，通過掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，提升 產(chǎn)業(yè)核心競爭力，走可持續(xù)發(fā)展之路，對我國乃至全球的鋁冶煉生產(chǎn)領域?qū)a(chǎn)生重大 經(jīng)濟效益和社會效益 。與 《綱要》“信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務業(yè)”重點領域中的“現(xiàn)代服務業(yè)信息支撐技術(shù)及大型應用軟件”優(yōu)先主題吻合 。充分利用國際科技資源。 通過先進控制系統(tǒng)和 DCS 技術(shù)，實時采集如產(chǎn)量、技術(shù)指標、物料移轉(zhuǎn)狀況、 工藝參數(shù)等詳細的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，在為優(yōu)化生產(chǎn)和調(diào)度提供實時數(shù)據(jù)的同時，為不同層面管理者的生產(chǎn)管理決策提供了有效依據(jù)。鋁冶煉 行 業(yè)作為高能耗、高污染行業(yè)，節(jié)能減排壓力巨大，急需采用科學有效的工具來實現(xiàn)行業(yè)的整體節(jié)能、減排目標，而鋁冶煉 MES系統(tǒng)建設目標恰恰能夠有效減低鋁冶煉企業(yè)能耗。 根據(jù)當前情況，該項目的建設可以快速在行業(yè)得到推廣應用，而且項目進度已經(jīng)成為當前的關鍵，預計在項目建設期內(nèi)即可完成 5 家以上的應用系統(tǒng)建設，在行業(yè)標準出臺、解決方案確定后即可迅速普及。隨著相關技術(shù)的推進和應用，將帶動綜合自動化裝備及控制系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)視系統(tǒng)、計量檢斤、網(wǎng)絡系統(tǒng)等建設和應用，通過產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級帶動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展 ， 總市場規(guī)模超過 100 億元，行業(yè)整體技術(shù)提高后年新增效益 超過 20 億元，市場前景廣闊，社會經(jīng)濟效益顯著。特別是不同工序采用不同廠家的主控設備時，受當時技術(shù)的局限，在參數(shù)控制和信息方面 “ 彼此不相往來 ” 。 和國外 相比，我國鋁 工業(yè) MES 研究和應用 存在比 較 大 的 差距。在流程行業(yè)，如煉油、石化，目前的 MES 主要由國外企業(yè)如霍尼韋爾， Aspen的 MES 占領 （ 在離散行業(yè)，也是國外產(chǎn)品如西門子、 GE 等 占主要地位 ） 。許多 MES 軟件實現(xiàn)了組件化，也方便了集成和整合，用戶 可以 根據(jù)需要靈活快速地構(gòu)建自己的 MES。 由于礦石品位、生產(chǎn)技術(shù)等客觀原因， 我國噸鋁 綜合成本高于國際 平均水平，人力成本甚至高于國際發(fā)達鋁冶煉企業(yè)百倍以上。 鋁在我國現(xiàn)代化建設中起到 了 重要作用， 廣泛應用于 國民經(jīng)濟建設及日常生活當中，大 到 軍工、 交通 、輕工、航空 等國家重要行業(yè)領域，小到國民日常生活 都離不開鋁 ， 沒有鋁 的 現(xiàn)代社會是一個不可 想象 的社會 ，大力發(fā)展鋁工業(yè)是我國現(xiàn)代化 建設 的必要之路 。 研發(fā)現(xiàn)狀分析 針對鋁冶煉方面的 MES 研究國外采用 ISA95 規(guī)范，在現(xiàn)有鋁冶煉完善的控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)基礎上開展企業(yè) MES 系統(tǒng)建設。 規(guī)定了生產(chǎn)過程涉及的所有資源信息及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表達信息關聯(lián)的方法。 調(diào)查顯示： 最近幾年 ， MES 市場需求增長超過 50%。譬如，在對 MES 需求最迫切的鋼鐵和石化行業(yè)，催生了國產(chǎn) MES 系統(tǒng)做得比較理想的寶信和石化盈科公司。近年來，我國鋁冶煉成套技術(shù)輸出 逐漸形成 規(guī)模，特別是在伊朗、沙特等中東地區(qū)、越南、泰國等東南亞地區(qū)， MES 技術(shù)市場前景良好。隨著鋁價的逐步回升，國家提出 160KA 以下電解槽關停要求，已停 160KA以上電解槽陸續(xù)啟動，停工的氧化鋁廠生產(chǎn)線也陸續(xù)開工。 綜上所述，該項目具有良好的適用性，現(xiàn)有條件基本具備，項目技術(shù)適用現(xiàn)有生產(chǎn)工業(yè)和生產(chǎn)條件。 項目 改進提升現(xiàn)場自動化水平，提高自動化程度和生產(chǎn)效率 自動化水平的提升是鋁冶煉企業(yè)提高效率最直接的手段，例如氧化鋁不同工序通過 DCS 系統(tǒng)提高產(chǎn)品質(zhì)量和設備運轉(zhuǎn)率，電解鋁通過槽控箱及模糊控制技術(shù)，通過實時控制實現(xiàn)電流效率的提高、電解槽的平穩(wěn)運行。加快建立以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，引導和支持創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，促進科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。項目的研究、建設與《綱要》“能源”重點領域中的“工業(yè)節(jié)能”優(yōu)先主題吻合 。 項目的研究與推廣 有望產(chǎn)生積極的示范效應，符合國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，具有積極的社會和經(jīng)濟效益。通過行業(yè) MES 標準的形成，我國鋁工業(yè) MES 推進速度提高 50%，在一定程度上緩解當前行業(yè)企業(yè)迫切需要的壓力。 研究內(nèi)容 圍繞鋁冶煉 企業(yè) 生產(chǎn)及管理 業(yè)務相關 問題 ， 在長城信息 EasyLogic 中間件平臺的基礎上，采用“業(yè)務模型驅(qū)動”的實現(xiàn)方法 ，構(gòu)建 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 中間件平臺。 4）實現(xiàn)分布式實時數(shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫的分布數(shù)據(jù)采集與提取，實時指導生產(chǎn)調(diào)度和業(yè)務管理。 課題四：商業(yè)智能技術(shù)在 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 中的應用研究 研究目標 利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) ，構(gòu)建鋁冶煉企業(yè)關鍵生產(chǎn)工藝預測模型，自主開發(fā)鋁冶煉企業(yè)關鍵生產(chǎn)工藝參數(shù)在線預測系統(tǒng)；利用并行數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，構(gòu)建電解槽運行分析模型，自主開發(fā)鋁電解控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化及槽況診斷決策支持系統(tǒng)，利用聯(lián)機事務處理 和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù) ，建立 鋁冶煉企業(yè)生產(chǎn)成本多維分析模型，自主開發(fā)鋁冶煉企業(yè)生產(chǎn)成本分析決策支持系統(tǒng)。工藝工程師可以利用仿真模擬軟件開發(fā)的溶出系統(tǒng)模擬模型來解決實際生產(chǎn)中的問題（如各段自蒸發(fā)器的液位、壓力、流量等），改善 和優(yōu)化工藝技術(shù)指標和參數(shù)，并利用穩(wěn)態(tài)和動態(tài)基礎模型不斷解決生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的問題，指導安全生產(chǎn)，降低工人的勞動強度 。 內(nèi)容包括： 1） 電解鋁電流效率在線檢測分析儀、電解鋁陽極電流分布在線測量儀及其它相關設備研制 ； 2） 研究 替代傳統(tǒng)用電啟動的煙氣焙燒啟動裝置和控制程序， 重點實現(xiàn)不刨槽二次啟動，實現(xiàn) 節(jié)能降耗 、降低啟動成本、提高槽壽命 ； 3） 基于電解鋁在線檢測，結(jié)合大型電解槽 生產(chǎn)低電壓、無效應等節(jié)能技術(shù)和方法，研究電解鋁工藝技術(shù)指標關系與電流效率之間的關系，形成低電壓、高效率生產(chǎn)綜合冶煉工藝和治理方案。 主要 研究內(nèi)容包括： 1） 鋁冶煉企業(yè)生產(chǎn)計劃與排程優(yōu)化模型的研制 ； 2） 鋁冶煉企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化模型的研制。 關鍵技術(shù) 整合行業(yè)專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，協(xié)調(diào)項目協(xié)作機制，形成產(chǎn)學研可持續(xù)發(fā)展 的“產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟“ 體系。 項目 統(tǒng)籌計劃 圍繞鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 整體 進展 狀況 ，由中國鋁業(yè)公司負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，聯(lián)合推進。主要包括：標準操作規(guī)程、異常處理標準、系統(tǒng)巡檢標準等系統(tǒng)應用標準。 2） 創(chuàng)新研發(fā)電流效率分析儀、 電解鋁 陽極電流分布在線采集無線傳輸檢測儀，實時指導電解槽運行和優(yōu)化控制。 關鍵技術(shù) 1） 氧化鋁仿真技術(shù)： 根據(jù)裝置的物料平衡、能量平衡、熱力學數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)建立溶出裝置的穩(wěn)態(tài)模型，從反應機理上對溶出裝置進行理論仿真研究；利用穩(wěn)態(tài)模型的求解數(shù)據(jù)開發(fā)動態(tài)模擬模型；利用穩(wěn)態(tài)模型、動態(tài)模型和生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)，調(diào)整模型參數(shù)，使操作條件、產(chǎn)品性質(zhì)與實際數(shù)據(jù)吻 合。 研究內(nèi)容 通過對數(shù)學建模方法在鋁冶煉企業(yè)物流管理中的應用研究，建立鋁冶煉企業(yè)物料平衡模型， 主要研究內(nèi)容包括： 1） 鋁冶煉企業(yè)關鍵生產(chǎn)工藝物料平衡模型； 2） 鋁冶煉企業(yè)物理跟蹤技術(shù)。 主要研究內(nèi)容包括： 1） 生產(chǎn)計劃 與排產(chǎn) ； 2） 優(yōu)化 調(diào)度； 3） 能源管理 ； 4） 設備管理 ； 5） 物流管理 ； 6） 成本管理； 7） 質(zhì)量管理； 8） 安環(huán)管理 。 創(chuàng)新點 1） 首次將中間件技術(shù)引入 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 的開發(fā)。 5）促進智能化儀器儀表的數(shù)據(jù)采集與升級，總規(guī)模超過 50 萬臺套。 該 項目 從鋁冶煉生產(chǎn)源頭的優(yōu)化改造開始，針對生產(chǎn)工藝進行 DCS的部署和控制優(yōu)化，實現(xiàn)生產(chǎn)實時的調(diào)度指揮和管理，提高生產(chǎn)過程的自動化程度 、充分發(fā)揮控制系統(tǒng)作用，實現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)化控制，從而減少非生產(chǎn)性消耗（例如電解生產(chǎn)的陽極效應），提高資源利用率實現(xiàn)節(jié)能降耗。 與《綱 要》“信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務業(yè)”重點領域中的“傳感器網(wǎng)絡及智能信息處理”優(yōu)先主題吻合。會議決定， “ 國家安排貸款貼息支持企業(yè)技術(shù)改造，調(diào)整產(chǎn)品出口 退稅率結(jié)構(gòu)， 加快淘汰落實產(chǎn)能。 采用軟件中間件技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務軟件實施效率，提高系統(tǒng)靈活性 現(xiàn)有系統(tǒng)及升級系統(tǒng)的集成是通過軟件來完成，而且業(yè)務應用系統(tǒng)的功能定義和配置對軟件靈活性提出 了更高的要求，采用中間件技術(shù)才能有效解決傳統(tǒng)方式下實施效率低、維護成本高、適應性差的不足。在汽車的生命周期內(nèi)，它將減少 23 公升的汽油消耗， 23 公升的汽油從能量上等于 1288 度電， 23 公升的汽油消耗減少 2760升的二氧化碳排放。 適 用性需求分析 該項目技術(shù)是在不改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和工序基礎上開展 MES 系統(tǒng)建設，圍繞現(xiàn)有生產(chǎn)工序和工藝，通過相關技術(shù)研究實現(xiàn)生產(chǎn)過程的管控一體化，適應性體現(xiàn)在以下方面： 針對鋁冶煉工藝研究 MES 系統(tǒng)建設：本項目解決國際國內(nèi)先進的 MES 技術(shù)，結(jié)合 鋁 冶煉生產(chǎn)過程工藝過程， 研制和開發(fā)鋁 冶煉 MES 系統(tǒng) 以 適用現(xiàn)有企 業(yè)需求。而當前全球鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局正在發(fā)生積極而深刻的變化，鋁土礦、 氧化鋁、電解鋁正在向能源條件比較好的發(fā)展中國家進行轉(zhuǎn)移。 基于上述原因，河南長城信息技術(shù)有限公司，憑借自身多年從事鋁工業(yè) IT應用的基礎、經(jīng)驗和良好的行業(yè)背景，在充分調(diào)研的情況下，提出 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 應用 研究，同時結(jié)合行業(yè)優(yōu)勢 ， 與具有行業(yè)專業(yè)優(yōu)勢的 鄭州輕金屬研究院、中南大學、鄭州大學等 聯(lián)合開展項目建設 。 雖然 MES 在國內(nèi)剛剛起步，但很多 行業(yè)企業(yè) 已經(jīng) 認識到了其價值， 看準了其發(fā)展的態(tài)勢， 陸續(xù)開展綜合 自動化、管理信息系統(tǒng)等基礎建設，行業(yè)供應商、科研機構(gòu)和高校也相繼開展了相關課題研究和示范項目建設，為該項目的推進奠定了環(huán)境基礎和應用基礎。 作為同樣是流程工業(yè)的鋁行業(yè)， 由于鋁冶煉行業(yè)信息化建設相對滯后，目前國外尚未出現(xiàn)專門針對鋁冶煉行業(yè)的 MES 解決方案。這一時期，很多團體、政府機構(gòu)、組織也參與了MES 的標準化以及標準、模型的研究和建立活動 ， 涉及分布對象技術(shù)、集成技術(shù)、平臺技術(shù)、互操作技術(shù)和即插即用技術(shù)等。 目前 ， 許多 鋁冶煉 企業(yè) 的生產(chǎn)與管理 很大程度上依賴于經(jīng)驗，生產(chǎn)與管理嚴重脫節(jié)。 1 項目立項的必要性及需求分析 為應對全球金融危機，響應國家 “ 兩 化融合” 、“加速傳統(tǒng)企業(yè)升級改造”及“節(jié)能減排”目標的落實，提升鋁工業(yè)行業(yè)國際競爭力 ，通過“ 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） ”開展行業(yè)企業(yè)管控一體化體系建設，不僅 意義重大 ，而且 十分迫切。 黨的十七大明確提出“ 信息化與工業(yè)化融合 ”的嶄新命題，開發(fā)自主知電解槽 直流電 冰晶石 氧化鋁 氟化鋁 氟化鈣 炭陽極 氧化鋁 凈化系統(tǒng) 載氟氧化鋁 大 氣 廢氣 鋁液 鑄造 鋁錠 殘極 炭素生產(chǎn)線 識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)軟件與行業(yè)解決方案，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造提供信息技術(shù)支撐，對于促進“兩化融合”具有重要現(xiàn)實意義。 6） NISTSIMA 用 IDEFO 描述了通用業(yè)務活動模型。國內(nèi)開始逐漸認識到研究發(fā)展 MES 的重要性。從技術(shù)層面看，對流程行業(yè) MES 體系架構(gòu)、功能、平臺的技術(shù)開發(fā)已基本掌握，并形成系統(tǒng)平臺。 項目的推廣策略是， 新建鋁廠可根據(jù) 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES）的整體方案，一步到位的開展生產(chǎn)系統(tǒng)的設計建設，舊廠改造時應充分利用企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡環(huán)境，通過現(xiàn)場儀器儀表、控制設備和系統(tǒng)的升級、改造、完善，開展項目系統(tǒng)建設。 高污染、高排放是鋁行業(yè)典型特點 ，鋁工業(yè) 在國家高能耗、重污染的行業(yè)中 位居前列 ， 該系統(tǒng)的建設將對全行業(yè)降低能耗、改善工藝流程、提高管理能力提供科學工具 。 形成行業(yè) MES 技術(shù)標準：通過該項目的建設，在完成相關技術(shù)研制和示范項目 建設基礎上，逐步形成行業(yè) MES 規(guī)范標準，進一步促進行業(yè) MES 應用。 脆弱 的對抗危機的能力是鋁冶煉企業(yè)普遍存在的現(xiàn)象。 胡錦濤指出， “要堅持走中國特色自主創(chuàng)新道路，把增強