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上海宝信软件股份有限公司“面向钢铁轧制过程应用的专业性信息物理系统测试验证床建设”项目
发布时间: 2020-12-09
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一、公司简介

上海宝信软件股份有限公司(简称宝信软件)系中国宝武实际控制、宝钢股份控股的上市软件企业,总部位于上海自由贸易试验区。

历经四十年发展,宝信软件在推动信息化与工业化深度融合、支撑中国制造企业发展方式转变、提升城市智能化水平等方面作出了突出的贡献,成为中国领先的工业软件行业应用解决方案和服务提供商。公司产品与服务业绩遍及钢铁、交通、医药、有色、化工、装备制造、金融、公共服务、水利水务等多个行业。

近年来,宝信软件紧紧围绕“互联网+制造业”等国家战略,致力于推动新一代信息技术与制造技术融合发展,引领中国工业化与信息化的深度融合,促进制造企业从信息化、自动化向智慧制造迈进;同时,公司还持续强化智慧城市相关领域的开拓,在智能交通、智慧楼宇、公共服务等领域也拥有强大实力,努力推动智慧城市创新。公司顺应IT产业和技术的发展趋势,借助商业模式创新,全面提供工业互联网、云计算、数据中心(IDC)、大数据、智能装备等相关产品和服务,努力成为贯彻推动国家战略的行业领军企业,成为智慧城市建设与创新的中坚力量。

二、项目目标完成情况

上海宝信软件股份有限公司承担了2017年工业转型升级项目《面向钢铁轧制过程应用的专业性信息物理系统测试验证床建设》,起止时间为2017年12月至2019年12月,项目已于2020年6月12日完成验收。项目目标完成情况:建设了较完备的面向钢铁行业应用的信息物理系统测试验证床,平台围绕工业互联网标准体系,聚焦智能工厂/数字化车间、智慧生产、智慧质量、智能物流、智慧服务等关键领域进行相关标准研究,制定钢铁行业的相关检测规范;形成了相关基础数据与工具库;完成了关键生产单元CPS能力的提升;开展了人工智能、边缘技术等关键共性技术的研究工作,并形成了相应研究报告和知识产权;为众多企业提供了测试验证服务,实现20个以上解决方案案例并推广;建成了面向钢铁轧制过程的信息物理系统行业应用体验中心。完成专利3项,软件著作权登记10项。

三、项目成果及创新点

本项目以钢铁制造企业的应用需求为导向,利用物联网、大数据、人工智能、边缘计算等技术,搭建了面向特定行业应用的信息物理系统测试验证试验床,涵盖设计、仿真、制造、服务等关键环节,针对专业性关键技术和重点标准开展了测试验证和应用推广,提升了测试验证关键生产单元和过程的数据采集、设备连接、实施监测和反馈控制能力;开展了设备互联互通、异构系统集成、虚拟仿真优化、软件定义生产、平台智能应用等测试,以及关键共性技术和系统解决方案在钢铁生产环境、生产工艺下的适用性、可行性、稳定性等验证。建成了信息物理系统行业应用体验中心,具备行业解决方案与最佳实践的演示宣传与示范推广功能。目前已在宝山钢铁股份有限公司、武汉钢铁有限公司、宝钢特钢长材有限公司、东北轻合金有限责任公司、西宁特殊钢股份有限公司、首钢股份公司迁安钢铁公司、宝钢湛江钢铁有限公司、鄂城钢铁有限责任公司、衡阳华菱钢管有限公司等多家国内大型钢企完成成果应用及示范。本项目创新点包括:

基于信息物理系统的钢铁流程工业系统平台架构,以物理实体的静态模型为基础,通过实时数据采集技术、数据集成技术与数据深度融合技术,动态跟踪物理实体的运行状态,将物理空间中的物理实体在信息空间进行全要素重建,形成具有感知、分析、决策、执行能力的物理信息系统下的数字孪生。

在钢铁生产流程场景下依赖先进网络通信技术实现CPS网络通信的高效保障,实现复杂异构网络的泛在连接与深度融合,建立CPS系统平台架构下数据“状态感知、实时分析、科学决策、精准执行”的自动流动闭环数据集成体系。

钢铁工厂生产流程的智慧建模,构筑CPS系统平台下钢铁生产信息虚体工厂与物理实体工厂的虚实映射,在生产信息数据高度集成的条件下,综合运用大数据、人工智能等先进技术,充分发挥CPS系统的信息配置优势,建立钢铁生产的智能优化模型,实现生产全流程模型的精准拟合。

基于工业架构的制造执行与智慧决策技术,在物理信息系统框架下,充分利用集成与融合数据,同时考虑历史与实时数据,深度优化钢铁生产全流程的生产决策问题。结合系统优化与调度技术,利用上述智能优化模型,实现生产单元的优化控制与全流程生产的优化决策。

本项目以制造业“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”为宗旨,以自上而下的顶层设计与自下而上的工程实践相结合的模式,探索构建钢铁行业智能制造的整体系统架构,构建钢铁行业(企业)信息物理系统平台和解决方案,突破钢铁流程信息物理系统信息互联与数据集成技术、研究基于信息物理系统的钢铁流程工业操作系统平台架构、研究基于工业操作平台的制造执行与智慧决策技术分析等关键技术,形成自主知识产权的信息物理平台。

四、项目实现的经济效益和社会效益

(一)经济效益

智慧工厂是推行数字化、网络化、智能化制造的重点发展方向之一,是工业转型升级的重要内容。作为钢铁企业智慧化的主抓手,推进工厂智能化建设,积极将创新活动在工厂全范围全过程推广。项目在原有已实现信息化的基础上,突破了信息物理系统的技术壁垒,实施数字化、网络化、智能化的制造系统,实现了一套完整的CPS解决方案,可以将传统钢铁工厂从一个封闭的生产环境转变为一个在信息交互和传感上开放的智能生产空间。以下是几个典型的示范应用所取得的年度经济效益:

1.武钢 CSP 产线智慧排程:

CSP 产线智慧排程应用,提升了计划调整的及时性、生产计 划信息的准确性、生产管理的高效性等效果,具体指标方面, 现货率下降 1%、在制品库存下降 3000 吨、合同完成率提升2个百分点,能够提高客户的满意度,提升宝武品牌形象,全面从 节约人力劳动成本、现货发生成本及库存资金占用成本等方面 取得良好成效。

2.宝钢股份质量方面:

上线后提高表面质量结果的判断准确率、优化工艺参数和预测产品性能,实现产品质量的精细化控制;可提高生产运行监控水平和应急指挥能力,提升物 流管控,实现设备预测维护,提高管理和工作效率 20%。 项目在全宝钢股份 4 个基地推广,每年可获得数千万元的 经济收益,后续若在全国钢厂推广,对于钢铁企业将是一个十分可观的效益。

3.宝信相关产业发展的效益:

与信息物理系统相关新签合同:从 2019 年1月份至 2020 年 6 月份,新签合同额稳步增长,相关新签合同总金额达10亿以上。

(二)社会效益

项目所形成的相关研究成果将为我国钢铁行业全面推进智能制造战略,尽快形成全球市场主导地位,占领智能制造的制高点打下基础,同时,关键技术的突破、应用案例的成功实施,也会对我国信息技术公司快速成长为领先的系统供应商提供有力的支撑,增强在全国拓展应用的信心和底气,有助于双重战略的加快实施和推进。