徐小偉 許智賢 鄢來朋

摘 要：智慧造紙工廠是華章科技有限公司結合造紙行業(yè)的生產特點推出的造紙工業(yè)信息化管理平臺。智慧造紙工廠注重新工業(yè)時代對節(jié)能、高效、智慧的核心訴求，對生產、運營、維護過程的各環(huán)節(jié)進行實時數字化監(jiān)控管理，在企業(yè)信息化及自動化產生的大量數據基礎上，運用大數據分析技術，及時發(fā)現生產運營瓶頸；企業(yè)還能通過紙業(yè)云平臺對標行業(yè)指標，及時獲取造紙行業(yè)權威信息，幫助企業(yè)了解外部環(huán)境，及時調整運營策略。通過智慧工廠的應用，能夠有效地挖掘企業(yè)潛力提升效率，節(jié)約成本，實現生產過程精細化管理。

關鍵詞：造紙工業(yè)；信息化；管理平臺；智慧工廠

中圖分類號：TS75

文獻標識碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.04.012

Abstract：Smart papermaking mill platform is the industry information management platform which was developed based on Huazhang Technology′s twentyfive years experience in automation control， combining with the production characteristics of papermaking industry. Smart papermaking mill focused on the main requirements in new industry era including energy saving， efficiency and intelligent， and carried out realtime digital monitoring and management of all sections of the production， operation and maintenance process. Bases on a large amount of data produced by enterprise management and mill automation， and hadoop technology was used to find the bottleneck of production and operation in time. Enterprises could also use paper cloud platform to find the competitive index， timely access to authoritative information of paper industry to help companies understand the external environment， rapidly adjust operating strategies. Through the application of intelligent mill， it could effectively tap the potential of enterprises， improve efficiency， save costs， and achieve delicacy management of the production process.

Key words：papermaking industry； informatization； management platform； smart factory

以信息化技術為代表的高新技術的迅速發(fā)展，帶動了造紙行業(yè)的產業(yè)升級，為了滿足企業(yè)發(fā)展的內在需要、同時滿足國家“兩化融合”的要求，造紙企業(yè)不同程度地開始致力于企業(yè)信息系統(tǒng)的建設，如企業(yè)資源管理（ERP）、能源管理系統(tǒng)（EMS）、倉儲物流管理系統(tǒng)（WMS）等。隨著企業(yè)規(guī)模逐漸擴大，企業(yè)內部的事務已經不再僅僅局限于獨立的、單調的事務，生產管理、能源管理、設備管理、經營管理互相融合，復雜度大大提高。此時需要一套高度協(xié)同的信息資源共享平臺來整合企業(yè)各項信息化系統(tǒng)，解決信息孤島的問題。

華章科技有限公司（以下簡稱華章科技）造紙工業(yè)信息化管理平臺——智慧造紙工廠，利用現代信息技術，通過網絡環(huán)境和管理應用搭建符合企業(yè)自身管理需求的管理平臺，它本身是信息技術的應用，構建起一個體系，讓企業(yè)的管理在這個體系中高效運作，智慧工廠信息結構圖見圖1。

智慧造紙工廠通過整合各類已有系統(tǒng)和新建系統(tǒng)，實現靈活的柔性組態(tài)業(yè)務管理，不因組織機構的改變而要改變整個信息化系統(tǒng)，只需重新設置即可做到數據的統(tǒng)一管理。另外，在信息化系統(tǒng)中信息的充分共享，進一步進行數據的挖掘和分析從而滿足公司不同管理層面的需求。

造紙企業(yè)通過智慧造紙工廠實現以下目標：①通過內部與外部數據的多渠道收集存儲和管理實現企業(yè)運營管理流程全程數字追蹤與分析；②結合大數據技術和數據發(fā)掘技術，實現生產管理成本的精細化監(jiān)控和改進；③對設備的生命周期、能耗對比等分析，建立設備生命周期管理體系，及時淘汰能耗過高、效率低下的老舊設備；④通過分析追蹤生產運行數據，對生產過程的薄弱環(huán)節(jié)提出系統(tǒng)優(yōu)化建議，通過造紙工業(yè)信息化管理平臺的應用，能夠有效地挖掘企業(yè)潛力提升效率，節(jié)約成本，實現生產過程精細化管理。造紙企業(yè)還能通過紙業(yè)云平臺對標行業(yè)指標，及時獲取造紙行業(yè)權威信息，了解外部環(huán)境，及時調整運營策略。

1 智慧造紙工廠主要特點

1.1 數據處理流程

智慧造紙工廠根據數據流程分為4層：

（1）數據獲取層：實現從現有業(yè)務系統(tǒng)及外部數據來源中檢索、接收，將來自不同系統(tǒng)、具有不同數據格式的數據轉換成統(tǒng)一格式并去除錯誤的數據，加載到企業(yè)數據倉庫中。

（2）數據存儲層：實現對企業(yè)數據倉庫中數據和元數據的集中存儲與管理，并可根據需求建立面向部門和主題的多維數據庫。

（3）數據分析層：通過多樣化的前端分析展示工具，實現對造紙生產數據的分析和處理， 形成市場經營和決策工作所需要的科學、準確、及時的業(yè)務數據信息和知識。通過利用報表分析、多維分析、數據挖掘等技術構建智能管理平臺，并能夠可視化數據，為管理者提供及時、準確、科學的決策依據。

（4）數據應用層：業(yè)務應用及呈現，提供如日常管理、主要指標分析、設備維護等子模塊，用戶可進行靈活的業(yè)務配置。通過統(tǒng)一數據庫可將不同子模塊的數據進行關聯分析，便于適應進一步的業(yè)務決策需求。

1.2 數據采集及存儲

智慧造紙工廠的核心是數據采集和數據分析，數據采集模塊主要通過一系列完善的數據采集方式，連接造紙企業(yè)內部和外部的相關數據源，并抓取數據存放到數據中心。

造紙企業(yè)內部數據包括：生產執(zhí)行數據、設備運行數據、能耗數據、品控數據、庫存訂單數據等[1]。智慧造紙工廠支持多種工業(yè)網絡： DeviceNet、ControlNet、Profibus DP等，通過對應的網絡適配器1756DNB、1756CNB、SSTPB3CLXRLL等讀取現場數據。庫存數據、品控數據等第三方數據通過OPC方式進行采集。

造紙企業(yè)外部數據包括以下內容：造紙行業(yè)需求數據，紙業(yè)產品數據，紙業(yè)市場的遠景分析數據，國家政策及新技術信息等。

數據中心采用SQL SERVER數據庫，將采集的各種數據進行轉換、集成，結合評估模型進行分析處理、數據挖掘，提出預警信息或優(yōu)化建議，產生各類報表。

1.3 決策系統(tǒng)

華章科技的智慧造紙工廠決策系統(tǒng)HZTSmart2.0采用專家決策系統(tǒng)（見圖2），它能夠有效地運用專家多年積累的有效經驗和專門知識，通過模擬專家的思維過程，做出相應的決策判斷。系統(tǒng)以信息化為基礎，數據為核心，模型分析為手段。通過對比采集企業(yè)內部和外部的各種相關數據，并進行轉換、集成，最后通過評估分析，實現企業(yè)運營的智能化決策判斷[2]。

1.4 其他系統(tǒng)接口

對于企業(yè)暫缺的管理系統(tǒng)，信息化管理平臺預留相應的管理模塊接口，關鍵數據采用人工錄入方式完善數據，待企業(yè)信息模塊完備后接入管理平臺。

2 智慧造紙工廠軟件介紹

2.1 系統(tǒng)要點

智慧造紙工廠采用FactoryTalk工業(yè)平臺與VisualStudio平臺相結合，運用統(tǒng)計分析和數據挖掘等方法實現數據的存儲處理與分析。針對造紙生產運營的特點，有的放矢地進行信息化整合。

（1）面對智能制造設備的現場傳感數據、設備數據等，在FactoryTalk工業(yè)平臺中創(chuàng)建底層各自動化系統(tǒng)之間的信息接口，構建網絡式、分布式的數據集成平臺，將分布式的、多工業(yè)平臺數據如AB系統(tǒng)、西門子系統(tǒng)、ABB系統(tǒng)等工業(yè)數據進行轉換、集成，最后加載到數據庫中，作為分析處理、數據挖掘的基礎。而針對數據挖掘，隨著互聯網的出現，大量復雜類型的數據不斷涌現，傳統(tǒng)的數據挖掘算法不再適用這些復雜類型數據的處理，需要一些更為復雜的數據挖掘技術， 如空間數據挖掘技術；多媒體數據挖掘技術； 文本挖掘技術；Web挖掘技術；數據流挖掘技術；時間序列數據挖掘技術；生物序列數據挖掘技術等[3]。

（2）針對數據庫中的大量數據，結合專家系統(tǒng)模型庫中的評估模型，知識庫中的評估推理規(guī)則和知識，采用基于模型的定量分析、知識庫的定性分析或定性定量相結合的方法，實現海量數據的快速分析處理。

（3）根據系統(tǒng)評估分析，利用數據可視化技術對評估結果進行可視化展示。此外，針對評估結果不滿足企業(yè)指標的系統(tǒng)，提出相應的改進或優(yōu)化方案，以提升原有系統(tǒng)的性能。同時，更新和完善評估系統(tǒng)模型庫、知識庫中的模型、知識和方法等。例如參照建立基于灰色理論和BP神經網絡的組合模型對不同紙種的能耗和產量選用合適的指標進行以月為時間跨度的預測，給企業(yè)和政府的具體工作安排提供一定的參考[4]。

2.2 軟件界面

華章科技智慧造紙工廠的首頁將企業(yè)運營總況數據用圖形化的方式展示給管理者，管理者可以對生產任務、運營數據直觀明了，詳見圖3。

主要指標分析可將造紙訂單（見圖4）、造紙原料數據、采購數據及生產情況通過數據（見圖5）可視化界面進行同比環(huán)比分析，讓管理者掌握企業(yè)整體運營趨勢。

設備管理模塊可將生產過程中的生產資料進行定量管理（見圖6），對于毛布、成型網、刮刀等的耗材做到定時提醒更換?？梢凿浫胫攸c設備的維護記錄信息，同時增加備件信息，通過備件管理可以有效減少意外停機時間。

3 結 語

華章科技有限公司的造紙工業(yè)信息化管理平臺——智慧造紙工廠，幫助造紙企業(yè)完成信息化整合的關鍵一步，可提高生產效率和質量的一致性。同時，為我國造紙工業(yè)現代化與國際接軌開創(chuàng)了新的篇章。智慧造紙工廠，對提高我國造紙工業(yè)現代化管理水平起了標桿作用，為其他行業(yè)企業(yè)提供了信息化智能管理平臺的模板，有著重要的社會效益。

該項目的實施及技術的推廣，符合國家“互聯網+工業(yè)”的大政方針，即傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)采用移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等信息通信技術，改造原有產品及研發(fā)生產方式，不僅有利于節(jié)約能源和社會管理成本，而且有助于紓解優(yōu)化產業(yè)結構調整，帶動周邊經濟結構轉型，為構建智慧社會貢獻力量。

參 考 文 獻

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（責任編輯：馬 忻）