行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
长材车间数字孪生系统技术要求与规范
建议项目名称
(英文)
Technical requirements and specifications of digital twin system for long products workshop of Steel Industry
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.080
中国标准分类号
H04
牵头单位
中冶京诚工程技术有限公司
体系编号
CDF
参与单位
北京京诚鼎宇管理系统有限公司、冶金工业信息标准研究院
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

长材车间数字孪生系统技术要求与规范标准建设工作符合《中国制造2025》所提出的制造业数字化、网络化、智能化的战略目标;符合工信部、财政部编制的《智能制造发展规划(20162020年》中提出的十大重点任务,第三个任务:建设智能制造标准体系,开展标准研究与实验验证,加快标准制修订和推广应用;同时符合《国家智能制造标准体系建设指南(2018年)》内容,属于钢铁企业智能工厂标准体系范畴。符合工信部、财政部编制的《智能制造发展规划(20162020年》中提出的十大重点任务,第六个任务:推动重点领域智能转型,在《中国制造2025》十大重点领域试点建设数字化车间/智能工厂,在传统制造业推广应用数字化技术、系统集成技术、智能制造装备;

该标准的建立对于钢铁产业发展具有重要意义:

1)解决长材车间智能化建设关键技术难题,促进关键技术持续优化发展  目前长材车间缺乏物理模型的研究和刻画,不能通过基于信息物理系统CPS方法对工业现场进行精准刻画,长材车间过程控制智能化关键技术如加热炉优化技术、长材产线各项工艺优化技术由于缺少统一的平台而得不到标准化和持续优化,因此长材车间基于数字孪生技术的过程控制模型亟待建立。

2)提升我国钢铁制造核心竞争力,促进产业升级的迫切需求  钢铁产业的数字孪生系统可对产品、制造过程乃至整个工厂进行虚拟仿真,升级现有制造模式,打造柔性化、数字化和智能化的生产体系,提高企业产品研发、生产效率,以适应需求方个性化日益提升的需求以及市场快速变化,是提升我国钢铁制造核心竞争力,促进钢铁产业升级制造模式的迫切需求

3)形成行业和区域示范效应,进一步夯实公司全球领先地位的需要 通过本项目实现经营、生产、能源、设备、物流等各业务数据大集成,实现企业全生命周期数据的数字化、可视化和一体化,从而实现对企业生产线的生产计划、资源利用、设备产能和效率、物流供需有效控制和优化,从而推动公司从规模制胜向质量制胜、技术制胜转变,树立两化融合、智能制造的新标杆,进一步夯实公司全球领导地位。

本项目的目的是:

(1)       规范工业互联网平台建设标准

边缘层要建立边缘接入基础设施标准体系,接受来自数据源的多元异构信息。

数据接入层要具备数据平台处理各项能力,包括时序数据、业务数据、非结构化数据的采集、处理、存储和读取等问题。

平台层要具备AI图形可视化集成开发环境IDE功能,可以实现测试场景的数字孪生组态,组态好的生产场景在运行引擎上执行,模拟真实的生产过程。

(2)       通过建设实体空间物理模型实现生产场景的数字孪生模型。

(3)    通过建设虚拟空间多维模型实现基于数字孪生的过程控制智能化关键技术。

             (4)   实现长材车间生产管理各项可视化工业应用。

范围和主要
技术内容

本标准适用于长材车间数字孪生系统的相关应用。

本标准是借助工业互联网平台,实现长材车间数字孪生模型,在此基础上研发设计长材产线生产管理、质量管理等诸项数字化研发设计内容。

本标准技术内容如下:

一、   数字孪生模型

(一)   工业互联网平台技术标准

1)       互联网平台层次

2)       边缘接入基础设施

3)       网络安全基础设施

(二)   信息采集、构建与表征技术标准

1)       信息分类及构建

2)       时序数据库引擎

3)       数据存储技术

4)       数据接入硬件

5)       数据接入模型

6)       边缘数据处理技术

(三)   可组态应用场景数字孪生集成开发环境(IDE)技术标准

1)       数字孪生基础平台

2)       生产活动模型引擎

3)       AI和大数据模型引擎

4)       机理模型引擎

(四)   通过建设实体空间物理模型实现生产场景的数字孪生模型技术标准

1)       智能感知与互联

2)       数据智能传输与集成

3)       智能交互与控制

4)       智能写作与共融

ü  工业炉组成及主要技术规格

ü  轧机组成及主要技术性能

ü  轧线配套设备组成及简要技术性能

ü  电气及检测元件及设备技术规格

二、   数字化研发设计

(一)   通过建设虚拟空间多维模型实现基于数字孪生的智能化关键技术

1)       几何模型构建技术路线

2)       基于几何模型的多维工艺模型构建

3)       数字孪生对象模型

ü  加热炉在炉时间预测模型

ü  加热炉炉气温度分布模型

ü  加热炉钢坯温度模型

ü  加热炉粗轧反馈模型

ü  粗轧设定计算模型

ü  粗轧自学习模型

ü  粗轧自动调节模型

ü  精轧设定计算模型

ü  精轧温度控制模型

ü  冷却控制模型

ü  轧辊磨损模型

ü  飞剪优化模型

(二)   实现长材车间生产管理各项可视化工业应用技术标准

1)       全流程物流管理

2)       工艺参数设计仿真

3)       生产过程建模与仿真

4)       长材产品质量管理

5)       设备故障诊断与维护

6)       基于多时空尺度的异常工况及关键性能预报

7)       数字化工厂平台

8)       智能制造执行系统

9)       智能制造分析系统

        10)      智慧排产及分析

国内外情况
简要说明

相关技术应用:世界范围内,2016年西马克公司已经开始对数字化工厂进行研究和开发,并成功应用于BRS大河特种钢铁厂,帮助工厂在维护计划、生产线调度、物流运营和环境保护等领域取得突破性进展实现了智能化生产,BRS大河钢厂由此成为数字化、智能化的全球样板工程。同年,西门子(SIEMENS)公司也正式发布数字化工厂解决方案及平台产品,并应用于宝钢1580热连轧项目中,目前部分功能还处在实施验证阶段。

相关标准情况:国内外数字孪生及数字化工厂相关标准已有:GB/T 37393-2019 数字化车间通用技术要求、GB/T 37413-2019 数字化车间术语和定义、GB/T 36531-2018 生产现场可视化管理系统技术规范。以上均是数字化工厂通用技术标准,对于钢铁企业长材车间数字孪生技术尚无具体行业应用标准。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
行业标准项目建议书-CDF 长材车间数字孪生系统技术要求与规范(中冶京诚).doc (69.5KB)任务书(建议书)