發布時間：2023-05-29 16:03:42
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的工廠數字化規劃樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞：3D引擎 數字化電廠 自主化知識產權
中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）09-0000-00
現代工廠龐大復雜，流程工廠被認為是現代社會最復雜的工業系統。這些工業系統包括大量現代高技術設備本身，也包括工藝流程、電氣控制等等現代系統工業技術。
1 企業總體需求
總體上來說，企業普遍要求在擁有數字化電廠自主知識產權的基礎上，解決數字化電廠的具體業務實施和應用問題，所以開發知識產權歸屬企業自身的數字化電廠的重要性是第一位的。本文從某一數字化電廠項目實施過程中遇到的實際需求為出發點，對工廠用戶實際需求進行一定的梳理和分析。
1.1生產部門的需求
要求解決方案能夠直觀展示裝置生產運行，管理人員能在與現場完全一致的虛擬環境中得到工作區域相關的生產信息。在虛擬現實場景中自由漫步，點擊設備即可查看相關屬性和運行狀態信息（例如：壓力溫度信息、閥門開度、管線腐蝕等情況）。
1.2檢修培訓等部門的需求
通過對關鍵設備剖切來查看其內部結構，在三維場景里可視化設備內部結構以及維修方法，演示設備的虛擬組裝和拆卸，員工可以360度直觀展示、查看設備，標注設備拆裝步驟，了解設備的工作原理，將平時看不到的設備結構以及維修方法在三維場景里可視化展現，并可以實現設備的虛擬組裝和拆卸。
在工廠的設計建造施工過程中，涉及到非常多的外部參與部門，包括設計方，施工方，設備廠商等。各參與部門對數字化電廠解決方案都有一定的想法和需求。限于篇幅，本文對這一方面不再詳述。
2 現有數字化電廠流行方案的整體介紹
2.1 基于現有成熟軟件系統的數字化電廠方案
GIS軟件提供商，工程軟件提供商與機械行業軟件提供商在國內數字化電廠領域均有一定的應用。GIS集中于大場景相關應用，如石油長輸管線周邊地形等應用，工程軟件提供商集中于工廠級的三維模型展示與資料管理，機械行業軟件提供商集中于具體設備的模擬與仿真，各有所長，均能解決一定的企業業務應用。
2.2 基于底層圖形庫與幾何算法庫開發的數字化電廠解決方案
基于Opengl等圖形庫進行的方案開發以及基于OGRE，OSG等相關開源框架進行的方案開發，在數字化電廠行業內均有一定的案例。有較強的計算機開發能力儲備的企業單位都以此為基礎進行過部分開發，滿足了一定的企業業務應用。總體上來說，基于底層圖形庫或者開源算法框架進行的開發，深度較淺，范圍較窄。其可用性，穩定性以及項目投資都超過了絕大多數行業內企業的承受能力。
軟件廠商的數字化電廠解決方案是一份軟件使用授權和技術服務合同。其軟件著作權依舊歸屬于軟件廠商，并不能隨數字化電廠方案一同移交給企業。極大了制約了企業推進數字化電廠的積極性和主動性。
3 自主知識產權的數字化電廠整體規劃方案
3D引擎屬于更加廣義的軟件開發環境，類似微軟的VisualStudio或者IBM的Eclipse但是又有很大不同，3D引擎綜合了大量成熟的開源框架，將最先進的軟件架構技術融合進引擎編輯器，同時將在三維造型，場景渲染，動畫模擬，仿真計算等領域具有領先地位的圖形算法庫打包至其核心框架中，其產品解決方案跨平臺，直接運行于IOS，Android等移動平臺，或者于PC環境，瀏覽器本地插件環境，或者以html5格式于瀏覽器直接運行環境等。其解決方案能夠滿足企業自主知識產權和多樣化需求的需要。
綜合對業主與客戶的多次調研，規劃出數字化電廠的基本系統架構。
企業的數字化電廠系統應用架構可分為三層：數據層、平臺層和應用層，如圖1所示：
圖1 數字化電廠系統應用架構圖
數據層：由模型數據庫、靜態數據庫、動態數據庫組成。模型數據庫中的點云數據庫負責存儲激光掃描數據，三維模型數據庫負責存儲智能化的三維模型。企業已建立的靜態和動態數據庫（例如3D CAD文件、工程文檔、P&ID圖紙、裝置靜態數據、SIS、ERP、EAM、工業監控等）為系統的數據源。
平臺層：由3D引擎在三維模型上提供數字化電廠的三維平臺服務。
應用層：由3D引擎開發實現，同時，結合平臺層導出的標準三維模型，可以集成更多第三方應用。
基于數字化電廠系統應用構架，規劃數字化電廠總體技術架構，如圖2所示。
圖2 數字化電廠技術架構圖
4 數字化電廠的業務功能實現
4.1 工藝狀態監控，設備監測等
基于3D引擎開發數字化電廠系統，在虛擬空間中直觀提供裝置設備運行狀態查詢，實現在虛擬空間中自由漫步，利用數字化電廠進行實時監控等。
4.2 檢修與培訓等
利用數字化電廠進行設備檢修和拆裝培訓，可以極大的提高培訓效果和員工積極性。采用3D引擎復合應用技術進行數字化電廠的規劃能夠滿足業主的需求，經過幾年的探索，工廠的信息化建設已經有了比較完整和穩定的模式，”數字化電廠”是在原有信息化的基礎上的提升，它不是一個獨立的軟件，而是基于平臺化的規劃，配以應用數據的擴展延伸，為各類生產運營系統提供數據支持和關聯，讓各類系統能夠更好的運行，數據能夠最大程度的跨平臺關聯查詢，優化工廠運營管理。
5 對數字化電廠的建議與展望
數字化電廠現有方案紛繁，各個廠商都推出自己定義的數字化電廠，各種軟件模型數據格式的不兼容造成了很大的平臺溝通障礙。在這種情況下，很多廠商聲稱在自己的解決方案具有無縫集成，兼容多種格式，具體統一數據格式的功能，但是在很多項目的實際執行過程中發現，很多情況下企業僅僅是又增加了一種廠商的數據格式。數字化電廠在未來的發展中，統一數據格式是必然要解決的現實問題。
德國政府在2012年6月提出工業4.0愿景，目的是保持德國在全球制造業的領先地位。西門子是其中的領導性企業之一，西門子工業自動化產品成都生產研發基地（簡稱“西門子成都工廠”）所拷貝的西門子數字化工程安貝格工廠就是工業4.0的示范工廠。
拉式生產+混線生產
從表面上看來，位于成都高新西區的西門子成都工廠并不起眼，但是這個工廠承擔著西門子全球工業自動化產品研發這一重要角色。從戰略意義上講，西門子成都工廠是安貝格工廠的一個備份工廠，從而確保西門子能夠不間斷地為客戶提品。因此，西門子成都工廠和安貝格工廠擁有相似的流程、質量控制和物流效率。
進入工廠的生產和物流區域，記者看不到像其他工廠那樣眾多工人在不同流水線上忙碌的繁忙景象，自動化生產線上只有屈指可數的幾個工人在有條不紊地根據眼前顯示屏上顯示的信息進行裝備。作為一個強調工程師文化的企業，西門子成都工廠的車間里邊更多的員工是在流水線邊上的工程師。
西門子成都工廠的一位負責人介紹說，擁有160多年歷史的西門子一直以來非常重視制造，目前西門子在全球擁有300多個工廠，逐漸積累了豐富的制造經驗，形成了自己的生產體系，借助Siemens PLM Software（產品生命周期管理軟件）、MES（制造執行系統）和TIA（全集成自動化）產品來落地，并進行持續改進。比如，借助PLM的應用實現設計和制造的融合，通過MES的應用實現拉式生產和準時生產，借助TIA應用實現看板生產、混線生產/快速換模、連續流生產等。
所謂拉式生產，指的是從市場需求出發，根據市場需求來組裝產品，借此拉動前面工序的零部件加工。每個生產部門、工序都根據后向部門和工序的需求來完成生產制造，同時向前向部門和工序發出生產指令。西門子所強調的設計和制造的融合為拉式生產提供支撐。
這位負責人特別強調了這其中PLM的重要性。產品規劃部門完成產品規劃后將需求提交給研發部門，研發部門完成設計后，將第一版的設計圖紙提交給采購或生產部門，生產部門完成生產后將產品提交質量部門，在這過程中還會涉及其他更多部門。
“設計圖紙永遠都不可能是最終版的。”這個負責人說，研發部門要根據各個部門的建議對設計圖進行修改，每一次修改都會關系到相關的各個部門的業務。如果采用傳統的做法，各部門很難分辨出哪個版本的圖紙是最終的版本。現在西門子成都工廠借助Siemens PLM Software軟件，從設計開始時相關數據就已經通過數據平臺進行共享，不管中間經過多少修訂環節，相關人員從后臺看到的都是最新版本。此外，研發人員還可以借助PLM系統進行仿真，把設計誤差消滅在研發階段。接下來，西門子成都工廠借助CAD/CAM（計算機輔助設計/計算機輔助制造系統）將這些數據傳送到機床上。這樣，西門子成都工廠就實現了設計、制造的融合，縮短產品投放市場的時間。
多品種混線生產是當前提高生產線效率、降低生產成本的一個有效途徑。但是，如何實現混線生產對現代工廠來說是一個非常大的挑戰。借助Siemens PLM Software 的Teamcenter軟件，西門子成都工廠就可以靈活地進行小批量、多批次生產，從而實現連續流生產和準時生產。為此，西門子成都工廠在生產線上部署了大量的傳感設備用于數據的采集，以及集散數據系統（DCS）和數據采集與監視控制（SCADA）系統。
全程自動化
西門子成都工廠擁有完整的數字化企業平臺，可以借助全集成自動化系統實現從研發到生產，再到物流的全過程的自動化。來自西門子的資料稱，在30分鐘內該工廠的物料就能根據需求從倉庫傳送到機器旁。
數字化工廠的數據源自研發環節。研發環節產生的數據將在工廠的各個系統間實時傳遞。這些數據由Siemens PLM Software提供的產品開發解決方案NX產生。研發部門的工程師們可以通過NX在設計過程中進行仿真，從而在設計階段避免設計可能出現的缺陷、矛盾和不匹配，縮短多達90%的編程時間。
在NX軟件中完成設計的產品數據一方面通過CAM向生產線傳遞，為完成接下來的制造做準備，另一方面同時被“寫”進數字化工廠的數據中心——Teamcenter軟件中，供質量、采購和物流等部門共享。采購部門將依據產品的數據信息進行零部件的采購，質量部門將依據產品的數據信息進行驗收，物流部門則依據數據信息進行零部件的確認。
每天，西門子MES系統SIMATIC IT生成的電子任務單將傳送到流水線工人工作臺前方的電腦顯示屏上，顯示屏上的數據不到1秒時間就更新一次。SIMATIC IT不僅涵蓋了傳統制造企業生產計劃調度職能，而且集成了工廠信息管理、生產維護管理、物料追溯和管理、設備管理、品質管理、制造KPI 分析等多種功能，可以保證工廠管理與生產的高度協同。
當流水線上的自動引導小車送來一款待裝配的產品時，電腦顯示屏上會出現它的信息，裝配工人前面相應的零件盒上的指示燈就會亮起。這時他就可以根據指示燈的指示選擇零件進行安裝。這是因為傳感器掃描了產品的條碼信息，并將數據實時傳輸到了MES系統。MES系統通過與西門子TIA的互聯控制零件盒的指示燈。值得一提的是，自動引導小車的路徑是由西門子用可編程控制器（PLC）來實現的。該系統可以引導生產流程，用視覺系統來識別質量，用自動引導小車來傳遞產品。
裝配好產品后，工人按下工作臺上的一個按鈕，自動化流水線上的傳感器就會掃描產品的條碼信息，記錄其所在工位的數據。MES 系統SIMATIC IT 將以該數據作為判斷基礎，向控制系統下達指令，指揮小車將它送去下一個目的地。
產品在到達下一個工序前，要通過嚴格的檢驗程序。借助視覺檢測，SIMATIC IT 品質管理模塊能夠檢測出產品微小的瑕疵。視覺檢測是數字化工廠特有的質量檢測方法，具體的實現方法是，用相機拍下產品的圖像與Teamcenter 數據平臺中的正確圖像進行比對。
在經過多次裝配并接受過多道質量檢測后，成品將被送到包裝工位。再經過人工包裝、裝箱等環節，一箱包裝好的自動化產品將通過升降梯和傳送帶被自動運達物流中心或立體倉庫。
數字化企業平臺的五層架構
據悉，數字化企業平臺是實現西門子成都工廠數字制造的載體，它可以實現包括設計、生產規劃、生產工程，到生產執行和服務的產品全生命周期的高效運行，以最小的資源消耗獲取最高的生產效率。
工業4.0的愿景是在數字化企業平臺實現縱向和橫向全面集成的基礎上，工廠、材料、產品全面智能化，形成一個個自組織、自運轉的CPS（信息物理系統），從而形成一個機器社區。在這個機器社區內，機器和產品之間、機器和機器之間能夠自動進行信息交互、談判和優化。西門子數字化企業平臺正是基于這一愿景建設的。西門子成都工廠相關負責人介紹，他們所應用的數字化企業平臺涵蓋五個層面：
第一層：企業層，主要包含能夠與西門子工業軟件系統全面集成的SAP ERP系統和Siemens PLM Software軟件NX、Teamcenter等。其中，NX是集成產品設計、工程與制造于一體的解決方案，可以幫助用戶改善產品質量，提高產品交付速度和效率；Teamcenter主要用于產品數據協同管理，將人員、流程與知識有機地聯系起來。“基于NX、Teamcenter等軟件產生的產品數據是最基本的數據。這些產品數據為我們的研發、生產、采購的開展奠定了基礎。而且我們的研發系統和制造系統、采購系統也是互相關聯的。”該負責人介紹。
第二層：管理層，主要包括MES等生產管理軟件。這些工業軟件具備重要的數據流控制和生產管理控制功能，是承上啟下的管理系統。
第三層：操作層，主要包含西門子DCS和SCADA、系統設備狀態管理系統，用于監控生產過程、設備狀態。
第四層：現場控制層，主要包含西門子PLC。設備層是由西門子各產品業務部門生產的產品所構成的一個自動化平臺。
第五層：設備控制層。現場控制層和設備控制層主要體現在西門子的生產設備、物流設備、工藝設備中的自動化元器件、自動化設備上。它們的作用非常重要，能起到上下貫通的作用，并為上層結構提供大量的數據。這兩層的基礎自動化設備提供的各種數據流可與上層的MES數據流進行交換。
鏈 接
西門子與德國工業4.0
自2014年10月1日起，公司將精簡機構，取消“業務領域”(Sector)層級，并將現有的16個業務集團整合為9個。此外，醫療業務在未來將會獨立運營。
凱颯表示，通過整合公司的業務集團并取消“業務領域”層級，公司將減少內部繁冗、削減成本并加速決策流程。此外，公司的職能部門，如人力資源和企業傳播，也將在未來進行精簡，實現集中管理。這些預計每年將為公司節省約10億歐元，將在2016財年底全面生效。
與該計劃相關，公司將把員工股票計劃擴大至高級管理層以下。迄今為止，西門子股份公司的員工股東數量達到14萬人左右，與2009年相比，持股員工人數增加50%。為此，西門子每年將根據公司業務表現安排最高4億歐元的股票。另外，之前宣布的總額最高可達40億歐元的股份回購計劃也將啟動。
整合計劃似乎與7年前西門子的做法剛好相反，當時，13個業務集團歸集到工業、能源和醫療三個業務層級(后來增加了城市與基礎設施)中。
凱颯認為，“過去，我們要做的是貼近客戶，但是現在更多的是要能夠滿足客戶的需求，比如說在醫療領域和能源領域，價值鏈有了進一步的變化，在這種情況下必須要改變方法以滿足客戶的需求。”
以發電行業為例，過去一個大型燃煤火力發電廠擁有1000兆瓦或者是2000兆瓦發電能力，輸電系統很簡單。現在則是多種發電類型并存，有煤電、天然氣發電、風能和太陽能發電，不同發電的來源需要聯網，需要智能化的配電，需要貼近客戶、按照客戶的需求調整，因此更復雜。
在西門子看來，所有的變革都是為了利用信息物理融合系統等手段，將制造業向“數字制造”轉型，即適應全球制造業邁進工業4.0時代的需求。
所謂“工業4.0”，是通過虛擬生產結合現實的一種生產途徑，在“工業4.0”時代，虛擬全球將與現實全球相融合。通過計算、自主控制和聯網，人、機器和信息能夠互相聯接，融為一體。未來制造業將實現更高的工程效率、更短的上市時間以及生產靈活性。“現在，一款汽車需要上千人設計，設計人員設計3年、生產模具1年、建設生產工廠4年，至少需要8年的時間。”西門子(中國)有限公司工業業務領域的一位內部人士這樣描述“工業4.0”時代的構想，“未來的制造將是基于大數據、互聯網、人，結合各種信息技術進行柔性制造。實現定制化生產，甚至可以當月定制，下個月生產出來。”
數字化生產的魔力
2013年9月，西門子在德國之外的首家數字化企業，即西門子工業自動化產品成都生產研發基地(SEWC)在成都落成。關于SEWC，讓西門子津津樂道的是這座工廠不僅是一個數字化企業，而且是自己生產自己——絕大多數技術來自西門子。
“傳統制造一般是先出一張圖紙，然后交給生產部門做出樣品，圖紙返回研發部改進后再生產。在數字化制造下，研發到制造基于同一個數據平臺，改變了傳統制造節奏，研發和生產幾乎同步，完全不需要紙質的圖紙。”這是完全用不到紙張的生產車間，該內部人士向記者闡述了數字化制造帶來的改變，而這種節奏的改變帶來的是產品上市時間的大大壓縮、生產效率和產品質量的提升。
何曉龍(化名)是西門子工業自動化產品成都生產研發基地的一名負責PLC(可編程控制器)裝配的員工。他的工作臺上有5個不同的零件盒，當自動引導小車送來一款待裝配產品時，電腦會顯示相關信息，自動化流水線的傳感器將掃描條碼信息，然后產品會經過20個質量監測節點。
這種“視覺檢測”是數字化工廠的特有監測方式，經過多次裝配和質量檢測后，成品被將送到包裝工位，經過人工包裝、裝箱，包裝好的產品將通過升降梯和傳送帶自動送往物流中心或者立體倉庫。這一生產過程，無需傳統制造中用幾十人甚至上百人的手動去完成。
凱颯認為，這就是數字化帶來的魔力，自動化需要大量的數據，包括機械、傳感器等，這些數據需要通過數字化實現。譬如說大型燃氣輪機有1500個傳感器，每一個傳感器都可以講述自己的故事。不過，數據不是最終目標，而要如何通過數字化獲得數據，并對數據進行評估、篩選和分析，然后從中真正獲得對業務的理解。
在他的商業邏輯中，中國第十二個五年規劃中提到了高端制造業，現在中國希望能夠在汽車制造業和航空航天業這兩個領域能夠取得成績的話，必須要在制造的過程中實現高度的自動化。這不僅僅是一個和技術相關的問題，也是關于準確度和效率的問題，因為制造的過程中對精度要求非常高，許多工作不能用人工完成，這意味著智能化生產有著廣闊的前景。
機器人與無人工廠
西門子(中國)有限公司工業業務領域的內部人士認為，當前中國乃至全球制造業主要面臨三方面的挑戰。首先是時間，當前市場競爭愈發激烈，能否縮短產品的上市時間，對于企業非常重要。研發和生產的速度慢了，就會失去市場。
其次，企業在提升生產效率方面也面臨著新的困難。讓工人加班，以非常標準的方式工作，不能有任何浪費的動作，這種提高生產效率的方式已經越來越不適用了。
此外，不斷變化的市場需求，對于制造業的靈活性提出了更高的要求，特別是定制化生產需求越來越多。而那種原創于福特公司的大規模流水線裝配作業雖然推動了工業化的進步。在實現更高生產效率的同時，卻喪失了靈活性。
在這種情況下，融合虛擬與現實生產的“工業4.0”成為了必然選擇。在西門子股份公司管理委員會成員、工業業務領域首席執行官魯思沃看來，網絡化生產和數字化制造正在成為決定成敗的關鍵，而現實與虛擬生產相融合得益于創新的軟件和強大的硬件。產品生命周期軟件可以優化整個產品的生命周期，從最初的產品設計、生產規劃，一直到生產實施，并最終服務于用戶。
“‘工業4.0’不僅僅意味著技術的轉變、生產過程的轉變，同時也意味著整個管理和組織結構的調整。我們必須放棄孤島式的想法，要為變革做好準備。我們認為任何一個公司或者國家單打獨斗都不可能改變全球的制造企業，這需要我們大家進行協作，各個企業、學科、行業都要進行合作。”魯思沃說。
他舉了例子，“就像你買一臺新的打印機，把它插在筆記本電腦上就能使用。現在大家都在用‘即插即用’的方式了。我們要實現的就是當一個機器人進入到了生產網絡和系統當中，也可以擁有‘即插即用’的能力。”
早在2014 年5 月7 日，西門子股份公司就了“2020 公司愿景”，表明未來將專注于電氣化、自動化和數字化，計劃全面發掘包括制造業在內的數字化發展潛力。同時，西門子還宣布從2014 年10 月1 日（2015 財年）起，公司將現有的16 個業務集團合并為9 個。作為重組計劃的一部分，Siemens PLM Software與原本隸屬的“工業自動化集團”一起成為 “數字化工廠集團”的重要組成部分。
2 0 1 5 年3 月1 1 日，S i e m e n s P LMSoftware 全球總裁兼首席執行官ChuckGrindstaff 在2015 年大中華區用戶大會上了Siemens PLM Software 智能創新產品組合。顯然，隨著新部門的出現和進一步整合，在同一個新的“數字化工廠”的研發機構支持下，Siemens PLM Software 推出“智能創新產品組合”不僅僅是在表明一種針對工業企業軟硬件結合的極大關注，同時，也是在向業界再次強調了西門子所理解的未來工業企業的現實趨勢。
那么，“智能創新產品組合”將會如何更進一步地影響工業企業的效率和未來的工業現實？
筆者日前采訪了Siemens PLM Software 的Digital EnterpriseRealization 執行副總裁兼首席制造官Helmuth Ludwig 和大中華區首席執行官兼董事總經理梁乃明。
Helmuth Ludwig，1990 年加入西門子，首先在企業發展部門負責制定區域戰略，6 年后加入西門子自動化與驅動集團（A&D），負責Process Instrumentation Systems 業務。隨后，他歷任西門子能源與工業業務領域布宜諾斯艾利斯地區負責人，軟件與系統業務領域總裁，自動化與驅動集團（A&D）旗下的系統工程部門總裁。直到2007年至2012 年期間，他擔任Siemens PLM Software 總裁，隨后轉任工業業務領域美國區首席執行官，直至出任現在的職位。
智能制造：智能創新產品組合的構想是從何而來？
Helmuth Ludwig：如果你看一下我們數字化企業的模型就會發現，它基本是基于西門子10 年前開發的愿景。而這個愿景最核心的部分，是要把虛擬化的仿真和物理的產品結合起來，解決諸如：如何創造一個數字化仿真的產品？如何在工廠車間把它轉化成物理的產品等問題。而要實現我們這樣的愿景，當然不單單需要自動化，還要把設計集成起來，也就是需要有一個工具，貫穿PLM 和SCM，這個工具不僅要貫穿產品生命周期管理，也要貫穿供應鏈管理。
智能制造：西門子的智能創新平臺是如何構成的？能為工業企業提供怎樣不同的價值？
Helmuth Ludwig：雖然今天的工業格局發生了很大的變化，工業企業所面臨的挑戰發生著變化，但是成功的驅動力并沒有發生變化，仍然由三個重要的要素構成；第一，市場推廣的速度仍然要非常快。第二，企業的業務仍然要非常靈活。第三，仍然要非常的高效。對于西門子來講，我們如何幫助企業實現這些目標呢？首先，我們要把他們腦子中想的產品概念轉化到系統當中，使用CAE、CAD 這樣的工具，完成產品的規劃、設計、測試和仿真等。第二步，通過MES 系統，把信息放到制造的流程當中。第三步，通過自動化設備將其高效生產出來。如果要真正的做到把這三個業務步驟無縫地連接起來，就需要一個信息系統來提供支撐，這就是我們稱之為的智慧或者智能創新平臺。具體來說，智能創新平臺由三個重要的組成部分：首先是PLM，產品生命周期管理；第二部分是自動化解決方案，在西門子我們把它叫作集成的生產自動化（IPA）；第三個組成部分是最核心的部分，就是制造、運營和管理（MOM），用以聯接PLM 和IPA。
智能制造：用戶如何才能體驗到智能創新平臺所帶來的價值？要完整全面地使用西門子數字化工廠部門提供的解決方案嗎？
Helmuth Ludwig：如果一個客戶實施了Teamcenter，他自然地會獲得與Teamcenter 相關的智能創新平臺的價值；如果實施的是NX 設計工具，他自然也會得到智能創新平臺相關的價值。我們比較推崇的基本概念是要使產品能夠很好地、不出故障地運作，所以我們的智能創新平臺是基于開放的標準。在這里，有一個現實：如果所有的組成部分都是西門子提供的，肯定運作起來會最順暢和高效，但是我們也能接納基于標準的其他的軟件產品——其他公司開發的軟件。
智能制造：不同行業的自動化程度和數字化程度都不盡相同，那么針對不同行業，西門子的智能創新平臺如何發揮其最大能效呢？
Helmuth Ludwig：不同的行業自動化的水平不一樣，數字化企業的進程也不一樣，而且，他們各自的需求也是不一樣的。那么應該如何更好地支持來自不同行業的客戶呢？在區域的市場，比如在中國市場，SiemensPLM Software 一個成功的做法就是將我們的團隊按行業進行了劃分：有團隊專注于航天行業，有團隊專門關注汽車行業……他們對每一個具體行業不同的需求都有非常深入的了解。比如我們現在航天團隊是由一位在航天業工作30 年的人來領導。很顯然，他對這個行業有非常深入的了解，他知道對哪些業務需求的支持是最重要的，那么我們就可以向這部分用戶集中提供更強大的、具有針對性和可定制化的支持。
智能制造：西門子的智能創新平臺對中國制造業企業的價值和意義如何體現？
梁乃明：國內的制造業企業，不管國防軍工或者是汽車，或者是重型機械，改革開放30 年以來，是先從勞動密集型開始的，經過這么多年，隨著人力成本競爭力的降低，中國的制造業必須實現轉型。今天中國的制造業企業就要考慮未來需要用怎樣的手段或者方式來爭取更多的競爭優勢。西門子希望通過提供的智能創新平臺來幫助中國的制造業企業實現轉型，來幫助我們的用戶和合作伙伴來加強他們在市場的競爭實力。
Helmuth Ludwig：談到變革的技術，每個國家給它起的名字不一樣，有的人把它叫做工業4.0，有的人把它叫做物聯網……不管什么名字，有一點最重要，就是我們應該如何幫助公司抓住這當中的機會。我需要強調幾點：第一，西門子致力于通過我們的技術，我們的資源，幫助制造行業的客戶、伙伴和公司來更好的抓住技術變革的機會，來幫助他們實現數字化企業的轉型。第二，西門子十分關注中國的發展，我們進入中國市場已經有140 年的歷史了，即便是我們的軟件部門進入中國市場比較晚，但是也有30 年時間了。我們在工業4.0 的規劃下建的第一個工廠就是德國安貝格工廠，第二個我們就選擇建在中國的成都，大家也可以看到我們的用心。我們非常重視和享受我們在中國市場和中國客戶的合作關系，我講的這種關系不僅僅是生意伙伴的關系，包括個人之間的友誼——我們都非常看重和享受。
從德國提出的“工業4.0”到美國主張的“工業互聯網”，要素之一就是實現從虛擬到現實的互聯，實現人、機、物的融合，它將觸發工業領域的生產力變革，將使得人類在工業領域能夠實現無所不在的信息監視和精確控制，從而真正實現人類對復雜系統的全面管理。
2015年是實施“中國制造2025”規劃的第一年，也是機械工業出版社華章公司成立的第20個年頭。2015年也是華章IT圖書熱點和暢銷書頻出的一年。“中國制造2025”已上升為國家戰略，但目前國內制造業水平與德國等世界高端制造業強國還有明顯差距。“工業4.0”技術落地的關鍵之一是制造業的變革和發展，這決定了“中國制造2025”的含金量。身為機工社華章公司計算機出版中心副總編的王穎，負責智能制造圖書出版，并策劃出版了“工業4.0”落地圖書，給關注和實踐“工業4.0”的國內企業領導、CTO、實施工程師等以參考和指導，推動“中國制造2025”的落地和實現，以下是她對工業4.0的一些觀點。
觀點一：
“工業4.0”，正在發生的未來
互聯網的迅猛浪潮促使IT時代躍變到了“互聯網+”時代，使得互聯網、云計算、大數據等不僅是單純的技術，更具有了社會屬性，成為了社會的核心理念。“互聯網+”概念融入不同產業發展的各個環節，新一輪的科技革命和產業變革已踏上征程，“工業4.0”便是正在發生的未來。
關鍵詞之一：產業升級
1.模式升級
“工業4.0”是信息技術和互聯網發展到新階段而產生的新的工業發展模式。“工業4.0”要實現由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式的轉變，以建立個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。
2.技術升級
“工業4.0”本質是企業技術升級，提高企業、行業的整體效率和競爭力。大數據、云計算以及物聯網等新技術都會應用到“工業4.0”當中，再結合機器人技術和3D打印為代表的數字化制造技術、人機交互技術，最終形成智能化生產過程控制系統。
3.系統升級
“工業4.0”要實現的是企業生產系統與IT系統深度融合，將企業內的IT系統以及數控機床、機器人等數字化生產設備進行全面集成，建立一個高度集成化的系統，為智能工廠中數字化、網絡化、智能化、個性化制造提供支撐。
關鍵詞之二：企業轉型
1.互聯互通
“工業4.0”的重點是網絡分布式生產設施的實現 ，指將生產所用的生產設施，如機床、熱處理設備、機器人、AGV、測量測試等各種數字化設備進行互聯互通和智能化的管理，實現信息技術與物理設施的深度融合，最終實現供應商與采購商、產品與客戶、工廠和生產線、設備與系統的互聯互通。
2.無縫集成
《中國制造2025》提出，要加快產品全生命周期管理、客戶關系管理、供應鏈管理系統的推廣應用，促進集團管控、設計與制造、產供銷一體、業務和財務銜接等關鍵環節集成，實現智能管控，并將企業內部所有的生產、運營、管理、流程信息無縫鏈接。
3.個性定制
英國《經濟學人》雜志認為：數字化生產為制造商提供了至關重要的靈活性，并帶來更高的生產效率。網絡化生產系統利用數據流對生產進行控制和優化，使小批量制造和定制生產成為可能。個性化定制是“工業4.0”的特征之一，是實現從用戶到產品研發、供應商、供應鏈全流程整合，以及生產、出庫、配送等整個過程用戶全流程透明可視和云跟蹤，從而最終實現用戶的個性化定制需求。
關鍵詞三：實現路徑
當前智能機器人、傳感器、數據存儲和計算智能技術實現突破，通過工業互聯網將供應鏈、生產過程和倉儲物流智能連接，從而實現智能生產的供應和倉儲成本較小化、生產過程全自動智能化、需求增長多元化和產品個性化。
“工業4.0”將通過智能嵌入式技術、網絡技術、云數據中心和安全數據交換，實現多個設備之間、多個工廠之間的協作，從而實現產業集群，以集群化的優勢去提升企業競爭力，實現傳統制造企業轉型為“產業高度相關、工業服務體系完善”的新型制造業。
觀點二：
“工業4.0”落地――智能制造
2015年5月19日，國務院印發《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰略。這是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領。視制造業為立國之本、強國之基的中國，將振興制造業的戰線延伸至2025年，一股以“智能制造”為核心驅動的變革力量正在本土醞釀。
數字化轉型已經成為不可抵擋的趨勢，正在顛覆各行各業的傳統運營模式。IDC的調查結果顯示，在亞太地區1000強企業中，有60%的企業正將數字化轉型視作企業的核心戰略。為了與時俱進，許多企業都正在尋求新技術和創新。CA Technologies（以下簡稱CA）表示能從技術方面幫助客戶完成數字化轉型。
CA亞太及日本地區總裁兼總經理馬丁?麥凱（Martin Mackay）表示：“現在每一家企業都面臨著被顛覆的威脅，要想生存下來都要進行數字化轉型。”他認為，數字化轉型將由軟件驅動。如今，在底只轉型中，交付軟件實際上處于每家公司數字化轉型的業務核心。
馬丁?麥凱補充道：“在應用經濟和數字化經濟并生的潮流下，如果企業要計劃開發新的業務，這些計劃的核心必然是軟件。軟件的運維階段，必須保證軟件7×24不間斷地運行，如此才能衡量和測量軟件的效果。因此在這個階段，用戶體驗就變得格外重要。在結束軟件效果測量后，可以根據得出的結果對軟件進行調整和變化，在進行調整和變化的過程中，必須保證敏捷的調整速度，與此同時也不能犧牲產品的質量。所以，任何一個數字化轉型企業都必須仔細考慮軟件全生命周期的每一個階段。”
對此，CA提出了數字化轉型的兩個關鍵技術和理念就是敏捷和DevOps。因為，對數字化轉型的企業來說，在早期開發過程中，集成的安全架構變得越來越重要，他們能夠以安全的方式對市場機遇做出響應。
當前，CA的工作重點也聚焦在這兩個領域，即與敏捷管理相關的軟件產品和與DevOps相關的軟件產品。
“以建應變”打造“現代軟件工廠”
“企業未來的成功之路將是從‘一成不變’到‘以建應變’（BuilttoChanGE），也就是將敏捷和DevOps兩者進行結合。”馬丁?麥凱表示。
CA為敏捷和DevOps賦予了定義。
敏捷是企業快速且自信地感知并響應變化的能力，也是企業日常業務不可或缺的技能。敏捷的方法幫助企業快速創建和交付產品，使客戶獲取價值，并保持開發工作與業務需求的一致性。
DevOps（開發運維一體化）是運維人員和開發人員一起協作，參與軟件整個生命周期，從設計到開發，再到產品支持的實踐。
CA 東南亞及大中華區副總裁林潔聰（Nick Lim）表示，只有將敏捷和DevOps兩者相結合才能幫助客戶更好地創造應用，使得這些應用在市場上更有競爭力，能更好地服務客戶，也使得其能夠更好地進入新市場，從而改變過去一成不變的方式，最終實現“以建應變”的策略。
這一切皆由敏捷驅動，只有將軟件置于業務核心地位的企業才能自發、快速、準確地感應、響應并適應高速變化的市場動態。所幸現在的DevOps技術不斷完善，其核心價值在于能夠幫助企業快速交付變更，便于快速響應企業對于市場的變化、用戶的需求。
作為前兩者的補充，CA的企業開發部門特別關注一些潛在的并購機會，從而擴張基礎產品的應用范圍。CA在年初曾2017年三大DevOps預測，主要趨勢為測試、安全性和指標，并預測三大趨勢將成為企業關注焦點。
CA正在加速推進將敏捷和DevOps等一些理念和技術整合到一起，并轉化為成果，打造了“現代軟件工廠”，通過“以建應變”，加速客戶價值實現。
馬丁?麥凱介紹，“現代軟件工廠”如同將傳統制造工廠當中的制造速度、制造質量、制造設計和環境整合到一起，用這種方式開發軟件。它可以幫助企業敏捷地響應客戶需求并提供新服務；幫助企業在整個軟件生命周期中實現自動化，以提高質量；幫助企業確保軟件安全，為合作伙伴和客戶提供無障礙的訪問。
數字化轉型是否是人云亦云，時尚跟風呢？在林潔聰看來，數字化轉型并不是某一個具體的項目，也不是某一個具體的計劃，而是把它視為一段旅程，由他們陪伴客戶來走完這段數字化轉型的旅程。實際上，數字化轉型就是要將敏捷和DevOps兩者整合到一起。
在數字化轉型的這段旅程中，“以建應變”的公司深知，在軟件規劃及開發全程中會經歷各種變化。因此，現代化企業需要一個“現代軟件工廠”，秉持以客戶為先的宗旨，不斷改進產品、銳意創新。在“現代軟件工廠”的支持下，“以建應變”的公司能夠獲得無限的創新機會，同時具有充分的敏捷性，可以及時發現并處理問題，恰當地適應發展。
CA認為，現代化企業在規劃數字化轉型的路線圖時必須重點關注以下四個關鍵領域，分別為：敏捷、開發運維（DevOps）、安全性，以及不容忽視的大型主機（隨需而定）。
CA看重中國市場將持續增加投入
為了了解企業對敏捷和DevOps實踐的認知度，以及敏捷和DevOps實踐對業務的影響，CA近期針對亞太和日本地區進行了一項《用敏捷和DevOps加速和客戶價值實現 》的調查。受訪者是面向全球1770位業務和IT高級管理人員，其中有100位受訪者來自中國，范圍覆蓋銀行、通信和制造業。調查結果顯示，受訪者們均表示敏捷和DevOps確實可以為那些實施數字化舉措的企業帶來實效。在中國受訪者中，89%的受訪企業認為敏捷和DevOps對成功的數字化轉型戰略至關重要，并且整合敏捷和DevOps實踐將提高運營效率和客戶滿意度，加快新業務增長。
采用敏捷和DevOps帶來的好處遠遠超出了IT本身的范圍。在整個組織中擁抱敏捷和DevOps實踐的亞太及日本地區受訪企業獲得了更廣泛的效益，具體如下：
高級敏捷用戶的決策時間（應對新機遇的行動時間）縮短35%，相比之下基礎用戶僅縮短27%；高級DevOps用戶的產品上市速度提高46%，而基礎用戶僅提高19%；91%的高級敏捷采用者和87%的高級DevOps用戶看到了客戶體驗的改善。
數字化轉型在中國也在如火如荼地進行，CA相信中國市場的巨大潛力，也希望與客戶和合作伙伴一起共同應對應用經濟的變革浪潮。CA將以“以建應變”及打造“現代軟件工廠”的理念，為中國市場的企業客戶帶來技術和相應解決方案。
此外，針對前些時間CA中國研發團隊的調整，馬丁?麥凱表示這是全球資源配置計劃的一部分，但CA在中國市場的整體投入仍不斷增加。
CA如何保證自身一直保持在技術前沿，從而為數字化轉型提供支持呢？
林潔聰認為，主要有三個方面：第一，CA內部有自己的孵化機制，即CA加速器，保證公司內部能夠源源不斷開發出新技術；第二，CA傳統行業的工程師團隊也在努力保證在開發產品時盡量使用最新技術，從而保證CA的技術在一些通用平臺上都能夠被使用；第三，CA的企業開發部門特別關注一些潛在的并購機會，從而擴張基礎產品的應用范圍。
馬丁?麥凱表示：“CA有區別于其他企業的兩點優勢。在研發領域，CA和其他公司不同的一點就是著眼于全球資源，在全球范圍內不斷部署和優化資源。關于云領域的問題，全世界的大趨勢是一樣的，很多公司都在建立公有云、私有云、混合云或者是公司本地云的解決方案。在大的機制上，中國和其他地方并沒有什么太大的差別，而CA的優勢就是產品和應用的設計能夠適用于各種云計劃。”
企業文化是數字化轉型面臨的挑戰
談到CA 和用戶在數字化轉型中面臨的挑戰時，馬丁?麥凱認為最主要的挑戰并不是技術和流程，而是在企業文化適應方面。對于工程師團隊來說，需要從過去的瀑布式開發模式轉向敏捷開發模式，并且，客戶也會參與到整個研發過程中，及時提出建議和反饋。
第一章 總則
第一條 為貫徹落實《中國制造2025》、《中國制造2025.安徽篇》、《安徽省經濟和信息化委員會關于印發安徽省智能工廠和數字化車間認定管理暫行辦法的通知》和《蕪湖市人民政府關于深化制造業與互聯網融合發展的實施意見》，進一步深化制造業與互聯網融合發展，協同推進落實五大發展行動計劃，順應制造業智能化的發展趨勢，加快我市制造業轉型升級，結合蕪湖市制造業特點和技術裝備狀況，特制定本辦法。
第二條 遵循自愿、公開、公平、公正和擇優的原則，市級智能工廠和數字化車間每年認定一次。
第三條 蕪湖市智能工廠和數字化車間的認定和撤銷等管理工作由市經信局負責；各縣（市）、區經信部門負責所轄區域項目的推薦申報、指導和相關管理工作。
第二章 認定
第四條 認定條件
(一) 凡在蕪湖注冊并納稅，具有獨立法人資格和健全財務管理機構的工業企業，具有較好經營業績。
(二) 企業編制了信息化發展規劃，制定信息化工作制度，建立了信息化組織實施機構，擁有穩定的信息化管理團隊。信息化建設經費納入了本單位年度經費預算，企業信息化投入占固定資產投入比重逐年上升。針對企業員工，制定具體信息化培訓方案，并有效實施。
(三) 企業信息系統以應用為導向，在“離散型智能制造”、“流程型智能制造”、“網絡協同制造”、“大規模個性化定制”和“遠程運維服務”等方面，持續改進，在本地區或行業中具有一定的典型性、代表性，以及示范和推廣效應。
第五條 認定標準
依據智能制造“離散型智能制造”、“流程型智能制造”、“網絡協同制造”、“大規模個性化定制”和“遠程運維服務”五種模式的關鍵要素綜合評定。評分細則參考附件1(《智能制造新模式關鍵要素及評分細則》)。
第三章 認定程序
第六條 組織申報。由縣（市）、區經信部門組織轄區內企業申報，對企業上報的材料進行初審，出具推薦意見，加蓋公章后匯總上報市經信局，推薦文件一份，企業申報材料提交電子版和光盤一份。
第七條 評審認定。市經信局受理并進行形式審查，組織專家對初審合格的單位進行評審，提出預選名單，并向社會公示，公示期5個工作日。市經信局根據專家意見和公示收集的反饋意見審批認定，由市經信局發文公布。
駐市經濟和信息化局紀檢監察部門負責全程監督。
第四章 管理措施
第八條 有下列情況之一的，撤銷其蕪湖市智能工廠和數字化車間稱號：
（一）所在企業被依法終止的；
（二）弄虛作假、違反相關規定或有其它違法行為的。
第九條 因第八條第（二）項原因被撤銷蕪湖市智能工廠和數字化車間稱號的，不再受理其認定申請。
第十條 蕪湖市智能工廠和數字化車間發生更名、重組等重大調整的，應經縣（市）區經信部門報市經信局申請更名。
第五章 獎懲
第十一條 主管部門應對工業企業開展智能制造加強指導，采取政府購買服務等方式，組織第三方服務機構開展企業智能制造發展水平診斷，提升企業兩化融合水平。
第十二條 上報省級智能工廠、數字化車間原則上從市智能工廠和數字化車間中推薦；對每年新認定的智能工廠和數字化車間按當年市級新型工業化政策給予獎補。鼓勵各縣（市）區對新認定智能工廠和數字化車間給予支持。
第六章 附 則
第十三條 本辦法由蕪湖市經濟和信息化局負責解釋。
第十四條 本辦法自之日起施行。
附件: 1、智能制造新模式關鍵要素及評分細則
2、蕪湖市智能工廠申報書
3、蕪湖市數字化化車間申報書
4、項目內容具體要求
附件1
智能制造新模式關鍵要素及評分細則
項目總得分由基本要素分、附加功能要素分和績效分三部分構成，即
總分=基本要素分(≤60分)+附加功能要素分(≤30分)+績效分(≤10分)。
根據項目的技術特征，從“離散型智能制造”、“流程型智能制造”、“網絡協同制造”、“大規模個性化定制”和“遠程運維服務”五種模式中選擇一種，將各分項得分填入附表1，評定項目總分。
其中，基本要素屬于單選項，即只能從多個基本要素選項中選擇一項；附加功能要素屬于多選項，附加功能要素得分為多個選項得分之和；績效分參照附表1下方的評分細則。
1.離散型智能制造模式(M1)
1.1 基本要素(單選項)
(1) 智能單元(M1-A.1)。制造單元配備了數控機床、工業機器人、傳感器和控制裝備等數字化設備，通過網絡實現設備間數據交換和共享。制造單元內各設備能夠協同工作，具備故障自診斷等功能。【30分】
(2) 智能生產線(M1-A.2)。在智能單元基礎上，建立了物料自動輸送系統；通過網絡實現設備間數據交換和共享，具備數據自動采集、保存和分析功能。智能生產線各設備能夠協同工作，具備故障自診斷功能。【40分】
(3) 智能車間(M1-A.3)。在智能生產線基礎上，建立了制造執行系統(MES)，實現計劃、調度、質量、設備、生產、能效全過程閉環管理。【50分】
(4) 智能工廠(M1-A.4)。在智能車間基礎上，建立了企業資源計劃系統(ERP)，實現供應鏈、物流和成本等企業經營管理的優化。【60分】
1.2 附加功能要素(多選項)
(1) 產品(工藝)管理(M1-B.1)。應用三維數字化技術開發產品，建立了產品數據管理系統(PDM)，實現產品圖紙文件電子化，以及圖紙文件集成管理；或應用三維數字化技術設計工藝，建立了工藝集成管理系統，工藝流程及布局均已建立數字化模型，并進行模擬仿真，實現規劃、生產和運營全流程數字化管理。【10分】
(2) 可視化管理(M1-B.2)。建立了生產過程數據采集和分析系統，充分采集生產進度，現場操作，質量檢驗，設備狀態，物料傳送等生產現場數據，并與制造執行系統(MES)和企業資源計劃系統(ERP)的高效協同與集成，采用大數據技術，提高生產管理精細化和智能決策水平。【10分】
(3) 信息安全(M1-B.3)。建有工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。【10分】
2. 流程型智能制造模式(M2)
2.1基本要素(單選項)
(1) 實時數據庫(M2-A.1)。采用先進控制系統，工廠自控投用率達到90%以上。建立了實時數據庫平臺，并與過程控制、生產管理系統實現互通集成。【40分】
(2) 生產流程模型化(M2-A.2)。在先進控制系統的基礎上，工藝流程建立了數字化模型，具備模擬仿真和工藝優化功能，實現生產流程數據可視化。【50分】
(3) 決策智能化(M2-A.3)。在生產流程模型化和可視化基礎上，建立了制造執行系統(MES)和企業資源計劃系統(ERP)，實現過程量化管理，成本和質量動態跟蹤，從原材料到產成品的一體化協同優化，以及企業經營、管理和決策的智能優化。【60分】
2.2附加功能要素(多選項)
(1) 運行過程動態優化(M2-B.1)。建立數據采集和監控系統，生產工藝數據自采率達到90%以上，物流、能流、物性和資產全流程監控與高度集成，制造和管理信息全程透明、共享，運行過程動態優化。【10分】
(2) 風險自動監控(M2-B.2)。對于存在較高安全風險和污染排放的項目，實現有毒有害物質排放和危險源的自動檢測與監控；安全生產全方位監控，建立在線應急指揮聯動系統。【10分】
(3) 信息安全(M2-B.3)。建立了工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。【10分】
3. 網絡協同制造模式(M3)
3.1基本要素(單選項)
(1) 協同平臺(M3-A.1)。建立了網絡化協同開發或云制造平臺，具有完善的體系架構和運行規則。【40分】
(2) 協同制造(M3-A.2)。借助協同平臺，面向制造需求和社會制造資源，在企業內實現制造資源彈性配置，以及網絡化協同制造。【50分】
(3) 企業間協同(M3-A.3)。借助協同平臺，圍繞重點產品，采用并行工程，實現異地設計、研發、測試、人力資源統籌與協同；【60分】
3.2附加功能要素(多選項)
(1) 產品溯源(M3-B.1)。利用工業云、工業大數據、工業互聯網標識解析等技術，建立了圍繞全生產鏈協同共享的產品溯源體系，實現產品生產制造與運維服務等環節的信息溯源服務。【10分】
(2) 管理框架動態重組(M3-B.2)。信息、資源高效統籌、異地共享，研發、生產、測試等環節跨區域協同，企業生產組織管理架構實現敏捷響應、動態重組。【10分】
(3) 信息安全(M3-B.3)。建立了工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。【10分】
4. 大規模個性化定制模式(M4)
4.1基本要素(單選項)
(1) 差異化定制(M4-A.1)。借助電子商務平臺，建立了差異化產品數據庫，采用模塊化設計，通過差異化的定制參數，組合形成個性化產品。【40分】
(2) 個性化定制(M4-A.2)。借助電子商務平臺，應用大數據技術對用戶的個性化需求特征進行挖掘，建立了個性化產品數據庫，實現個性化產品開發和銷售。【50分】
(3) 定制服務平臺(M4-A.3)。建立工業互聯網個性化定制服務平臺，通過定制參數選擇、三維數字建模、虛擬現實或增強現實等方式，實現與用戶深度交互，快速生成產品定制方案。【60分】
4.2附加功能要素(多選項)
(1) 數據驅動(M4-B.1)。建立了基于數據驅動研發、設計、生產、營銷、供應鏈管理和服務體系，快速和低成本滿足用戶個性化需求。【10分】
(2) 資源協同(M4-B.2)。建立了資源管理系統(ERP)、客戶管理系統(CRM)和供應商管理系統(SRM)，網絡定制平臺與企業研發設計、計劃排產、柔性制造、營銷管理、供應鏈管理、物流配送和售后服務等高度協同與集成。【10分】
(3) 信息安全(M4-B.3)。建立了工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。【10分】
5.遠程運維服務模式(M5)
5.1基本要素(單選項)
(1) 云服務平臺(M5-A.1)。建立了云服務平臺，具有多通道并行接入能力，對裝備(產品)運行數據和用戶數據遠程自動采集，并建模分析。【40分】
(2) 數據處理(M5-A.2)。借助云服務平臺，有效篩選、梳理、存儲與管理裝備(產品)上傳的數據，采取數據挖掘等技術，自動生成裝備(產品)運行狀態報告，并推送至用戶端。【50分】
(3) 增值服務(M5-A.3)。建立了專家庫和專家咨詢系統，提供在線檢測、故障預警、故障診斷與修復，以及預測性維護、運行優化和遠程升級等服務，為智能裝備(產品)遠程診斷和運行維護提供決策支持。【60分】
5.2附加功能要素(多選項)
(1) 遠程操控(M5-B.1)。借助云服務平臺，遠程監控設備狀態、作業操作和環境狀況，遠程下達操作指令，調整設備運行參數，具備接管用戶端大部分現場操作的功能。【10分】
(2) 協同與集成(M5-B.2)。建立了產品全生命周期管理系統(PLM)，客戶關系管理系統(CRM)，云服務平臺與產品研發管理系統高度協同與集成。【10分】
(3) 信息安全(M5-B.3)。建立了信息安全管理制度，具備信息安全防護能力。【10分】
表1 智能制造新模式評分表
單位
名稱
項目
名稱
模式類別
編號
模式
得分
離散型
M1
流程型
M2
網絡協同
M3
大規模定制
M4
遠程運維服務
M5
基本
要素
得分
(單選)
附加功能要素
得分
(多選)
績效
得分
總分
績效評分參考細則：
(1) 生產效率提高20%以上【5分】；生產效率提高不到20%，酌情給分。
(2) 運營成本降低10%以上【5分】；運營成本降低不到10%，酌情給分。
(3) 產品升級周期縮短30%以上【5分】；產品升級周期縮短不到30%，酌情給分。
(4) 產品不良品率降低5%以上【5分】；產品不良品率降低不到5%，酌情給分。
(5) 單位產值能耗降低5%以上【5分】；單位產值能耗降低不到5%，酌情給分。
(6) 替代惡劣或危險環境下的人工操作【5分】。
績效分等于(1)至(6)分項得分之和；總分超過10分，按10分計。
附件2
蕪湖市智能工廠申報書
申報單位（ 蓋 章 ）
智 能 工 廠 名 稱
智 能 工 廠 地 址
申 報 日 期
蕪湖市經濟和信息化局編制
一、企業和智能工廠基本信息
（一）企業基本信息
企業名稱
機構代碼
成立時間
單位地址
聯系人
姓名
電話
職務
手機
傳真
企業負責人
姓名
職務和職稱
電話
近三年主要經濟指標
20 年
20 年
20 年
總資產（萬元）
總負債（萬元）
主營業務收入（萬元）
利潤（萬元）
稅金（萬元）
企
業
簡
介
（發展歷程、主營業務、市場開拓等方面的特點，400字左右）
（二）智能工廠基本信息
智能制造模式
離散型智能制造模式 流程型智能制造模式
網絡協同制造模式 大規模個性化定制模式
遠程運維服務模式
項目名稱
項目地址
起止日期
項目投資（萬元）
項
目
簡
述
（對項目的智能化特征進行簡要描述， 400字左右。）
申報
單位
真實
性承
諾
我單位申報的所有材料，均真實、完整，如有不實，愿承擔相應的責任。
法定代表人簽章：
公章：
年 月 日
縣（市）、區經信局初審及推薦
意見
推薦單位（公章）
年 月 日
二、智能工廠基本情況
（一）項目概述
（二）項目實施的先進性（與項目實施前的效果比較，與國內外先進水平的比較，目標產品市場前景分析。）
三、項目實施現狀（此部分具體編寫要點見附4，如申報多個模式試點示范，需分別描述。）
四、示范作用（突出對典型行業和區域內開展同類業務的可復制性和示范價值。）
五、相關附件
1、企業營業執照復印件；
2、企業上年經會計師事務所審計的財務審計報告原件復印件，包括審計報告正文（含會計師事務所蓋章和注冊會計師簽字）、財務報表（資產負債表、利潤表或損益表、現金流量表）、報表附注；
3、企業智能制造關鍵技術裝備、軟件的清單及品牌、供應商和發票復印件；
4、企業智能制造方面取得的專利；
5、能夠證明滿足智能工廠的基本條件的其他文件資料。另附能夠突出反映企業智能工廠建設成效的視頻資料（清晰度不低于1080P，時長5分鐘左右，并配以說明性旁白）或電子照片（大小不低于5M，像素不低于800萬，張數不少于10張，并附照片說明性文字）。
(填報格式說明：請用A4幅面編輯，正文字體為4號仿宋體，1.5倍行距。一級標題3號黑體，二級標題3號楷體。)
附件3
蕪湖市數字化車間申報書
申 報 單 位（蓋章）
數 字 化 車 間 名 稱
數 字 化 車 間 地 址
申 報 日 期
蕪湖市經濟和信息化局編制
蕪湖市數字化車間申請表
企業基本信息
企業名稱
所屬行業
（按國民經濟行業分類具體到中類，如：制造業-化學纖維制造業-纖維素纖維原料及纖維制造）
所屬地區
填寫格式： xx縣（市、區）
組織機構代碼
成立時間
詳細地址
聯系人
姓名
電話
職務
手機
傳真
上年末總資產（萬元）
上年末資產負債率（%）
上年末信用等級
上年銷售（萬元）
上年稅金（萬元）
上年利潤（萬元）
企業簡介
（發展歷程、主營業務、市場銷售等方面基本情況，限400字）
車間
基本
信息
車間名稱
車間智能化改造完成投資（萬元）
車間建設開始時間
xx年xx月
車間建設完成時間
xx年xx月
車間生產產品及產量
車間上年度產出（萬元）
車間內全部設備臺套（產線）數
其中工業機器人數量
車間總體描述
（從車間智能裝備應用及聯網、生產過程實時調度、物料配送自動化、產品信息可追溯、環境與資源能源消耗智能監控、設計與生產聯動協同、售后服務智能化等方面，對擬申報示范數字化車間的智能化情況進行簡要描述，不超過500字。）
車間
基本
信息
智能裝備廣泛應用
車間內自動化、智能化設備臺套（產線）數
車間內自動化、智能化設備占全部設備比重（%)
車間設備實現聯網
車間內自動化、智能化設備聯網數
車間內自動化、智能化設備聯網數占自動化、智能化設備總數的比重（%）
生產過程實現實時調度
生產設備運行狀態監控情況
（請簡要說明生產設備運行狀態實時監控、故障自動報警和診斷分析的情況）
（請簡要說明關鍵設備自動調試修復的情況）
生產數據采集分析情況
（請簡要說明車間作業計劃生成情況）
（請簡要說明生產制造過程中物料投放、產品產出數據采集、傳送情況）
（請簡要說明生產制造過程根據產品生產計劃實時調整的情況）
物料配送實現自動化
自動識別技術設施、自動物流設備使用情況
（請簡要說明生產過程采用自動識別技術設施的情況）
（請簡要說明車間物流自動挑選、實時配送和自動輸送情況）
產品信息實現可追溯
關鍵工序智能化質量檢測設備使用情況
（請簡要說明產品質量在線自動檢測、報警情況）
（請簡要說明產品質量自動診斷分析和處理情況）
產品信息管理情況
（請簡要說明采用智能化技術設備實時記錄產品信息的情況）
（請簡要說明產品采用批號/批次/序列號管理的情況）
數字化車間建設前后經濟、社會效益情況
數字化車間建設前后經濟、社會效益情況總體描述
（從產出水平、生產效率、產品質量、綠色制造、安全生產、服務型制造等方面，對擬申報示范數字化車間建設前后情況進行對比分析，并說明目前在行業內所處水平）
數字化車間建設前后經濟效益情況
建設完成前的企業年銷售（萬元）
建設完成后的企業年銷售（萬元）
建設完成前的企業年利潤（萬元）
建設完成后的企業年利潤（萬元）
建設完成前的企業年稅金（萬元）
建設完成后的企業年稅金（萬元）
車間人數情況
建設完成前車間人數
建設完成后車間人數
生產效率提升情況
建設完成前每人每天產出水平（元/人/天）
建設完成后每人每天產出水平（元/人/天）
產品質量提升情況
建設完成前產品合格率（%）
建設完成后產品合格率（%）
建設完成前優良品率（%）
建設完成后優良品率（%）
申報
單位
真實
性承
諾
我單位申報的所有材料，均真實、完整，如有不實，愿承擔相應的責任。
法定代表人簽章：
公章：
年 月 日
縣（市）、區
經信局初
審及推薦
意見
推薦單位（公章）
年 月 日
一、企業情況概述
（一）申報單位概況：成立時間、發展歷程、資本性質、組織結構、財務狀況、經營情況等；
（二）技術水平：研發隊伍、科研成果、知識產權、提供技術支持和服務的能力和條件等情況；
（三）行業優勢：在相關行業、區域以及智能制造方面已具備的技術優勢、服務優勢，已有的智能制造基礎和取得的經濟、社會效益。
二、數字化車間情況概述
（一）企業建設數字化車間的目的和意義
（二）企業建設數字化車間的目標和任務
（三）當前國內外同行業數字化車間建設情況
（四）車間智能化改造實施前后社會、經濟、環境效益對比，在提升智能制造水平、提高產品質量、促進安全生產、實現綠色發展等方面取得的經濟和社會效益分析；（著重介紹，盡可能列出數據、圖片或視頻資料）
（五）數字化車間對引領行業轉型升級的示范點、創新點；
三、數字化車間具體情況介紹
（一）智能裝備應用情況。車間內應用的自動化生產線、機器人等自動化、智能化生產、試驗、檢測等設備情況，包括臺套（產線）數、占車間設備臺套（產線）數比例以及設備的具體功能及性能指標等。
（二）車間設備聯網情況。車間采用現場總線、以太網、物聯網和分布式控制系統等信息技術和控制系統，建立車間級工業互聯網的情況，車間內生產設備聯網數，占智能化、自動化設備總量的比例。請提供車間信息通信系統與網絡結構圖，對架構進行說明；提供實現系統、裝備、零部件以及人員之間信息互聯互通和有效集成的方案；詳細描述企業信息安全保障的情況。
（三）生產過程實時調度情況。生產設備運行狀態實時監控、故障報警和診斷分析情況，生產任務指揮調度、車間作業計劃生成情況。請提供制造執行系統的架構，描述與生產直接相關的子系統的功能；描述制造執行系統（MES）與企業資源計劃管理系統（ERP）集成的技術方案。
（四）物料配送自動化情況。生產過程采用二維碼、條形碼、電子標簽、移動掃描終端等自動識別技術設施的情況。請提供物流信息化系統的整體架構圖；物流設施及設備的清單；描述物流系統的自動化、柔性化和網絡化特征。請描述電子單證、無線射頻識別等物聯網技術的應用情況。請提供物流信息鏈軟硬件系統架構圖、信息集成圖；描述多種運輸方式的聯動方式及效果；提供物流過程可視化、可追溯管理的實施方案；描述定制化增值服務的類別和相應的實施方案。
（五）產品信息可追溯情況。產品質量在線自動檢測、報警和診斷分析情況；在原輔料供應、生產管理、倉儲物流等環節采用智能化技術設備實時記錄產品信息情況。
四、相關附件
（一）企業營業執照復印件；
（二）企業上年經會計師事務所審計的財務審計報告原件復印件，包括審計報告正文（含會計師事務所蓋章和注冊會計師簽字）、財務報表（資產負債表、利潤表或損益表、現金流量表）、報表附注；
（三）車間內智能設備、控制系統、軟件的購置發票清單及發票復印件；
（四）其他相關文件。另附能夠突出反映企業數字化車間建設成效的視頻資料（清晰度不低于1080P，時長5分鐘左右，并配以說明性旁白）或電子照片（大小不低于5M，像素不低于800萬，張數不少于10張，并附照片說明性文字）。
(填報格式說明：請用A4幅面編輯，正文字體為4號仿宋體，1.5倍行距。一級標題3號黑體，二級標題3號楷體。)
附件4： 項目內容具體要求
模式一：離散型智能制造試點示范項目
1、項目系統模型建立與運行情況
請分別提供車間/工廠總體設計模型、工程設計模型、工藝流程及布局模型的架構及說明；提供上述系統模型模擬仿真的情況。
2、先進設計技術應用和產品數據管理系統(PDM)建設情況
請描述數字化三維設計與工藝技術的應用情況，以及通過物理檢測與試驗進行驗證和優化的情況；提品數據管理系統(PDM)的整體架構圖，描述其主要功能。
3、關鍵技術裝備應用情況
請提供高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等關鍵技術裝備的應用與集成情況。
4、生產過程數據采集與分析系統建設情況
請提供生產過程數據采集與分析系統的整體架構及功能描述。
5、制造執行系統(MES)與企業資源計劃系統(ERP)建設情況
請提供制造執行系統(MES)的架構，描述其主要子系統的功能；提供企業資源計劃系統(ERP)架構，并描述其主要子系統的功能。
6、工廠內部網絡架構建設及信息集成情況
請提供工廠內部工業通信網絡結構圖，并對架構進行說明；提供制造執行系統(MES)與企業資源計劃系統(ERP)實現信息集成的技術方案及運行情況；提供全生命周期產品信息統一平臺的架構，說明其運行情況。
7、信息安全保障情況
請描述項目的信息安全管理制度、技術防護體系和功能安全保護系統的建設及運行情況。
模式二：流程型智能制造試點示范項目
1、項目系統模型建立與運行情況
請分別提供工廠總體設計模型、工程設計模型、工藝流程及布局模型的架構及說明，并提供上述系統模型模擬仿真的情況。
2、數據采集與監控系統建設情況
請提供數據采集與監控系統架構圖、系統建設和運行情況；描述現場數據采集與分析情況。
3、先進控制系統建設情況
請提供先進控制系統架構圖、系統建設情況；描述關鍵環節實現自動控制與在線優化的總體情況。
4、制造執行系統(MES)和企業資源計劃系統(ERP)建設情況
請提供制造執行系統(MES)的架構，并描述其主要子系統的功能；提供企業資源計劃系統(ERP)架構，及其主要子系統的功能。
5、健康安全環境監控情況
對于存在較高安全風險和污染排放的項目，請提供有害物質排放和危險源的自動檢測與監控情況，安全生產的監控情況，描述在線應急指揮系統主要功能及運行情況。
6、工廠內部網絡架構建設情況
請提供項目的信息通信與網絡系統的架構，并對架構進行描述；描述數據采集與監控系統與制造執行系統(MES)實現信息集成的技術方案；描述制造執行系統(MES)與企業資源計劃系統(ERP)實現信息集成的技術方案；提供全生命周期數據統一平臺的架構，說明其建設和運行情況。
7、信息安全保障情況
請描述項目的信息安全管理制度、技術防護體系和功能安全保護系統的建設情況。
模式三：網絡協同制造試點示范項目
1. 網絡化制造資源協同平臺建設情況
請提供網絡化制造資源協同平臺的軟硬件系統架構圖(包括技術架構、邏輯架構等)和運行規則；說明各協同企業的信息系統與該平臺對接方式。
2. 開展協同開發的情況
請描述跨企業、跨部門開展協同開發的業務流程，以及異地資源的統籌和協同情況。
3. 開展協同制造的情況
請描述基于網絡化制造資源協同平臺所提供的制造服務和資源，企業間、部門間的典型應用場景。
4. 產品溯源體系建設情況
請提品溯源體系的建設情況，描述主要環節信息溯源服務開展情況。
5. 制造服務和資源的動態分析和柔性配置情況
請描述企業制造資源協同平臺實現對制造需求和社會化制造資源的動態分析和柔性配置功能。
6. 信息安全保障情況
請描述項目的信息安全管理制度和技術防護體系建設及運行情況。
模式四：大規模個性化定制試點示范項目
1. 產品采用模塊化設計的情況
請提供可定制產品的品類、各品類可定制的參數、定制服務模式、用戶定制流程、企業個性化制造流程。
2. 個性化定制服務平臺的建設情況
請提供個性化定制平臺的軟硬件系統架構圖，包括技術架構、邏輯架構等，描述與用戶的交互方式等功能。
3. 個性化產品數據庫的建設情況
請提供個性化產品數據庫的建設情況，描述對用戶個性化需求數據的挖掘和分析的情況。
4. 個性化定制平臺與相關系統集成情況
請提供個性化定制平臺與企業設計、生產、營銷、供應鏈管理、物流配送、客戶服務等數字化制造系統的協同與集成情況。
模式五：遠程運維服務試點示范項目
1. 智能裝備/產品的數據采集、通信和遠程控制功能
請描述智能裝備/產品的數據采集、通信和遠程控制功能，及所采用的技術方案、數據接口格式。
2. 遠程運維服務平臺建設及運行情況
請提供遠程運維服務平臺的系統架構(包括技術架構、邏輯架構等)和詳細功能；描述基于遠程運維服務平臺提供的具體增值服務，以及各種增值服務的業務流程和實施方案。
3. 遠程運維服務平臺與相關系統集成情況
請提供遠程運維服務平臺與產品全生命周期管理系統(PLM)、客戶關系管理系統(CRM)、產品研發管理系統的集成方案。
4. 專家庫和專家咨詢系統建設情況
請描述專家庫、專家咨詢系統的系統架構、主要功能、運行情況。
（1.神華國能集團有限公司科技信息環保部，中國 北京 100033；2.神華國能寧夏煤電有限公司，寧夏 銀川 750409；
3.航天神潔〈寧夏〉環保科技有限公司，寧夏 銀川 750001；4.北京信息控制研究所，中國 北京 100048）
【摘 要】分析了數字化電廠的定義、特點和體系結構，明確了傳統電廠向數字化電廠發展需建設的內容，闡述了傳統電廠數字化建設面臨的問題和建設方法，其中建設方法包括生產運行數字化、生產管理及經營決策的數字化，提出傳統電廠數字化建設需分階段實現的設想，重點介紹了分散控制系統（DCS）一體化建設，并給出了兩個電廠DCS改造的成功案例。
關鍵詞 數字化電廠；DCS改造；廠級DCS
作者簡介：韓平，神華國能集團有限公司科技信息環保部，高級工程師，從事火力發電集團科技信息環保管理工作。
0 引言
對于已建成并運營了一定年限的火力發電廠（稱為傳統電廠），為了提高其發電效率、降低發電成本，需要運用系統論方法，把電廠的數字化建設進行逐層剖析，從整體出發進行設計，使電廠數字化建設全面有序展開，提升整個電廠運營效率。
1 數字化電廠的概念
數字化電廠的定義大致可分為兩類：一類是狹義的、淺層次的、初級的，即認為數字化電廠就是指電廠生產，乃至管理的數字化，只要電廠監控系統(包括現場儀表)和管理系統的各個層面都實現了數字化，就認為建成了數字化電廠；而另一類是廣義的、深層次的、高級的，即認為數字化電廠包括電廠設計、建設、營運、管理等電廠全生存周期各個過程的數字化，重要的是應建立有電廠的數字模型，并充分利用系統集成、專家系統、虛擬現實等現代信息處理和管理決策技術，實現電廠管控真正意義上的信息化、智能化，最大限度地達到電廠安全、高效、環保的運行狀態。實際上，后一種定義更為全面、系統，也與國際上主流的數字化工廠觀點相吻合。[1]
從電廠生存周期全過程綜合來看，電廠的數字化不僅體現在建立有相應的數字化電廠模型，而且也應包括在其各個生存過程的數字化，即電廠規劃和設計的數字化、電廠建設的數字化、電廠運行的數字化、電廠運營管理的數字化等各個層面，如此才可稱得上是全面的數字化電廠。
2 數字化電廠體系結構
通過對發電企業管控一體化模型的研究并結合火力發電廠的特征，將數字化電廠分為四個層次、四個支持系統的數字化電廠層次結構模型。數字化電廠的結構模型如圖1所示。[2]
四個層次分別是：現場設備層、廠級監控層、生產管理層、經營決策層。
四個支持系統分別是：數據庫支持系統、計算機網絡支持系統、三維模型支持系統、電廠標識系統KKS。
3 傳統電廠數字化建設面臨的問題
3.1 傳統的設計模式與數字化設計的要求相差很遠
由于傳統的設計機制沒有針對數字化電廠的特點進行提升和變革，加之由于設計人員的設計理念還局限于傳統電廠的設計,沒有深入理解數字化電廠的特點，造成數字化電廠設計的目的僅僅是數據共享和實時可查。由于采用的應用軟件平臺不同,缺乏規范統一性,使大量的有用信息無法真正共享,造成資源浪費。[5]
3.2 軟件不能合理利用盲目引進造成浪費
近幾年隨著國外設備的引進,有些電廠就像引進設備那樣來引進軟件,沒有對整個電廠的信息系統進行總體規劃,使數據傳遞不暢,結果使引進的軟件不能發揮應有的作用。同時由于沒有系統規劃,還造成了許多軟件功能的重復,引起數據冗余,造成浪費。
3.3 企業技術人員缺乏
國內的不少企業已經引入了國外先進的軟件,但是技術人員缺乏,不能使軟件功能最為有效的發揮成為一個不可回避的問題。
3.4 其他問題
在現在的數字化電廠中,還普遍存在系統目標不明確,系統規劃不合理,以及設計階段缺少統一的編碼等問題。
4 傳統電廠數字化建設方法
全面實現電廠數字化工作，在國內外均處于剛起步階段，對于20世紀90年代建設的傳統電廠的數字化建設，建議分階段進行，第一階段是實現生產運行數字化，包括全廠DCS一體化、智能保護及智能安防、一鍵啟停控制系統、無人值守、升壓站監控系統、智能化調度，重點是對分散控制系統（DCS）進行升級改造，建成全廠DCS一體化，也稱為廠級DCS。第二階段是生產管理與經營決策數字化。
4.1 生產運行數字化
4.1.1 廠級 DCS 的概念
廠級DCS是在各單元機組、公用、輔控系統網絡基礎上，設置一個整合統一的控制網絡平臺，它實現對廠內所有生產系統的監視和控制。在廠級DCS控制平臺上可根據實際情況引入故障診斷、智能設備狀態管理、振動分析系統、煤質在線分析、鍋爐壽命在線監測及管理等專家系統，實現高級智能監控、智能保護和智能管理任務。[3]
廠級DCS設置全功能操作員站，全能值班員可根據權限通過任一全功能操作員站實現對各機組及公用系統的監視和操作，使一人監控全廠，在技術上成為可能。同時，各單元機組及公用、輔助系統的各自正常監視和操作也不會受到影響。由于廠級DCS網的聯絡作用，在正常情況下，各單元及公用控制網絡的操作員站還能實現交叉監視和操作，便于在某些特定情況下實現運行人員與人機接口設備的資源整合。
4.1.2 DCS改造案例
1）案例1
大唐洛陽首陽山發電廠3號機組為國產300MW發電機組，于1995年10月投產運行，熱控系統主要由四部分組成，其中，主控系統為ABB公司的INFI-90控制系統；給水泵小汽輪機電液控制系統(MEH)為西屋公司的WDPF－Ⅱ控制系統；汽輪機數字電液調節系統(DEH)為日立公司的HITACHI－3000控制系統；旁路控制系統(BPC)為西門子公司的TELEPERM－ME控制系統，各系統之間采用硬接線進行數據交換。[4]
改造原因：這幾個系統采用的是上世紀80年代末DCS的設計思想，硬件龐大，功能雖然在當時比較先進，但現在已遠遠落后。四大子系統采用不同廠家的控制系統，相互獨立，接口復雜，子系統間的數據交換采用硬接線方式，數據及記錄不能自由共享，也沒有能參考的統一時間標簽，進行事故分析時極為不便。另外還有系統設備老化、硬件及軟件設備經常出現故障等原因，需對系統進行升級改造。
改造方案：取消原DEH、MEH、BPC三個子系統，整個DCS在原INFI-90系統基礎上進行一體化升級改造，采用ABB公司最新推廣的IndustrialIT Symphony系統替換原有系統，只更換非INFI-90 系統的控制電纜及原INFI-90 系統中極少數重要信號的電纜。
改造效果：經過改造實現了DCS、DEH、MEH、BPC、ETS、METS 一體化，消除了不同系統之間數據共享、時鐘同步等問題。一體化后，原本需要分別進行管理的四大子系統可統一管理，極大減輕了熱工人員的維護工作量。
2）案例2
浙江北侖發電廠的一期二臺機組分別于1991年10月和1994年11月建成投產，其控制系統采用的是美國ABB公司1984年推出的MOD-300分散控制系統，是國內較早采用DCS控制的機組之一。#1機組MOD-300分散控制系統包含機組協調控制系統(CCS)、燃燒器控制系統(BCS)、數據采集系統(DAS)、人機接口系統、數據處理系統(完成數據存儲、打印功能)、事故追憶(SOE)、SCS網關接口等子系統。
改造原因：一是系統設備明顯老化，可靠性大為降低，故障發生的頻度增大；二是備品備件購買困難，由于計算機技術迅猛發展，國外的控制系統不斷進行升級換代，老的控制系統備品備件不再生產，現在MOD-300控制系統的顯示器、網關處理器、M/A站、I/O卡件等一些備品已無處購買。
改造方案：對DCS進行徹底改造，采用上海西屋公司的OVATION系統。
改造效果：原來吹灰系統的控制由ABB公司的PLC實現，本次改造設計了DCS與吹灰PLC之間的通訊接口，通過DCS操作員站對吹灰系統進行監視和控制。OVATION系統提供了一個與MIS系統的接口，為了保證DCS的安全性，在MIS系統一側專門配備了物理隔離設備和防火墻。對集控室布局進行改造，將原來#1、#2機組獨立的集控室合二為一，即把#2機組的集控室并到#1機組來，以便于管理。
4.1.3 智能保護及智能安防
智能保護系統實現保護邏輯的智能化，提高保護信號的可靠性，增強保護系統對不同工況適應性。同時在現場設備數字化基礎上完善了設備狀態管理功能后可引入相應的專家系統實現智能事故預測預控，切實提高機組運行的可靠性，確保安全運行。
安防系統采用數字化和智能化的前端監控檢測設備，通過網絡傳輸圖像和數據，保證了監控畫面的品質，提高了信號的及時性和準確性，通過網絡互聯，實現各子系統聯動，為運行設備的安全運行及電廠的安全保衛提供保障。
4.1.4 一鍵啟停技術與應用
一鍵啟停控制系統（即：機組自啟停控制系統，簡稱APS系統）可以使機組按照規定的程序進行設備的啟停操作，不僅大大簡化了操作人員的工作，減少了出現誤操作的可能，提高了機組運行的安全可靠性，同時也縮短了機組啟動時間，提高了機組的經濟效益。
快速準確的機組啟動縮短了機組啟、停設備時間，優化的控制策略降低了啟停過程中的煤耗和油耗，提高了機組運行經濟效益。
4.1.5 無人值守及運行優化
通過光纖通訊、無線通訊等先進網絡技術的應用，實現全廠一點監控，取消了輸煤、除灰、水務、脫硫、電除塵等監控點，生產現場無人值守，大量減少了運行值班人員。
通過實施低負荷下機組運行優化措施（包括機組滑壓參數優化、機組冷端運行優化、輔機運行方式優化等），提高機組的整體效率和整體經濟效益， 對當前的節能減排工作具有重要的意義。
4.1.6 數字化的升壓站監控系統
數字化升壓站控制系統以一次設備信息數字化、二次設備網絡化和統一的信息平臺為基礎，通過采用先進的傳感器、電子、信息、通信、控制、人工智能等技術，實現升壓站設備的遠程監控、程序化自動運行控制、設備狀態檢修、運行狀態自適應、智能分析決策、網絡故障后的自動重構以及與調度中心信息的靈活交互等功能，實現一、二次設備監控的數字化、運行管理的數字化。
4.1.7 智能化調度
智能電網的發展目標在節能減排、適應新能源接入、工業化和信息化深度融合等方面提出了更高的要求。電網智能調度技術支持系統通過對電網運行數據的監視、分析與仿真，采用智能化、數字化的手段自動跟蹤電網及電廠的變化情況，從而及時準確、快速地解決電網及電廠運行過程中的各種問題。電廠作為電網智能調度的對象之一，應滿足電網調度的要求，適應電網智能化調度運行的需要。
4.2 生產管理及經營決策的數字化
圖2是某一火力發電廠電廠信息系統大的框架，每個功能模塊下有大量子模塊。
（1）通過生產和設備管理系統，加強對全廠設備的監控和管理， 加強設備的缺陷管理，提高設備維修的有效性和經濟性，延長設備使用壽命，提高設備可利用率，縮短檢修工期和降低檢修成本；
（2）通過經營管理系統，對全廠運行和管理的成本實行動態的跟蹤分析以達到降低原材料消耗，減少運行維護費用，控制生產成本的目的，并及時向領導提供輔助決策信息，幫助領導做出正確決策，以適應市場競爭的環境對領導的快速決策提出的更高的要求，同時也為競價上網和開展電子商務創造條件；
（3）通過辦公管理系統，建立一個功能完善、使用便利和高度共享的管理系統，達到提高工作效率、減少管理人員，促進管理現代化的目的；
（4）通過電廠決策支持系統，及時向領導提供輔助決策信息，幫助領導做出正確決策，以適應市場競爭的環境對領導的快速決策提出的更高的要求；
（5）建立一個基于企業級網絡和大型數據庫系統、能充分支持電廠各種應用的先進、穩定和安全的計算機運行平臺；
（6）在實時數據庫和關系數據庫數據基礎上通過數據挖掘，構建面向數據主題的電廠數據倉庫，為電廠決策支持系統和高級應用的專家系統提供數據支持。
5 結束語
對傳統電廠進行數字化升級改造是一項復雜的系統工程，需要用系統工程技術進行系統規劃、頂層設計。綜合應用計算機網絡技術、自動控制技術和信息技術、數字化電廠的三維設計技術、現場設備智能化技術，才能把傳統電廠建成技術先進的數字化電站。
參考文獻
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