金矿企业现代化集成制造系统结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,金矿企业现代集成制造系统三层结构,引言,流程工业计算机集成制造系统,CIMS,技术受到发达,国家的高度重视，被列入这些国家的重点高技术发展,计划。国际上著名的钢铁企业如日本的新日铁、石化,企业，又如美国的埃克森公司已经实现了全厂,CIMS,并获得了显著的经济效益。流程工业,CIMS,采用普渡,企业参考体系结构(,Purdue Enterprise Reference Arch-,Itecture,PERA)，,将流程工业,CIMS,体系结构分为过程,控制、过程优化、生产调度、企业管理和经济决策,五个层次，该结构适用于金字塔式管理模式，将生,产过程的控制与管理明显分开，忽视了生产过程中,的物耗、能耗及设备的适时控制与管理，层次多，,结构复杂，实现,CIMS,成本高，不便形成平台技术，,不利于推广；此外，目前在过程控制中运行的控制,系统以控制性能为指标，没有将产品质量或工艺要,求作为指标进行优化控制，因而产品质量差，产品,收率低，生产成本高，特别是国际黄金价格一再下,调，如何降低黄金生产成本成为黄金企业必须解决,的关键问题。,本文结合我国黄金生产行业的的实际，率先将,企业资源计划管理系统(,ERP)/,生产执行系统(,MES)/,过程控制系统(,PCS),三层集成结构应用于金矿企业，,提出实现企业扁平化管理的现代集成制造系统，并成,功应用于辽宁省排山楼金矿，取得显著应用成效。,金矿企业特点,1)生产过程 金矿的生产过程由采矿、选矿和,冶炼等组成，采矿过程采用机械化铲运系统，选矿,过程采用全泥氰化炭浆法提金工艺，主要由碎矿、,磨矿、浓密、浸出吸附以及提金工序等组成。其中,破碎工序采用三段破碎闭路流程，磨矿工序采用,两段磨矿两闭路流程，提金工序采用全泥氰化炭,浆法提金，经过高压解吸、电解得到高品味金泥送,往炼金室冶炼。主要工艺流程如图1所示。,图1 选矿工艺流程图,2)企业经营管理过程 金矿经营管理和生产过,程管理分为经理、生产计划处、供应库存处、经营处。,其管理只能基本划分为：经理是企业管理的的决策者,。其主要职能是进行企业经营决策和生产过程管理决,策，如对金矿生产计划(采剥计划、选冶计划、物料,计划、生产成本计划)决策；生产计划处是全矿生产,管理的指挥中心，执行生产计划、调度和生产统计等,方面的管理职能；供应库存处行使全矿原材料、设备、,、备品备件的供应和保管智能；经营处执行全矿的资,金及其他经济指标的管理，行使帐务处理、成本核算,以及全矿经营和生产过程种的财务分析及财务监督等,职能。,目前国内金矿采用人工为主的管理方式，生产数,据的收集、统计、报表由人工完成，因而数据的准确,率不高，由下至上报送报表造成信息的传输滞后及失,真，影响企业人、财、物资源的合理及时配置和生产,过程的管理。,金矿企业现代集成制造系统结构,1)总体结构 采用,ERP/MES/PCS,三层框架，结合,金矿企业特点，将以先进控制技术为代表的信息技术,于现代管理技术、先进的黄金生产工艺技术相结合，,提出了现代集成制造系统的体系结构如图2所示。,该,系统由企业资源计划系统、生产执行系统、过,程控制系统、企业网服务系统和计算机支撑系统组成,；其中,ERP,采用以财务分析决策为核心的整体资源优,化技术，具有下列子系统：计划管理(采剥计划、选,冶计划、物料需求计划、成本计划管理等)，财务管,理(会计管理、成本核算)、人力资源管理、档案管理、,固定资产管理、库存管理、物资供应管理和综合信息,查询于辅助决策等。,MES,采用以经济指标为目标的生产过程优化运行、,、优化控制与优化管理技术，具有下列子系统：,生产调度、生产过程数据统计与分析、物料控制与管,理、生产过程成本控制与管理、地测采信息管理、过,程优化、安全管理、设备管理、质量管理(包括化验管,理)以及生产过程信息处理系统等。,PCS,采用,EIC(Electric Instrument Computer),一体化,计算机集散控制系统集成设计技术和以综合生产指标,为目标地智能优化控制技术，具有采矿、碎矿、磨矿、,浓密、浸出吸附、高压解吸电解、尾矿压虑等过程控,制子系统与金矿生产过程多媒体监控系统。,企业网服务系统包括企业网站、电子商务等子系统,通过,MES,和计算机网络与数据库组成地计算机支撑系统,实现了上述各个分系统地总体信息集成，以获得企业地,总体效益。,2)功能描述,PCS,功能 金矿碎矿计算机集散控制系统和选,矿计算机集散控制系统采用,EIC,一体化计算机集散控制系,统集成设计技术，将先进控制与以综合生产指标为目标,地智能优化控制技术与金矿采用地先进黄金生产工艺技,术，如碎矿生产采用多碎少磨技术，选矿生产工艺采用,全泥氰化炭浆提金、高效浓密、高压无氰解吸电解、,化学法金泥提纯、尾矿压虑干式堆存实现污染的零排,放技术相结合，实现碎矿、磨矿、浓密、浸出吸附、,高压电解、尾矿压虑等工序自动控制，完成碎矿和选,矿生产过程的电器设备的气动、停止、连锁等逻辑控,制和矿浆浓度、液位、料位、界面、流量、压力、温,度、,pH,值等工艺参数的回路控制。采用智能解耦控制,技术实现浓密机界面高度和底流浓度底解耦控制，采,用基于综合生产指标底智能优化控制技术实现磨矿粒,度与负荷底优化控制，采用软测量与推理控制技术实,现对浸出吸附过程底氰根离子浓度底控制，采用,自,适应自整定,PI,控制技术实现上述回路的控制。,采用智能控制技术的过程监控与运行管理专家系,统由工况辨识、故障诊断和运行操作知道模块组成。,工况辨识模块在线辨识各种运行工况；根据变化的工,况；，故障诊断模块迅速查明故障原因和异常工况；,运行操作知道专家系统根据变化的工况改变控制策略，,及时处理工况变化及异常工况，在大范围内适应工况,变化，保证系统安全、可靠、优化运行。,ERP,功能 金矿企业,ERP,根据金矿的生产经营,管理流程和组织机构特点，采用以财务分析决策为,核心的整体资源优化技术，根据企业的利润指标确,定企业的标准生产成本，在保证企业标准成本的前,提下，根据销售合同与市场预测来制订企业的生产,计划。生产计划包括采剥计划和选冶疾患、物料需,求计划、生产成本计划。然后进行人、财、物的整,体资源优化分配，从而达到既要连续、均衡地生产，,又要最大限度地降低原料和备品备件地库存量。财,务管理不仅进行会计管理、成本核算，而且通过财,务分析决策对原料供应、产品销售、原料、备品备,件库存、人力资源进行集成管理，保证生产成本不,超过额定地标准成本。上述功能通过网络、数据库和应,用软件来实现。,MES,功能 生产制造执行系统,MES,采用以经济,指标尾目标地生产过程三优即优化运行、优化控制与优,化管理技术，,MES,起承上启下地关键作用。,根据,ERP,系统地生产计划，,MES,对采、选、冶生产,过程进行实时调度，对生产完成情况进行数据统计和分,析，以保证生产计划地完成。此外，根据,ERP,的生产过,程动态成本计划，,MES,对反映采、选、冶生产过程成本,的物耗、能耗进行在线计量和成本预测，并与目标成本,进行比较，进行成本否决。同时，给出降低生产制造,过程成本的操作指导。根据,ERP,的物料计划，,MES,通,过对采、选、冶黄金生产过程的物料平衡，进行物料,的控制与管理。对设备的运行状况进行实时监控，对,设备的维护进行管理，对设备维修计划进行预测，保,证设备的安全运行。通过对矿石、矿浆以及添加原料,等的及时化验，进行产品质量的实时管理与控制，对,生产过程的运行操作条件进行寻优，保证生产条件和,工况发生变化时，自动寻优最有运行操作条件，以保,证生产过程优化运行。,3)集成功能 采用以企业目标为主导，以知识,链为依托的,ERP/MES/PCS,三层结构的流程工业现代,集成制造系统的集成技术，通过,MES,的承上启下作,用和网络与数据库支撑系统，将,ERP,分系统和,PCS,分,系统集成，实现经营决策、生产过程管理和过程控,制的信息集成。,ERP,的生产计划通过,MES,的生产调度、生产统,计与分析、生产过程信息管理系统和,PCS,的生产过,程数据采集系统相集成，通过生产指挥中心使生产,计划、生产调度的一条线的信息处理、反馈和决策,快速响应市场的变化；,ERP,的采矿生产计划通过,MES,的地测采信息管理系统和,PCS,的地测采,数据实时采,集系统实现集成，实现开采境界和剥采比的优化确定。,总之，使生产管理扁平化，提高生产计划制订水平，提,高生产作业计划的效率。,ERP,的财务计划、生产成本计划通过,MES,的生产成,本动态控制系统、生产过程信息管理系统与,PCS,的生产,过程信息采集系统实现集成，完成目标成本的分解、实,时控制与管理，根据生产过程动态成本，给出降低生产,成本的操作指导，从而实现生产成本的动态控制。,ERP,的,固定资产管理、备品备件管理通过,MES,的设,备管理和,PCS,的设备监控系统实现集成，将设备的静态,管理、价值管理、动态管理、设备检修、备件管理实现,一体化，从而实现生产设备系统的优化运行、优化控制,和优化管理，提高设备的运转效率。,ERP,的物料需求计划通过,MES,的生产过程物料平衡、,物料控制与管理和,PCS,的生产过程物料进、消、存数据,实时采集系统实现集成，从而降低物耗、提高金回收率。,某金矿现代集成制造系统的实施应用效果,1)系统概况 某金矿生产工艺流程主要有碎矿、磨,矿、浓密、浸出吸附、解吸电解、冶炼、酸洗、炭再,生及压虑等工序组成。采用本文提出的方法，建成某,金矿现代集成制造系统，网络结构如图3所示。,采用,EIC,一体化计算机集散控制系统集成设计技,术，设计了采、选、冶过程控制系统，生产过程采用,了多媒体监控系统。再碎矿车间自动化系统采用,GE,公司,PLC,在主选厂自动化系统采用美国,Honeywell,公,司的,SCAN3000/S9000,计算机控制系统。,采用以太网的网络拓扑结构的计算机网络系统包,括管理网与实时控制网；通过管理网实现,ERP,的各个,子系统之间的信息集成；通过实时控制网实现,PCS,内,各过程控制子系统的集成；管理网与实时控制网的互,联就实现了,PCS、MES,和,ERP,的物理集成。采用光纤,做,主干网，通过交换机实现100,M,高速以太交换网，,各子网内通过交换机实现10,M,以太交换网，具有较强,的可扩展性。管理网与实时控制网均选用,WindowsNT,做为网络操作系统。,数据库系统包括实时数据库和关系型数据库，选,用,SQL Sever,作为主体数据库管理系统，用于构件客,户/服务器的应用模式。通过采用开放数据库互连技术，,实现了异构数据库的的数据库级共享透明访问。,采用了基于,Browser/Web Server/Database Server,三层结构的,Internet/Intranet,技术和服务，建立了金矿,企业网服务系统。企业网服务系统不仅在企业内部形,成了完整的信息共享网络服务体系，而且可进行电子,商务。,磨矿分级作业使选矿厂能量消耗最大、影响金回,收率最重要的作业工段。保持问题的磨矿产品粒度指,标，提高磨矿过程的作业效率，使其工作在最佳负荷，,是磨矿过程的优化控制目标。而粒度与磨机负荷不能,在线连续测量，不能用控制系统的输入输出来描述，,而且受到内扰(设备自身的磨损等)与外扰(处理矿石的,性质变化，处理矿量的变化等)。因此磨矿过程具有,大,滞后、强耦合、非线性严重、对象特性参数慢时变等,不确定性，被控输出不能连续在线测量，难于用数学模,型来描述，难以实现优化控制。本文在文献【15】基础,上，采用以综合生产指标为目标的智能优化控制技术，,由预设定模型根据生产工况的边界条件及工艺指标，完,成对浓度和给矿量回路设定值的设定；预测模型对磨矿,过程种不能直接连续测量的溢流粒度与磨机负荷进行预,报；根据粒度与磨机负荷预测值、离线实际测量值分别,与其工艺指标的偏差，由前馈控制模型、反馈控制模型,实时动态修正回路设定值，实现多级闭环控制和滚动优,化；同时通过离线实际测量值与预测值的偏差，对预测,模型进行自适应修正，因而具有自适应自学习功能。各,回路的控制采用智能,PID,技术，实现控制数的自适应自,整定。当矿石成分和工况变化时，磨机给矿量自动调整,使磨机处于最佳负荷状态，旋流器溢流浓度指标控制误,差为 ，磨矿过程控制曲线如图4所示。,2)应用效果,PCS,系统解决了选矿生产过程中浓度、,粒度和酸碱度的控制问题和球磨机“胀肚”、浓密机“溢流,跑浑”和“压耙子”等老大难问题。磨矿控制系统实现了最,终磨矿产品粒度-148,um,的百分比达到79.8，使黄金回收,率提高了1.0以上；实现了磨机负荷的优化控制，使,生产能力由设计规模1200,t/d,提高到2000,t/d.,研发的,MES,中的地测信息管理系统优化确定开采境,界和剥采比，使剥采比由原来地10:1降低到现在的6.5:1,矿石资源利用率达95以上。,MES,的设备管理系统对,关键设备的运行、故障、寿命、检修、备品备件进行综,合管理，预报和预防设备故障，降低维护成本，使设备,运转率达到95以上，处于国内同行业领先水平。,黄金生产成本中选矿成本由73.03元/,t,降为37元/,t，,采矿成本由57元/,t,降为43元/,t，,使企业在金价大幅度下降,的情况下仍保持较好的盈利水平。有效地控制了环境污,染，实现了尾矿干堆与黄金矿山污染地零排放。,结 语,金矿企业现代集成制造系统由企业资源计划系统,ERP、,生产执行系统,MES,和过程控制系统,PCS,组成，,其中,MES,起着成杀过拿起下地关键作用。该系统简,化了了流程工业计算机集成制造系统(,CIMS),地结构，,使企业经营管理、采、选、冶生产过程控制和管理,实现优化集成，为企业信息化提供了好地模式。该,系统采用的基于综合生产指标的磨矿过程智能优化,控制技术为解决实现以综合生产指标尾目标的复杂,生产制造过程的优化控制提供了有效的方法。,