大型水泥集團企業生產信息化平臺建設及應用

王真，王秋富

1 前言

1.1 水泥企業信息化發展現狀

隨著我國水泥工業的快速發展及市場競爭的不斷加劇，越來越多的水泥企業開始重視信息化建設工作。很多大型水泥集團企業投入了大量資金用于信息化平臺的建設，通過引入先進信息技術，如，云計算、大數據、人工智能等，實現了生產、銷售、庫存、采購等業務的數字化管理；通過建立統一的數據管理平臺，實現了數據的標準化與規范化，能夠實時分析市場價格、銷售數據、生產數據等信息，輔助企業做出更準確的決策；通過引入能源管理系統，實現了對能源的實時監測與控制，能夠及時發現并有效解決能源浪費問題，降低了能源消耗和成本[1]。然而，目前國內外水泥行業尚未形成一個被廣泛認可的集團級信息管理控制系統。各分項管理系統，如，生產管理、能源管理、設備管理和質量管理等系統，仍處于信息孤島的狀態，如何統籌規劃、合理運用上述信息系統，已成為各大型水泥集團信息化發展的重要突破口[2]。

1.2 存在的問題

目前，雖然許多水泥企業已開始實施了信息化轉型，但仍存在信息化程度不高、數據標準及數據管理不統一、市場營銷能力不足、生產效率較低等問題。一些水泥企業尚未實現生產、銷售、庫存、采購等業務的信息化管理，導致業務流程不順暢，管理效率低；各業務部門數據標準不統一，數據難以互通，易形成信息孤島且數據利用率低；缺乏有效的市場營銷手段，難以實現產銷平衡；缺乏智能化生產手段，生產效率低，人工成本高，經濟效益不佳[3]。

為有效解決水泥企業在信息化發展過程中存在的問題，進一步提高信息化水平，亟需加強水泥企業的信息化基礎建設，建立統一的數據標準和信息化平臺，以推動水泥企業的信息化轉型、網絡化協同及智能化變革。

1.3 解決方案

某水泥集團通過與中才邦業協同創新、統籌推進，在信息化與智能化方面取得了長足進步。該水泥集團企業生產信息化平臺以工藝、裝備為核心，以數據為基礎，以區域生產信息化平臺、智能工廠為載體，采用私有云、虛擬化、大數據及容器化等前沿技術，結合物聯網和網絡通訊技術，構建了一個集數據模型、業務模型、組態工具、數據接口于一體的動態優化、安全高效、綠色低碳的智能化系統。同時，采取SAAS（Software-as-a-Servive，軟件即服務）模式，為集團企業提供靈活的平臺服務。相較于傳統的本地化部署，平臺私有云部署可節省成員企業70%的硬件與人力成本?，F對該水泥集團企業生產信息化平臺建設情況作簡要介紹，供業內企業參考。

2 集團企業生產信息化平臺建設內容

2.1 企業生產信息化平臺架構

企業生產信息化平臺架構如圖1 所示。該水泥集團在“業務中臺與數據中臺”平臺架構上，采用云原生開發邏輯，建立了基于大數據框架、流批一體引擎、數據中臺為核心的平臺底座，可滿足各類業務系統所需的數據應用。業務中臺實現了集團到成員企業的“穿透式”監管，形成了統一的生產數字“底表”，報表統計過程實現了無人化、無紙化。

圖1 企業生產信息化平臺架構

2.2 企業生產信息化平臺網絡架構

企業生產信息化平臺網絡架構如圖2 所示。企業生產信息化平臺網絡的外層第一道防護為設置WAF 應用防火墻（WEB 應用防護系統），下一代防火墻組成第二道防護網，根據預定的安全規則，監視和控制傳入和傳出的網絡流量；通過加載防火墻IPS（入侵防御）系統、AV（防病毒）系統，檢測、識別、分析、攔截網絡中的可疑流量，建立內網和外網之間的安全機制。在內網中，設置核心三層交換機，通過VLAN 控制和管理不同網絡之間訪問策略，實現各層網絡間的邏輯隔離。區域公司和生產企業間的網絡通訊，通過IPSEC實現端到端的網絡加密通道，進行數據交互。

圖2 企業生產信息化平臺網絡架構

2.3 企業生產信息化平臺應用效果

該水泥集團企業生產信息化平臺在應用中逐步完善，形成了集數據標準化、報表自動化、功能移動化、應用全云化、平臺建設生態化、平臺數據服務化、管理一體化與網絡安全建設、運維體系建設一站式服務的創新模式，達到了預期效果。

各成員企業生產過程數據達到秒級實時采集、上云、清洗、計算并多維度存儲，共計約70 000余個數據采集點位。各成員企業生產過程數據涵蓋生產報表、環保報表、能耗報表、庫存報表，涵蓋大區所需的經營分析報表、企業對標、精益生產、違規行為報表等，共計7大類906張報表。

為方便移動化辦公需求，集團生產信息化平臺所有功能均可實現APP 端和微信小程序端的應用一體化。應用效果具體如下：

2.3.1 數據標準化

邊緣端生產數據通過數據采集器接入到區域信息化平臺，實現了數據采集鏈路標準化；根據示范線生產實際提煉出一套標準標簽體系，提升了數據治理的能力；根據數據管理要求，統一核心數據指標計算周期及計算公式，實現了數據計算標準化；統一存儲采集數據，并對標準化處理后的數據建立統一數據底表，實現了數據的同源復用；提供統一的數據訪問接口，規范數據應用，建立了標準化數據應用體系。

2.3.2 報表自動化

信息化平臺報表數據源采用數據中臺治理后的標準化數據，可實現報表數據的自動計算、自動聚合、自動匯總；優化了報表功能，實現了單元格填報權限控制；人工填報數據參照示范生產線，實現了報表的全自動填報。

2.3.3 功能移動化

信息化平臺APP 端功能與WEB 端功能同步，大區模塊與單廠模塊功能全部移動化；搭建了統一的消息推送平臺，實現了消息及時發布推送功能；搭建了數智微信小程序，實現了工作臺指標總覽、窯運行情況、窯運行指標、停機信息實時監控及趨勢查看，大區報表、單廠報表上報更新等功能；實現了微信端推送生產線開停機消息、環保標簽預警，關聯小程序查看查詢趨勢。

2.3.4 應用全云化

信息化平臺基于超融合私有云架構統一部署，平臺所有功能應用均已上云，集中部署方式可大幅減少區域公司軟硬件投資；平臺采用邊緣數據采集和區域私有云協同模式，相比傳統本地化部署方式，可縮短50%的實施周期，快速實現功能上線；平臺私有云部署、數據采集的標準化處理及“賬套式”業務功能的快速復用，可實現新增生產線業務數據快速接入，快速上線投用。

2.3.5 平臺建設生態化

初步建立了區域生產信息化平臺生態體系，運用中臺低代碼能力，可快速構建各類標準化和個性化定制開發業務功能，具備良好的第三方系統集成能力；搭建了專業文檔管理平臺，豐富了專業文檔。

2.3.6 平臺數據服務化

提供了強大的可視化展示服務，搭建了區域生產信息化平臺可視化大屏、智能工廠生產管理可視化大屏、粉磨基地生產管理可視化大屏、皮帶廊道可視化大屏，對接數智化礦山可視化大屏?；趯崟r視頻數據，提供遠程會議、遠程檢查等服務，已接入多家水泥企業實時視頻數據，可提供所轄企業生產數據統計、對標分析服務，滿足區域公司管理需求。

2.3.7 管理一體化

區域平臺為區域公司及成員企業提供一體化管理服務，可在統一平臺上實現實時監控、在線報表填報、生產計劃、停機分析、預警推送等功能；提供窯、磨等設備生產日報、月報等生產報表，提供窯運行情況分析、水泥材料消耗、月度生產計劃、環保信息匯總、安全信息匯總、微信報表、企業對標報表等分析報表，初步滿足區域公司一體化管理需求，具備良好的業務需求擴展能力。

2.3.8 運維體系建設

搭建了遠程運維系統，實現了對區域平臺系統及軟硬件運行情況的實時監控預警，如發現數據采集中斷，平臺可自動判斷故障位置并發出預警通知。平臺對所有虛擬機及微服務重要指標進行監控預警，提醒運維人員維護系統穩定性。同時，平臺可定期生成軟硬件運行報告，提升運維工作效率。

2.3.9 網絡信息安全建設

通過評測信息系統安全等級，發現安全防護薄弱環節，并按照信息系統網絡安全三級等保要求完成相應的整改工作。平臺可實現數據分布式多副本存儲、應急容災快速備份、虛擬磁盤加密等安全防護措施，全方位保護數據安全。

3 區域企業信息化平臺系統功能

基于集團企業生產信息化平臺，目前該水泥集團已建成功能完善的區域信息化平臺，包含大區總覽、區域大屏、實時監控、大區報表、單廠報表、強度管理、政府平臺數據服務、移動端APP 服務、微信小程序服務等功能。區域信息化平臺系統功能導圖如圖3所示。

圖3 區域信息化平臺系統功能導圖

3.1 大區總覽

按片區管理區域內成員企業，同時展示熟料及水泥的月產量、月銷量和庫存情況，大幅提高了跨企業、跨地域動態統計效率。監控區域內成員企業水泥生產線數據采集鏈路相關設備通訊狀態，監控水泥生產線的運行狀態分布，按片區統計并動態展示水泥生產線標煤耗、實物煤耗、噸熟料發電量、熟料綜合電耗、可靠性系數等重要參數，結合移動端APP 和可視化大屏，實時監控成員企業的生產動態。大區總覽畫面如圖4所示。

圖4 大區總覽畫面

3.2 可視化大屏

通過區域地圖、圖標、圖表、視頻框，更加直觀地展示區域企業規模及各成員企業生產過程數據。通過區域可視化大屏，管理者可多方位、多角度、全場景了解、掌握、監測各條水泥生產線的產量、運行和停機情況。通過生產數字化，提升區域側對區域成員企業的管理深度和廣度，提升數據服務利用率和數據價值。區域可視化大屏功能主要包括區域介紹、水泥生產線分布、開停機情況、生產情況，集成了每日微報、礦山大屏、長皮帶大屏等?？梢暬笃廉嬅嫒鐖D5所示。

圖5 可視化大屏畫面

3.3 實時監控

區域信息化平臺共接入了31條水泥熟料生產線、47條水泥磨生產線，收集了109張生產流程實時監控畫面，提供DCS 實時查詢和歷史查詢；支持組合查詢，常用窯運行狀態組合和環保組合；支持分軸和同軸方式展現。區域信息化平臺生產流程實時監控畫面如圖6所示。

圖6 生產流程監控畫面

3.4 大區報表

大區報表包含運行記錄、日報及月報匯總、材料消耗、微信報表、生產簡報、余熱發電報表、安全環保信息匯總及企業對標等功能。區域信息化平臺大區報表畫面如圖7所示。

圖7 大區報表畫面

3.5 設備管理

通過傳感器和監控系統實時監測設備運行狀態，當設備出現異常時，系統自動報警，避免設備損壞和生產中斷；根據設備運行數據和歷史維護記錄，系統定期檢查設備運行狀況，預測可能出現的問題；維修人員遠程診斷和排除設備故障，節省時間和人力成本，提高設備故障處理效率和準確性；根據生產需求和設備狀況，調整設備的運行時間和運行方式，提高設備的利用率和生產效率。

3.6 庫存管理

實時監控庫存的進貨、出貨、結存等情況，避免庫存積壓和缺貨；系統分析歷史庫存數據，了解各種原材料的需求量和庫存結構，制定合理的庫存計劃，優化庫存結構；動態管理庫存，提高庫存周轉率和運營效率，降低庫存成本和運營成本。

3.7 采購管理

明確采購各環節職責和操作規范，避免人為干預和操作失誤，提高采購流程的透明度和公正性；建立供應商數據庫，記錄供應商信息、資質、合同等，科學評估和選擇供應商，降低采購風險；及時了解掌握市場行情和供應商動態，共享和協同采購信息，進行價格對比和質量評估，提高采購質量。

3.8 APP功能移動化應用

顯示區域企業水泥和熟料的昨日產量、當月產量、銷售數據，昨日庫存數據及庫容比，實時顯示停機數據，對接全國水泥價格指數。APP移動化應用畫面如圖8所示。

圖8 APP移動化應用畫面

3.9 政府平臺數據服務

為了配合政府平臺創造公共價值，遵循政府能源管理要求，該水泥集團信息化平臺提供了開放性的數據服務，對接浙江省、安徽省政府能源管理平臺，分別以15min 和30min 的不同頻率提供顆粒度高、時效性強、標準一致、計算準確的各企業生產過程能耗參數的數據服務。政府平臺數據服務如圖9所示。

圖9 政府平臺數據服務

3.10 網絡安全建設

針對技術和管理上的薄弱環節，區域公司進行了網絡安全的整改完善工作，目前已完成信息系統網絡安全三級等保的整改工作。網絡安全建設如圖10所示。

圖10 網絡安全建設

4 結語

目前，該集團已建成覆蓋全區域的體系化、自動化、數字化的生產信息化管控平臺，共接入水泥熟料生產線31條、水泥磨生產線47條。

大型水泥集團企業通過引入信息技術，建立生產信息化平臺，可實現生產過程的智能化和自動化，提高生產效率；可幫助水泥企業實現資源的優化配置，降低人力、物力和能源的消耗，降低運營成本。通過引入市場營銷和電子商務等新型營銷手段，可拓展銷售渠道和市場范圍，提高營銷效果和客戶滿意度，提升市場競爭力。通過數據分析和管理報告等手段，可獲得更全面、準確的市場信息和內部管理數據，從而更好地把握市場趨勢，提升企業運營水平，增強企業決策能力。