中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司郭  伟 15804776233 1 3403147958

论新时代智慧工厂实现的方法策略

郭伟

（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司， 内蒙古 鄂尔多斯 017209

_）

摘要：作为现代工业经济的重要组成部分，火力发电厂积极引进智能技术、打造智慧电厂已成为必然的发展趋势。在现代信息技术的支持下，火力发电厂通过合理协调云计算、大数据、物联网、人工智能、5G通讯等智能技术，将控制信息成功反馈到智慧工厂综合信息化管理平台，以确保火力发电厂安全、稳定和良好的运行。稳步有序地促进火力发电厂的智能化改造、建成新时代智慧电厂已成为火力发电厂发展阶段的重要课题和任务。

关键词：智慧工厂；新时代工厂；方法策略

引言

新时代智慧工厂的概念包括从集中控制转变为分散式增强控制的基本模式，目标是为个性化数字产品和服务建立高度灵活的生产模型。在这种模式下，传统的行业限制将消失，各种新的活动领域和合作形式将出现；创造新价值的过程正在改变，产业链中的劳动分工将得到重组。德国学术界和工业界认为，“工业4.0”的概念是由智能制造或革命性的生产方法引发的第四次工业革命。该战略旨在通过充分利用信息和通信技术，使得网络空间虚拟系统和网络物理系统相结合，促使制造业向更智慧化的方向发展。“工业4.0”项目分为三个主要主题：一个是“智能工厂”。重点是智能生产系统和流程，以及网络化分布式生产设施的实现；第二个是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理，人机交互以及3D技术在工业生产过程中的应用。该计划将特别注重中小企业的参与，力争使中小企业具有先进的工业生产技术，成为新一代智能生产技术的用户和受益者，同时成为创造者和供应商；第三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网和服务互联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应商的效率，而需求方则可以快速获得服务配套和后勤支持。

随着“工业4.0”项目的发展，以智慧工厂为战略核心和基础的功能越来越突出。与传统工厂和传统制造执行系统中自动化设备的本质不同，智慧工厂本质上是工厂运营。对形势有规律的认识，自发形成了一种新的智慧生产经营方式。具体而言，智慧工厂需要在制造物联网的基础上通过数据分析发现工厂的运营规则，使用规则来实现智慧决策，然后将智慧决策封装为智慧服务，以及最终通过云敏捷配置实现服务协作，工厂的新产品是通过独立学习和自我适应而形成的。将传统广场改造为智慧工厂，将对中国智造有更大的推动作用。

1智慧工厂概念及优势

近年来，我国不断采取针对性的措施来促进智慧制造的发展，并为传统制造商提出了新的发展方向——智慧工厂。智慧工厂的框架下，将建立产品与制造之间的沟通桥梁，并在智慧制造的实施中发挥作用。因此，制造业的未来将是一个智慧工厂。所谓的智慧工厂是在集成了各种新兴技术和智慧系统的数字工厂的基础上建立的人性化工厂。智慧工厂提高了生产过程的可控性，减少了对生产线的人工干预，并及时准确地收集了操作数据。因此，它可以增强企业核心竞争力，提高生产效率，并合理安排生产时间。从定义可以看出，智慧工厂的实现离不开新兴技术的支持和应用。与传统的工业制造相比，智慧工厂具有多项明显的技术创新，主要包括：智能感知控制：通过智能感知技术随时随地收集工业数据；全面的互连：通过各种通信技术标准实时准确地传输收集到的数据；深度数据应用：利用云计算，大数据等相关技术，对数据进行建模、分析和优化，实现海量数据的充分挖掘和利用；创新服务模式：利用信息管理、智慧终端和平台等技术，实现传统产业的智慧化转型和产业价值提升，优化服务资源，带动产业创新^[1]。

2智慧火电厂概述

随着火力发电厂技术的发展和进步，火电厂发展也在逐步深化。火力发电厂的生产经营涉及很多内容，不仅包括日常生产经营，还包括成本核算、运行管理和办公室工作等各种内容。传统的数字技术已经很难适应火力发电厂当前生产和发展速度。通过整合智慧技术，火电厂信息平台可以有效利用智慧设备管理软件、智慧数据管理软件等内容对火电厂设备进行实时控制，并进行火电厂信息的收集和共享。随时随地的信息化数据，不仅避免了人力和物力的浪费，而且避免了使用大数据来比较该热电厂的信息与市场上其他热电厂的信息，以抓住市场机会并增强公司竞争力。数据收集还可以用作提供危机意识，确保其自身信息和数据的准确性和实时性，并在决策中优化发挥作用的手段。火力发电厂的精细化生产经营，可以提高火力发电厂的安全防御性能，确保火力发电厂的运行安全。

3智慧工厂的四大智慧特征

3.1设备智慧化

设备或仪表之类的传感器，利用智能总线技术结合智能总线仪表完成数据的采集、分析、故障预处理等工作，必须具有自我组织、自我学习和自我维护的能力，能够理解环境信息和自我信息，并能够进行分析和判断以自我计划的行为和能力。根据环境的变化做出调整行动的决策的能力是基于具有强大支持和内存支持的模型

^[2]。

3.2工厂数字化

利用机器视觉、人工智能等技术制造机器人和设备，使其具有更多智能功能，通过信息技术和自动化技术的结合，建立一个深度集成的数字工厂。智慧工厂既不像智慧系统和智慧模型一样简单，又在传统工厂中增加了形象思维，使它能够独立进行分析和判断。通过智能机器的协作，更好地发挥人类的潜能，使人与机器之间呈现平等、相互理解、相互合作的关系。人工智能承担着帮助工厂进行分析、做出判断和做出决定的任务。机器智能和人类智能可以真正地集成在一起，并且彼此协作、相互补充。

3.3虚拟现实技术

虚拟现实技术的实现也是智慧工厂实现高层人机集成的关键技术之一。虚拟现实技术基于计算机，并集成了信号处理、动画技术、智能推理、预测和模拟多媒体技术。借助各种音频、视频和传感器，虚拟显示现实生活中的各种过程和组件，从而模拟制造过程和将来的产品。它从感觉和视觉上给人完全真实的感觉，特点是根据人们的意愿和思想进行更改，与人机相结合的新一代智能界面是智能制造的重要功能。

总体来说，形成高速度传输、大数据，确保实时性能、安全性和节能变得非常关键。因此，智慧工厂是利用人工智能的关键技术集合，充分利用大数据完成智慧工厂的生产和建造。

4智慧火电厂的特点

4.1自主适应能力

自主适应能力是指火电厂中的智能设备可以有效地与火电厂的工作系统集成，并根据工作内容、工作环节和工作状态进行自我调整，并根据内部子系统的整体规划以及结构和参数的变化，独立适应火电厂工作的不同要求并达到生产目标。

4.2智慧自主完善

智慧自主完善是指在火力发电厂的运行和生产过程中，接到一定的生产指令后，通过智慧设备改变调整内容，以促进智慧内部设置的不断改进和转变。系统智慧设备可以随时随地获取信息，具有很强的唯一性和可靠性。

4.3自主修复特性

自主修复特性是指当火力发电厂的智慧生产和管理设备发生故障时，可以在不依靠其他帮助且无需人工或软件干预的情况下，对其进行独立控制和修复。快速发现系统中的矛盾和故障，并及时恢复到正常运行状态，以确保系统运行的稳定性。

4.4交互式智慧系统

交互式智慧系统是多个设备的集合，是火力发电厂的核心组件。智慧火力发电厂可以反映人与机器、系统和分支机构之间的互动，并可以有效地将互动内容转化为实际产品，并促进可视化的发展。同时，智慧系统在火电厂生产和管理中的应用，可以充分进行信息交换、资源交换和资源共享，为火电厂信息数据的管理和工作运行打下坚实的基础。

4.5智慧火电厂安全性

只有保证火力发电厂的安全，才能顺利促进各项任务的高效开展。在智慧火力发电厂的实际运行过程中，通过智能维护系统、智能状态检测系统、智能远程监控系统、智能防灾系统等多个系统的共同作用，生产温度可以及时检测火力发电厂的运行状况、空气密度和生产环境，以防止在火力发电厂的生产水平上发生灾难。另外，智慧系统可以有效降低物理和网络攻击的风险，并通过优化自身的防范能力，确保恶意攻击后及时合理的响应，在管理层面有效避免灾难的发生，使得火电厂系统更安全。

5智慧化火电厂的结构组成

5.1 智慧化火电厂基础设施建设层

任何一个重点设施的基础建设都是其内在的核心，目前我国很多火电厂都已积极开展数字化技术相关的建设，为智慧火电厂技术在智慧化火电厂应用中做好铺垫。现阶段利用FCS设备等建设智慧化火电厂，可以高效采集发电厂设备系统中的数据，实现生产设备的智慧化。另外，在线煤质或油质检测技术、激光诱导击穿光谱技术、双能y射线技术、种子活化技术等都可为火电厂智慧化基础建设提供很好的科学手段，能够切实有效的为智慧化技术建造奠定基础，促进智慧化火电厂的建设与发展^[3]。

5.2智慧化火电厂实时控制层

在火电厂工作过程中，必不可少的就是对于火电厂的实时控制，通过锅炉、汽机、辅机、DCS一体化控制系统，能够全方位、实时的对火电厂工作运行状况进行检测，保障机组的智慧优化，提前预判存在的多种危险性因素，处理好节能降耗问题，促进其长久发展，为火电厂增加收益提供保障。

5.3火电厂智慧化系统优化层

火电厂的智慧化是不断推进的，随着互联网、大数据技术的不断推进，其系统的优化更能体现火电厂的发展与进步，在其智慧化建设工作中，要切实结合企业自身发展状况，不断优化火电厂的职能管理工作，建立其内部控制系统，严格管控火电厂的生产工作。在实际生产过程中，一方面要实时检测生产系统存在的问题和当前状态，另一方面要根据算法来进行自身组织的优化，实时捕捉相关数据，通过对数据的处理，将智能生产、智能检测多种内容动态化，加入到火电厂系统优化中，利用电厂智慧化设备，提高实际效益，优化火电厂的运营情况。

5.4火电厂智慧化系统管理层

在任何企业或组织中，管理都是其正常运行的重中之重，对火电厂的运营起着决定性作用。新时代的火电厂，更应该将管理作为火电厂运营的重点，根据本厂实际情况，制定更为科学合理的生产与经营管理方法和策略，对火电厂人员进行科学的培训和指导，自上而下为火电厂的生产和经营打好基础，并积极利用互联网手段，构建实时管理系统，实现管理的科学性和实效性，切实提高管理效率。

5.5智慧化火电厂决策层

要高度重视火电厂运营和管理的战略决策和战略计划，这决定着火电厂的运营方向。在决策层中，主要包括监管考核管理等相关内容，需要各部门协同运作，切实保障智慧化建设的相关内容，运用云计算、大数据等分析火电厂自身与市场相关的实际数据，确保数据的内在联系，总结出火电厂发展趋势，通过大量数据的分析来确保自身火电厂能够跟紧时代步伐，迎接更深层次的挑战，及时解决火电厂存在的问题。

6智慧工厂技术发展趋势

在这些技术创新的基础上，智慧工厂将面临六大技术发展趋势，即终端智能，连接无处不在、计算边缘化、网络扁平化以及服务平台化和安全性增强。技术的变化和趋势带来了新的挑战，例如缺乏统一的技术标准，需要加强行业标准化；中国企业普遍缺乏工业信息化，需要加快应用推广，企业发展不平衡，没有完全成熟的经验模式或者成功模式难以复制等。面对许多技术挑战，智慧工厂需要解决许多问题：

（1）智能感知控制。通过随时随地收集工业数据来获取最关键的工业数据。在技术实现方面，可以通过各种感知控制技术解决实际问题，这些感知控制技术涉及传感器、设备识别和工业控制等技术。

（2）全面互联。所需技术包括工业以太网、短距离无线通信和低功耗工业广域网以及相关解决方案。通过数据采集和数据传输，智慧工厂的智慧核心来自数据的深度应用。这方面涉及的数据处理技术包括云计算、大数据、数据清理、数据分析、数据建模和数据存储。

（3）服务模式创新。结合信息管理、智能终端平台等技术，实现传统产业的智慧化转型。这方面涉及很多技术，其中最特殊的是安全管理技术，特别是诸如加密身份验证、防火墙和入侵检测之类的技术链接，以确保智慧工厂的整体安全性。

7火电厂智慧化转型策略

7.1 在智慧火电厂中融入互联网技术

互联网在工业化中的应用已成为当前工业发展和转型的重要手段。通过将Internet手段集成到智慧火力发电厂中，可以通过VPN手段实现数据资源共享。互联网技术的应用可以将火电厂的生产和运行状态实时传输到智慧火电厂系统终端。由于其快速的传输速度和广泛的覆盖范围，它可以不受时间和空间的限制，最大化数据传输。通过互联网的引入，即使管理人员不在现场，智能终端也可以随时随地掌握火电厂设备的运行和管理状态，并及时采取措施。同时，互联网技术的应用可以迅速收集和传输火电厂的数据和信息，为火电厂的运行奠定了技术基础。

7.2将大数据和云计算集成到智慧火力发电厂中

云计算技术可以及时对智慧火力发电厂中的数据进行分类和计算，从大量数据中挖掘出可以为火力发电厂的生产和运营服务的内容，并避免了不必要的数据，确保及时将有效信息反馈给火力发电厂的管理人员和决策者。同时，在火力发电厂的运行中，有必要将火力发电厂的运行数据存储在云备份中，依靠服务器挖掘有效数据，不仅促进了火电厂管理的标准化，实现了云计算与大数据技术的有效结合，节省了大量的人力物力；而且不需要定期维护促进智慧火力发电厂的实现，最大限度降低了企业运行成本，提高了企业经济效益。

7.3将物联网技术集成到智慧火力发电厂中

物联网是一种新型的技术内容，它是从Internet技术扩展而来的，其重点是将“事物”与“事物”连接起来。例如，在火力发电厂的生产过程中，可以将物联网技术与射频识别技术和GPS技术结合使用，以实现不同技术之间的互连，为实现技术与设备的有效结合奠定基础，为火力发电厂的运营提供良好的技术基础。另外，鉴于某些火力发电厂的数据共享能力相对较弱，许多数据和技术无法执行自身的功能。我们应该积极促进智慧电厂运行与物联网技术之间的紧密联系，并利用物联网技术增强智慧电厂的设备。不同设备和技术之间的内部信息交流在最大程度上发挥了最大作用。同时，互联网与物联网的有效融合，可以确保信息更精细地传递和流通，加强火力发电厂的信息流通，提高信息交互的质量和火力发电厂的整体管理水平。

8结束语

实现火电厂智慧化是在数字化基础上的又一重大进步，是经济社会发展的必然，也是火电厂发展和进步的重要体现。智慧火力发电厂可以实现系统的自主适应、自我完善和自我修复，不仅提高了火力发电厂生产经营的安全性，而且促进了火电厂内部设备信息之间的互动。在火力发电厂智慧化转型过程中，必须严格改善慧化内部结构的各个组成部分，并将智慧技术（如Internet、物联网、大数据、云计算、人工智能和5G通讯等）集成到火电厂的运营中，以确保火力发电厂安全可靠高效运行，使得火力发电厂各个方面的科学现代化运作，增强其综合竞争力。

参考文献

[1]余明丽.新时代下智慧工厂实现的方法策略[J].工程技术研究,2020,5(19):255-256.

[2]陈浩.试论新时代下智慧工厂实现的方法策略[J].中国新通信,2019,21(21):163.

[3]曹宇.面向智慧工厂的新工科核心能力与教学模式探索[J].无线互联科技,2020,17(04):107-108.

收稿日期： ；修订日期：

作者简介：郭 伟（1981-），男，陕西府谷县人，本科，高级工程师，从事火电厂设备及仪表管理工作。