【文章內(nèi)容簡介】 形成行業(yè) MES 技術標準：通過該項目的建設，在完成相關技術研制和示范項目 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。 滿足行業(yè)迫切需求：該項目技術是行業(yè)迫切需要的關鍵，不僅是國家節(jié)能減排的要求，也是企業(yè)自身發(fā)展、實現(xiàn)成本控制的要求。 行業(yè)企業(yè)具備良好的項目基礎：目前國內(nèi)鋁冶煉企業(yè)在綜合自動化、網(wǎng)絡應用和軟件應用方面，均已經(jīng)具有一定的現(xiàn)場基礎，為該項目的建設和實施奠定了基礎。 綜上所述，該項目具有良好的適用性，現(xiàn)有條件基本具備，項目技術適用現(xiàn)有生產(chǎn)工業(yè)和生產(chǎn)條件。 緊迫性需求分析 國家政策導向要求鋁冶煉企業(yè)節(jié)能降耗 作為負責 任 的經(jīng)濟大國，我國在 近期召開的哥本哈根世界氣候大會上作出2020 年的節(jié)能減排承諾： 加強節(jié)能、提高能效工作，爭取到 2020 年中國單位 GDP二氧化碳排放將比 20xx 年下降 40%45%。為了該目標的實現(xiàn)，國家關停了部分高污染、高能耗的企業(yè)。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。目前距離 2020 年已近在咫尺，而節(jié)能減排目標壓力巨大，作為高能耗、 高排放 特點突出的鋁工業(yè)迫切需要采用該系統(tǒng)來實現(xiàn)節(jié)能減排目標。 另外 ，鋁冶煉是一種 高能耗 、重污染行業(yè)，但鋁又是一種節(jié)能金屬，生產(chǎn)1Kg 的電解鋁，現(xiàn)在我們的技術只需要 14 度電，一公斤電解鋁運用到汽車領域、交通領域，它可以替代 3Kg 的鋼鐵。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。那么實際在鋁生產(chǎn)的時候用 1 度電，它在使用過程當中節(jié)約92 度電，是名副其實的節(jié)能金屬，具有巨大的節(jié)能的社會效益。行業(yè)迫切需要通過 MES 等生產(chǎn)技術的改造，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級，進而服務全社會的節(jié)能減排。 企業(yè)迫 切需要 技術升級來 提高管理能力、降低成本、提高國際競爭力 從 目前 國際性金融危機來看，鋁工業(yè)遭受較大的沖擊。以行業(yè)龍頭 — 中國鋁業(yè)公司為例，一個 曾經(jīng) 年盈利能力超 200 億元人民幣的企業(yè)在金融危機的沖擊下，去年虧損達 40 多億元人民幣。其中最主要的原因是：產(chǎn)業(yè)結構布局不合理，產(chǎn)能相對過剩；作為老牌的國有企業(yè)，生產(chǎn)工藝、制造控制環(huán)節(jié)相對落后，急需技術升級； 高能耗 使得成本長期處于較高水平，產(chǎn)品缺乏市場競爭力等眾多原因造成中國鋁業(yè)公司從高盈利到巨額虧損的局面。同樣，在國際金融危機的沖擊下，行業(yè)內(nèi)其他鋁冶煉企業(yè)也面臨著不同程度 的打擊。 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。 整個行業(yè) 急需 通過技術升級來提高行業(yè)技術能力、盈利能力，從而提高國際競爭力。 我們?nèi)绻F(xiàn)在不作為，勢必會影響整個行業(yè)企業(yè)的發(fā)展，進而對整個國民經(jīng)濟建設造成沖擊。 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)量和設備運轉率，電解鋁通過槽控箱及模糊控制技術，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。 改進現(xiàn)場技術裝備和實時檢測技術是實現(xiàn)低電壓節(jié) 能技術的必要支撐 鋁冶煉現(xiàn)場技術裝備的研制和實時檢測技術是繼自動化應用提高生產(chǎn)效率的又一手段。例如在裝備方面通過煙氣焙燒方法啟動電解槽，采用天然氣或煤氣焙燒可以在同等條件下每啟動一臺電解槽節(jié)省電費 10 萬度 30 萬度，通過電流效率分析儀、電解槽陽極電流分布在線檢測為降低槽電壓、提高效率提供數(shù)據(jù)支持。 通過先進控制系統(tǒng)和 DCS 技術，實時采集如產(chǎn)量、技術指標、物料移轉狀況、 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)。 形成鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng) （ ALMES）整體解決方案和成熟的集成技術 MES 是企業(yè)生產(chǎn)改造的目標，由于鋁廠情況復雜、設備種類繁多、工藝差別大，需要能夠針對電解鋁、氧化鋁不同情況提供整體解決方案。此外， MES 涉及到現(xiàn)場的 DCS、 PLC、儀器儀表、軟件、硬件、視頻、化驗分析等各類系統(tǒng)一體化集成，所以成熟的集成技術是行業(yè)企業(yè)實用需求，也是實現(xiàn)鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES）建設的關鍵。 采用軟件中間件技術實現(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。 動靜態(tài)模型及計算機仿真是實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度、優(yōu)化生產(chǎn)的關鍵 在生產(chǎn)現(xiàn)場工藝技術和裝備已經(jīng)確定的情況下，充分發(fā)揮現(xiàn)場控制系統(tǒng)作用、提高設備運轉率的有效手段是采用動靜態(tài)模型和計算機仿真等技術，通過現(xiàn)場實時工藝參數(shù)和技術指標，優(yōu)選控制模型，指揮生產(chǎn)和調(diào)度管理。 商業(yè)智能的研究與應用是發(fā)揮 MES 系統(tǒng)的持續(xù)手段 商業(yè)智能技術是在 MES 系統(tǒng)基礎上，通過建模技術在海量實時數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律，為企業(yè)決策提供理論和數(shù)據(jù)支撐。 鋁 工業(yè) MES 標準規(guī)范的形成有利于技術的普及推廣 隨著企業(yè) MES 應用的深入和普及，行業(yè) MES 標準的形成是必須的。在網(wǎng)絡、編碼、接口、功能等方面統(tǒng)一的標準，不僅指導鋁工業(yè)企業(yè)現(xiàn)有工藝的升級改造，也為將來全行業(yè) MES 系統(tǒng)建設提供執(zhí)行標準。 綜上所述，項目的建設和推廣有助于促進鋁工業(yè)行業(yè)進步，促進節(jié)能減排、降低成本，項目意義重大，而且 需求 十分迫切 ，早一天實施早一天受益。 項目需求結合度 胡錦濤總書記 在黨的十七大報告中明確指出， “提高自主創(chuàng)新能力，建設創(chuàng)新型國家是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國力的關鍵”， 并將其放在促 進國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展的八個著力點之首。 胡錦濤指出， “要堅持走中國特色自主創(chuàng)新道路，把增強自主創(chuàng)新能力貫徹到現(xiàn)代化建設各個方面。認真落實國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要，加大對自主創(chuàng)新投入，著力突破制約經(jīng)濟社會發(fā)展的關鍵技術。加快建設國家創(chuàng)新體系，支持基礎研究、前沿技術研究、社會公益性技術研究。加快建立以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研相結合的技術創(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)力轉化。深化科技管理體制改革，優(yōu)化科技資源配置，完善鼓勵技術創(chuàng)新和科技成果產(chǎn)業(yè)化的法制保障、政策體系、 激勵機制、市場環(huán)境。實施知識產(chǎn)權戰(zhàn)略。充分利用國際科技資源。進一步營造鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境，培養(yǎng)造就世界一流科學家和科技領軍人才，使創(chuàng)新智慧競相迸發(fā)、創(chuàng)新人才大量涌現(xiàn)?！? 國務院總理溫家寶 20xx 年 年初 主持召開國務院常務會議，審議并通過 了 有色金屬產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃。會議決定， “ 國家安排貸款貼息支持企業(yè)技術改造，調(diào)整產(chǎn)品出口 退稅率結構， 加快淘汰落實產(chǎn)能。加大技術改造和研發(fā)力度，推動技術進步。開發(fā)前沿共性技術，提高裝備工藝水平和關鍵材料加工能力。 ” 我國是電解鋁、氧化鋁的生產(chǎn)大國，氧化鋁、電解鋁產(chǎn)能位居世界前茅。但是鋁 工業(yè)高能耗、高污染、高成本的特點與我國保持經(jīng)濟中長期可持續(xù)發(fā)展所要求的低碳、節(jié)能、環(huán)保條件不符。為保證我國經(jīng)濟健康穩(wěn)定地發(fā)展，我國提出以 信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路，這是我國工業(yè)化和整個國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略選擇。 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 的建設將 極大 提高我國鋁工業(yè)生產(chǎn)、制造環(huán)節(jié)的自動化、信息化水平，提高鋁冶煉企業(yè)的生產(chǎn)、管理、控制能力，降低鋁冶煉企業(yè)生產(chǎn)能耗、降低生產(chǎn)成本，提高資源的綜合利用能力。符 合《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20xx2020 年）》中的要求。 《綱要》指出：重點研究開發(fā)冶金、化工等流程工業(yè)和交通運輸業(yè)等主要 高能耗 領域的節(jié)能技術與裝備。 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 針對占鋁冶煉能源消耗 70%以上的電解鋁工序，研究基于電流效率在線檢測、電流分布在線測量等技術，研究電解鋁低電壓、高效率冶煉方法，實現(xiàn)電解鋁冶煉過程的節(jié)能降耗。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 。 《綱要》指出：重點研究開發(fā)金融、物流、網(wǎng)絡教育、傳媒、醫(yī)療、旅游、電子政務和電子 商務等現(xiàn)代服務業(yè)領域發(fā)展所需的高可信網(wǎng)絡軟件平臺及大型應用支撐軟件、中間件、軟件系統(tǒng)集成等關鍵技術，提供整體解決方案。 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 的研究內(nèi)容包括：針對于鋁冶煉企業(yè)的中間件支撐平臺的設計與開發(fā)，系統(tǒng)集成技術的研究與應用，商業(yè)智能技術的研究與應用，鋁冶煉企業(yè)生產(chǎn)、管理、調(diào)度、物流、質(zhì)量管理領域的軟件設計與開發(fā)。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)信息支撐技術及大型應用軟件”優(yōu)先主題吻合 。 《綱要》指出：重點開發(fā)基于多種傳感信息的智能化信息處理技術，發(fā)展低成本的傳感器網(wǎng) 絡和實時信息處理系統(tǒng)，提供更方便、功能更強大的信息服務平臺和環(huán)境。 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 針對于鋁冶煉企業(yè)的生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過程中采用各類傳感器對數(shù)據(jù)進行實時采集，構建綜合信息采集、分析平臺，采用商業(yè)智能技術對生產(chǎn)過程進行分析、加工、處理，開發(fā)基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時綜合管理信息管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行科學、快捷地管理。 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。 《綱要》指出：重點研究數(shù)字化設計制造集成技術，建立若干行業(yè)的產(chǎn)品數(shù)字化和智能化設計制 造平臺。開發(fā)面向產(chǎn)品全生命周期的、網(wǎng)絡環(huán)境下的數(shù)字化、智能化創(chuàng)新設計方法及技術，計算機輔助工程分析與工藝設計技術，設計、制造和管理的集成技術。 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 是集網(wǎng)絡技術、商業(yè)智能技術、軟件技術、工業(yè)生產(chǎn)及控制自動化技術于一體的數(shù)字化、綜合生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)。 與《綱要》“制造業(yè)”重點領域中的“數(shù)字化和智能化設計制造”優(yōu)先主題吻合 。 《綱要》指出：重點研究開發(fā)綠色流程制造技術，高效清潔并充分利用資源的工藝、流程和設備，相應的工藝流程放大技術，基于生態(tài)工業(yè)概念的系統(tǒng)集成和自動化技術，流程工業(yè)需要 的傳感器、智能化檢測控制技術、裝備和調(diào)控系統(tǒng)。鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 的研究涉及鋁冶煉企業(yè)整個工藝流程的生產(chǎn)、調(diào)度與控制自動化技術。 與《綱要》“制造業(yè)”重點領域中的“流程工業(yè)的綠色化、自動化及裝備”優(yōu)先主題吻合 。 我國是電解鋁、氧化鋁生產(chǎn)及消耗大國，氧化鋁、電解鋁產(chǎn)量位居世界前列，但是鋁冶煉 總體 技術水平比起發(fā)達國家技術仍然較為落后，鋁冶煉過程中的耗能和污染與我國保持長期可持續(xù)發(fā)展的道路不相吻合。 鋁冶煉制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究及產(chǎn)業(yè)化項目的技術需求源于鋁行業(yè)，技術需求的提出 切合目前我國鋁冶煉企業(yè)的現(xiàn)狀 ，因 此決定了項目研究與鋁冶煉企業(yè)實際應用需求的高度吻合。 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發(fā)展規(guī)劃，具有積極的社會和經(jīng)濟效益。 經(jīng)濟社會效益 有色金屬屬于能耗較高的行業(yè)，而電解鋁更是占到了有色金屬行業(yè)能耗的60%，平均噸鋁電耗約 14000 千瓦時，噸氧化鋁能耗約 1450 公斤標煤。 20xx 年我國電解鋁產(chǎn)量為 960 萬噸， 20xx 年氧化鋁形成產(chǎn)量 2400 萬噸，電解鋁產(chǎn)量超 1200 萬噸。 隨著鋁冶煉 制造執(zhí)行系統(tǒng)（ ALMES） 關鍵技術的研發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化，通過掌握自主知識產(chǎn)權的核心技術，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 。 金融危機后隨著鋁工業(yè)品價格的回升，已經(jīng)陸續(xù)開工的企業(yè)面臨的首要問題是在新形勢下，如何在保證合理利潤的情況下最大限度的降低成本， 提 高 效益。面對行業(yè)技術改造和產(chǎn)業(yè)升級的迫切需求，借助現(xiàn)代化的軟件、網(wǎng)絡、綜合自動化技術，實現(xiàn)冶煉過程的管控一體化是實現(xiàn)上述目標，有效控制成本的根本措施之一。 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。 該項目的順利建設，不僅滿足國內(nèi)行業(yè)企業(yè)急迫需求，而且為技術出口奠定基礎。 以電解鋁為例，當前我國電解鋁槽電壓平均在 ，電解槽溫度 960度左右，綜合電耗 ，通過降低車槽電壓， 采用該技術后， 電解槽電壓可以降低 300mV，電解溫度降低到 930940度之間， 噸鋁綜合能耗降低到 12600元以下 。 按照噸電解鋁電耗降低 900千瓦時、氧化鋁綜合能耗下降 20公斤標煤 /噸的保守估算， 全國每年將減少電耗 ， 折合 節(jié)約原煤 170萬噸，此外還大大減少石灰石、水的消耗以及赤泥排放，年將節(jié)約綜合成本 20億元以上。 經(jīng)濟效益 通過該項目推廣應用，可為企業(yè)實現(xiàn)良好的節(jié)能減排目標，并有效降低生產(chǎn)成本。初步統(tǒng)計可實現(xiàn)氧化鋁節(jié)約成本 80 元 /噸，電解鋁 以降低槽電壓 300mV計算，噸鋁節(jié)電 ，折合 節(jié)約成本 300 元 /噸以上，綜