大型水泥集团企业生产信息化平台建设及应用

王真，王秋富

1 前言

1.1 水泥企业信息化发展现状

随着我国水泥工业的快速发展及市场竞争的不断加剧，越来越多的水泥企业开始重视信息化建设工作。很多大型水泥集团企业投入了大量资金用于信息化平台的建设，通过引入先进信息技术，如，云计算、大数据、人工智能等，实现了生产、销售、库存、采购等业务的数字化管理；通过建立统一的数据管理平台，实现了数据的标准化与规范化，能够实时分析市场价格、销售数据、生产数据等信息，辅助企业做出更准确的决策；通过引入能源管理系统，实现了对能源的实时监测与控制，能够及时发现并有效解决能源浪费问题，降低了能源消耗和成本[1]。然而，目前国内外水泥行业尚未形成一个被广泛认可的集团级信息管理控制系统。各分项管理系统，如，生产管理、能源管理、设备管理和质量管理等系统，仍处于信息孤岛的状态，如何统筹规划、合理运用上述信息系统，已成为各大型水泥集团信息化发展的重要突破口[2]。

1.2 存在的问题

目前，虽然许多水泥企业已开始实施了信息化转型，但仍存在信息化程度不高、数据标准及数据管理不统一、市场营销能力不足、生产效率较低等问题。一些水泥企业尚未实现生产、销售、库存、采购等业务的信息化管理，导致业务流程不顺畅，管理效率低；各业务部门数据标准不统一，数据难以互通，易形成信息孤岛且数据利用率低；缺乏有效的市场营销手段，难以实现产销平衡；缺乏智能化生产手段，生产效率低，人工成本高，经济效益不佳[3]。

为有效解决水泥企业在信息化发展过程中存在的问题，进一步提高信息化水平，亟需加强水泥企业的信息化基础建设，建立统一的数据标准和信息化平台，以推动水泥企业的信息化转型、网络化协同及智能化变革。

1.3 解决方案

某水泥集团通过与中才邦业协同创新、统筹推进，在信息化与智能化方面取得了长足进步。该水泥集团企业生产信息化平台以工艺、装备为核心，以数据为基础，以区域生产信息化平台、智能工厂为载体，采用私有云、虚拟化、大数据及容器化等前沿技术，结合物联网和网络通讯技术，构建了一个集数据模型、业务模型、组态工具、数据接口于一体的动态优化、安全高效、绿色低碳的智能化系统。同时，采取SAAS（Software-as-a-Servive，软件即服务）模式，为集团企业提供灵活的平台服务。相较于传统的本地化部署，平台私有云部署可节省成员企业70%的硬件与人力成本。现对该水泥集团企业生产信息化平台建设情况作简要介绍，供业内企业参考。

2 集团企业生产信息化平台建设内容

2.1 企业生产信息化平台架构

企业生产信息化平台架构如图1 所示。该水泥集团在“业务中台与数据中台”平台架构上，采用云原生开发逻辑，建立了基于大数据框架、流批一体引擎、数据中台为核心的平台底座，可满足各类业务系统所需的数据应用。业务中台实现了集团到成员企业的“穿透式”监管，形成了统一的生产数字“底表”，报表统计过程实现了无人化、无纸化。

图1 企业生产信息化平台架构

2.2 企业生产信息化平台网络架构

企业生产信息化平台网络架构如图2 所示。企业生产信息化平台网络的外层第一道防护为设置WAF 应用防火墙（WEB 应用防护系统），下一代防火墙组成第二道防护网，根据预定的安全规则，监视和控制传入和传出的网络流量；通过加载防火墙IPS（入侵防御）系统、AV（防病毒）系统，检测、识别、分析、拦截网络中的可疑流量，建立内网和外网之间的安全机制。在内网中，设置核心三层交换机，通过VLAN 控制和管理不同网络之间访问策略，实现各层网络间的逻辑隔离。区域公司和生产企业间的网络通讯，通过IPSEC实现端到端的网络加密通道，进行数据交互。

图2 企业生产信息化平台网络架构

2.3 企业生产信息化平台应用效果

该水泥集团企业生产信息化平台在应用中逐步完善，形成了集数据标准化、报表自动化、功能移动化、应用全云化、平台建设生态化、平台数据服务化、管理一体化与网络安全建设、运维体系建设一站式服务的创新模式，达到了预期效果。

各成员企业生产过程数据达到秒级实时采集、上云、清洗、计算并多维度存储，共计约70 000余个数据采集点位。各成员企业生产过程数据涵盖生产报表、环保报表、能耗报表、库存报表，涵盖大区所需的经营分析报表、企业对标、精益生产、违规行为报表等，共计7大类906张报表。

为方便移动化办公需求，集团生产信息化平台所有功能均可实现APP 端和微信小程序端的应用一体化。应用效果具体如下：

2.3.1 数据标准化

边缘端生产数据通过数据采集器接入到区域信息化平台，实现了数据采集链路标准化；根据示范线生产实际提炼出一套标准标签体系，提升了数据治理的能力；根据数据管理要求，统一核心数据指标计算周期及计算公式，实现了数据计算标准化；统一存储采集数据，并对标准化处理后的数据建立统一数据底表，实现了数据的同源复用；提供统一的数据访问接口，规范数据应用，建立了标准化数据应用体系。

2.3.2 报表自动化

信息化平台报表数据源采用数据中台治理后的标准化数据，可实现报表数据的自动计算、自动聚合、自动汇总；优化了报表功能，实现了单元格填报权限控制；人工填报数据参照示范生产线，实现了报表的全自动填报。

2.3.3 功能移动化

信息化平台APP 端功能与WEB 端功能同步，大区模块与单厂模块功能全部移动化；搭建了统一的消息推送平台，实现了消息及时发布推送功能；搭建了数智微信小程序，实现了工作台指标总览、窑运行情况、窑运行指标、停机信息实时监控及趋势查看，大区报表、单厂报表上报更新等功能；实现了微信端推送生产线开停机消息、环保标签预警，关联小程序查看查询趋势。

2.3.4 应用全云化

信息化平台基于超融合私有云架构统一部署，平台所有功能应用均已上云，集中部署方式可大幅减少区域公司软硬件投资；平台采用边缘数据采集和区域私有云协同模式，相比传统本地化部署方式，可缩短50%的实施周期，快速实现功能上线；平台私有云部署、数据采集的标准化处理及“账套式”业务功能的快速复用，可实现新增生产线业务数据快速接入，快速上线投用。

2.3.5 平台建设生态化

初步建立了区域生产信息化平台生态体系，运用中台低代码能力，可快速构建各类标准化和个性化定制开发业务功能，具备良好的第三方系统集成能力；搭建了专业文档管理平台，丰富了专业文档。

2.3.6 平台数据服务化

提供了强大的可视化展示服务，搭建了区域生产信息化平台可视化大屏、智能工厂生产管理可视化大屏、粉磨基地生产管理可视化大屏、皮带廊道可视化大屏，对接数智化矿山可视化大屏。基于实时视频数据，提供远程会议、远程检查等服务，已接入多家水泥企业实时视频数据，可提供所辖企业生产数据统计、对标分析服务，满足区域公司管理需求。

2.3.7 管理一体化

区域平台为区域公司及成员企业提供一体化管理服务，可在统一平台上实现实时监控、在线报表填报、生产计划、停机分析、预警推送等功能；提供窑、磨等设备生产日报、月报等生产报表，提供窑运行情况分析、水泥材料消耗、月度生产计划、环保信息汇总、安全信息汇总、微信报表、企业对标报表等分析报表，初步满足区域公司一体化管理需求，具备良好的业务需求扩展能力。

2.3.8 运维体系建设

搭建了远程运维系统，实现了对区域平台系统及软硬件运行情况的实时监控预警，如发现数据采集中断，平台可自动判断故障位置并发出预警通知。平台对所有虚拟机及微服务重要指标进行监控预警，提醒运维人员维护系统稳定性。同时，平台可定期生成软硬件运行报告，提升运维工作效率。

2.3.9 网络信息安全建设

通过评测信息系统安全等级，发现安全防护薄弱环节，并按照信息系统网络安全三级等保要求完成相应的整改工作。平台可实现数据分布式多副本存储、应急容灾快速备份、虚拟磁盘加密等安全防护措施，全方位保护数据安全。

3 区域企业信息化平台系统功能

基于集团企业生产信息化平台，目前该水泥集团已建成功能完善的区域信息化平台，包含大区总览、区域大屏、实时监控、大区报表、单厂报表、强度管理、政府平台数据服务、移动端APP 服务、微信小程序服务等功能。区域信息化平台系统功能导图如图3所示。

图3 区域信息化平台系统功能导图

3.1 大区总览

按片区管理区域内成员企业，同时展示熟料及水泥的月产量、月销量和库存情况，大幅提高了跨企业、跨地域动态统计效率。监控区域内成员企业水泥生产线数据采集链路相关设备通讯状态，监控水泥生产线的运行状态分布，按片区统计并动态展示水泥生产线标煤耗、实物煤耗、吨熟料发电量、熟料综合电耗、可靠性系数等重要参数，结合移动端APP 和可视化大屏，实时监控成员企业的生产动态。大区总览画面如图4所示。

图4 大区总览画面

3.2 可视化大屏

通过区域地图、图标、图表、视频框，更加直观地展示区域企业规模及各成员企业生产过程数据。通过区域可视化大屏，管理者可多方位、多角度、全场景了解、掌握、监测各条水泥生产线的产量、运行和停机情况。通过生产数字化，提升区域侧对区域成员企业的管理深度和广度，提升数据服务利用率和数据价值。区域可视化大屏功能主要包括区域介绍、水泥生产线分布、开停机情况、生产情况，集成了每日微报、矿山大屏、长皮带大屏等。可视化大屏画面如图5所示。

图5 可视化大屏画面

3.3 实时监控

区域信息化平台共接入了31条水泥熟料生产线、47条水泥磨生产线，收集了109张生产流程实时监控画面，提供DCS 实时查询和历史查询；支持组合查询，常用窑运行状态组合和环保组合；支持分轴和同轴方式展现。区域信息化平台生产流程实时监控画面如图6所示。

图6 生产流程监控画面

3.4 大区报表

大区报表包含运行记录、日报及月报汇总、材料消耗、微信报表、生产简报、余热发电报表、安全环保信息汇总及企业对标等功能。区域信息化平台大区报表画面如图7所示。

图7 大区报表画面

3.5 设备管理

通过传感器和监控系统实时监测设备运行状态，当设备出现异常时，系统自动报警，避免设备损坏和生产中断；根据设备运行数据和历史维护记录，系统定期检查设备运行状况，预测可能出现的问题；维修人员远程诊断和排除设备故障，节省时间和人力成本，提高设备故障处理效率和准确性；根据生产需求和设备状况，调整设备的运行时间和运行方式，提高设备的利用率和生产效率。

3.6 库存管理

实时监控库存的进货、出货、结存等情况，避免库存积压和缺货；系统分析历史库存数据，了解各种原材料的需求量和库存结构，制定合理的库存计划，优化库存结构；动态管理库存，提高库存周转率和运营效率，降低库存成本和运营成本。

3.7 采购管理

明确采购各环节职责和操作规范，避免人为干预和操作失误，提高采购流程的透明度和公正性；建立供应商数据库，记录供应商信息、资质、合同等，科学评估和选择供应商，降低采购风险；及时了解掌握市场行情和供应商动态，共享和协同采购信息，进行价格对比和质量评估，提高采购质量。

3.8 APP功能移动化应用

显示区域企业水泥和熟料的昨日产量、当月产量、销售数据，昨日库存数据及库容比，实时显示停机数据，对接全国水泥价格指数。APP移动化应用画面如图8所示。

图8 APP移动化应用画面

3.9 政府平台数据服务

为了配合政府平台创造公共价值，遵循政府能源管理要求，该水泥集团信息化平台提供了开放性的数据服务，对接浙江省、安徽省政府能源管理平台，分别以15min 和30min 的不同频率提供颗粒度高、时效性强、标准一致、计算准确的各企业生产过程能耗参数的数据服务。政府平台数据服务如图9所示。

图9 政府平台数据服务

3.10 网络安全建设

针对技术和管理上的薄弱环节，区域公司进行了网络安全的整改完善工作，目前已完成信息系统网络安全三级等保的整改工作。网络安全建设如图10所示。

图10 网络安全建设

4 结语

目前，该集团已建成覆盖全区域的体系化、自动化、数字化的生产信息化管控平台，共接入水泥熟料生产线31条、水泥磨生产线47条。

大型水泥集团企业通过引入信息技术，建立生产信息化平台，可实现生产过程的智能化和自动化，提高生产效率；可帮助水泥企业实现资源的优化配置，降低人力、物力和能源的消耗，降低运营成本。通过引入市场营销和电子商务等新型营销手段，可拓展销售渠道和市场范围，提高营销效果和客户满意度，提升市场竞争力。通过数据分析和管理报告等手段，可获得更全面、准确的市场信息和内部管理数据，从而更好地把握市场趋势，提升企业运营水平，增强企业决策能力。