垂直铸机数字化系统
建设目标
基于 IOT 对接现有系统，高效集成各类生产数据，打造监、管、控一体化的智能制造体系。
铸坯数字化升级
1.通过数字孪生技术实现生产过程的高度仿真与实时监控，从而提高操作效率，降低生产风险，加强生产过程的可控性和预测性。
2.实现对铸坯生产过程中来料信息、成品信息、能耗信息、 生产参数数据、实测数据、质检数据、重要生产事件等数据采集汇总记录展示。便于问题溯源，对当时生产各类数据的回顾查询。
3.实时监控铸机的运行状态和生产数据，帮助及时发现工艺、设备问题，识别出潜在的生产瓶颈，优化生产工艺，提升生产质量。
能源管理可视化升级
钢铁行业作为高能耗行业，通过能源管理模块对机组能源（电、水、气等）计量数据的采集管理，规范客户能耗在线监测管理。实现能源数据的可视化、数字化、实时监控、 分析。实现能耗分级管理、数字化指标化管理，提升能源利用率。
系统实现：架构设计
本系统采用分层结构，由底向上分别是现场设备层、边缘节点层、管控节点层、组件层、业务逻辑层和应用层，实现关键数据的采集、计算和存储，生产监控、能源管理、数字铸坯等应用模块的数据展示和可视化分析。
其中边缘节点层由 IOT数据采集边缘端设备组成；管控节点层由 IOT数据采集管控端设备组成；组件层为实现系统必须的、业界主流的、安全可控的中间件，包括数据缓存、安全控制、日志处理、消息转发等；业务逻辑层将逻辑代码部署在WEB服务器的Tomcat上，该代码采用JAVA技术栈、前后端分离的开发模式，其中前端采用VUE框架，后端采用SpringBoot框架，兼顾了用户的体验和开发的高效，并为后期灵活扩展打下基础。应用层实现本系统的主要逻辑，包括生产监控、能源管理、数字铸坯等。
方案概览：技术架构
系统实现：
IOT数据采集与应用
系统采用数据采集平台与应用分离设计，其中数据采集平台采用私有化本地部署方案。工业数据采集与数据应用平台部署工业数采服务、数据资产服务、数据集成服务以及数据应用服务四大服务组件：
1.数据资产服务：是指提供元数据定义功能对需要管理的设备和数据进行模型的预定义，通过工业物联服务采集的实时数据和数据集成服务集成的业务数据基于模型进行实例化管理，保证对外提供的数据应用服务屏蔽多种复杂异构数据源。
2.工业物联服务：工业物联服务支持多种工业协议与现场生产设备和仪器仪表的数据采集，用户可以根据业务灵活定义实时数据的处理规则（包括数据预加工和告警触发），并支持海量数据的高效存储，对外提供被动订阅、主动分发以及反向控制的数据服务。
3.数据集成服务：支持与信息系统通过数据库、消息队列、Web API或者FTP文件的方式进行数据集成，能够自定义集成任务的数据源、数据结构和集成频度（定时触发还是数据变化自动触发）。
4.数据应用服务：提供数据的可视化组态以及数据分析报表的开发，能基于资产模型对物联数据和业务数据进行实时展示、交互分析和发起控制命令，通过应用门户能够根据不同的角色自定义应用权限。
生产工艺仿真系统
铸造机组生产工艺仿真系统是一种专门为模拟和优化铸造过程而设计的可视化系统。系统集成了设备模型和感知数据相结合的三维仿真技术，旨在提高铸造过程的效率、质量和安全性。
1.三维仿真基础底座搭建：构建与实际设备及周边环境高度相似的3D数字孪生场景，确保场景的真实性与互动性。
2.实时数据驱动的动画展示：利用从IOT设备实时传输的数据，动态地在3D场景中展示铸坯的整个生产过程，包括钢包站、回转、拉坯、在线保温、开保温罩、出坯与倒运等关键操作。通过这种方式，使得监控不再是静态和片面的，而是动态和全面的，增强了场景的互动性和信息的丰富性。
3.动画制作与API功能定制：进行定制化动画制作。这不仅允许针对特定的生产流程进行个性化展示，还能够根据不同用户的需求提供定制化的数据交互和控制功能。
铸坯追溯
铸坯追溯旨在帮助企业快速定位生产质量问题产生的原因，帮助企业优化生产工艺参数，明确质量问题责任归属。
铸坯追溯围绕两个维度提供服务，分别是时间维度，切片维度。时间维度的铸坯追溯当出现铸坯质量问题时，相关人员可通过估算问题点对应的大概生产时间范围，查询该时间段内铸坯的生产参数、设备状态、能耗、生产计划、视频数据、生产事件、班组信息等，快速定位问题原因。
切片维度的铸坯追溯，系统基于查询的铸坯ID作为唯一标识，同样是通过采集汇总存储生产时间段内的IOT、PLC及二级系统反馈数据，把长度关系换算成时间关系，以时间为纽带形成关联，系统展示该切片生产中对应的所有数据，帮助快速分析问题原因。
生产过程监控
通过对浇铸进度进行监控，实时掌握铸坯生产期间发生的生产事件和进度；模拟拉坯过程，实时跟踪铸坯出坯长度、拉坯速度等数据。
另外构建直观的监控看板，以实时全面显示铸坯生产过程的关键参数，帮助操作人员和管理人员更好地掌握生产进度和钢包来料信息，便于发现异常及时应对。
能源管理
通过能源监控部分提供水、电、气各类能源实时消耗，历史消耗趋势查看，能耗告警功能，及时发现和解决能源浪费问题。此外，提供单设备角度查看该设备实时的能耗状况，助力企业优化能源使用模式，节能减排，降本增效。
用能分析部分为用户提供多维度，多图表的分析能力，如从设备维度，时间维度，班组维度，浇次维度等，生成折线、柱状等多种形式的图表，帮助企业分析决策
系统能够建立能源使用评估机制，对各个生产环节的能源使用情况进行评估和考核，为企业提供科学的能源管理手段，以减少能源消耗，提高能源利用率。
本文作者：肖晨
