CN113435712A - 人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,根据有色金属工业的变革需求,通过构建人机物共融制造系统、生态系统服务平台和可持续商业模式来指导生产制造活动,人机物共融制造系统包括设备自主控制系统和基于新一代AI的远程管理分析决策系统,设备自主控制系统具有感知、智能分析决策和智能控制功能,远程管理分析决策系统具有泛在感知、实时分析、自主决策和学习提升的功能。与现有技术相比,本发明具有制造系统生产效率高,资源和能源利用率高,商业模式可持续,产品系统附加值高,有效解决环保、产品同质化严重和附加值低问题等优点。
Description
技术领域
本发明涉及制造业网络协同制造领域,尤其是涉及一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法。
背景技术
有色金属是国民经济和国防军工发展的基础原料和战略物资。有色金属工业,作为流程工业的重要组成部分,是制造强国的重要支撑,战略地位极其重要、发展势头强劲。目前,有色金属冶炼主体工艺及装备已经形成了较为完整的现代有色金属工业体系。
然而,当前有色金属工业制造中还存在这些问题:有色金属冶炼工艺多、流程长、工序间关联耦合、制造信息分立、产供销脱节、管控分离,使得以成本、效率、质量和安全为核心的流程精细管控需求突出,直接影响有色金属冶炼的生产效率、能耗、物耗和污染物排放,另外,有色金属的产品种类稳定,同质化严重,且产品无法通过联网和嵌入人工智能技术,通过升级改造,从而构建智能服务平台,从提供产品转变为产品+服务,目前企业的产品增值主要依靠生产加工等低附加值环节。这些问题不仅涉及了制造系统,还涉及了产品系统和商业模式,为了能够系统全面地解决这些问题,需要从制造模式角度考虑如何转型升级。
信息技术的发展影响着制造模式的变化,当前的数字经济(智能互联)时代,新一代人工智能、物联网、云计算、大数据等技术与有色金属工业的深度融合与产业变革加快转变经济发展方式,为有色金属工业孕育新的制造模式提供了重大机遇,新的制造模式能够解决上述问题并给企业带来新的发展机遇。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的制造系统生产效率低、资源和能源利用率不高、环保问题突出、产品同质化严重和附加值低的缺陷而提供一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,通过构建人机物共融制造系统、生态系统服务平台和可持续商业模式指导生产,所述人机物共融制造系统包括设备自主控制系统和基于新一代AI的远程管理分析决策系统,所述设备自主控制系统的功能包括感知、智能分析决策和智能控制,所述远程管理分析决策系统的功能包括泛在感知、实时分析、自主决策和精准执行、学习提升,人机物共融制造系统包括人机物交互机制、人机物协同机制和人机物融合机制。
所述设备自主控制系统的感知功能包括智能感知功能和泛在感知功能。
进一步地,所述智能感知功能具体为跨媒体智能感知,所述泛在感知功能具体为实时感知、多源感知、异构感知和动态感知。
所述设备自主控制系统的分析决策功能包括控制方法和模型的自调整与自完善,自主控制功能包括控制策略的自调整和自完善。
所述基于新一代AI的远程管理分析决策系统具有泛在感知、实时分析、自主决策、精准执行和学习提升功能
所述远程管理分析决策系统具有自学习功能,实时分析功能包括基于大数据对生产制造进行分类、预测、仿真和评价。
所述生态系统服务平台的用户类型包括企业、企业客户和合作伙伴。
所述生态系统服务平台的业务类型包括有色金属产品、产品服务、流程服务、定制服务和订阅服务。
进一步地,所述有色金属产品是企业的传统业务,有主产品和附属产品。
进一步地,所述产品服务是对产品销售的补充,所述流程服务建立在企业内部流程的基础上,企业对外提供相关咨询服务。
所述可持续商业模式画布的类型包括经济商业模式画布、环境商业模式画布和社会商业模式画布。
进一步地,所述经济商业模式画布从经济角度描述生产有色金属的公司的价值主张,内容包括关键合作伙伴、关键活动、价值主张、客户关系、客户细分市场、关键资源、分销渠道、成本结构和收入来源;所述环境商业模式画布从环境角度描述上述公司对环境的影响,内容包括供应和外包、生产、功能值、产品处理方式、使用阶段、原材料、分配方式、环境影响和环境益处;所述社会商业模式画布描述上述公司的利益相关者和公司之间的相互影响的内容包括当地社区、管理方式、社会价值、社会文化、终端用户、受雇者、外扩规模、社会影响和社会益处。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提出的人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,通过构建人机物共融制造系统、生态系统服务平台和可持续商业模式指导生产制造,在有色金属工业方面,能够解决有色金属工业制造系统生产效率低、资源和能源利用率不高、环境问题突出等问题。能够解决有色金属工业产品同质化严重、附加值低等问题。能够解决有色金属工业商业模式不可持续发展等问题。本发明支持但不限于有色金属工业制造模式与架构,能够为制造业的其他企业在制造模式变革、发展智能制造起到很大的指导和推动作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明实施例中人机物共融智能制造系统架构的结构示意图;
图3为本发明实施例中生态系统服务平台的结构示意图;
图4为本发明实施例中经济商业模式画布的结构示意图;
图5为本发明实施例中环境商业模式画布的结构示意图;
图6为本发明实施例中社会商业模式画布的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示,一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,通过构建人机物共融制造系统、生态系统服务平台和可持续商业模式,根据预设的绿色、高效和可持续目标进行生产制造,人机物共融制造系统包括设备自主控制系统和远程管理分析决策系统,设备自主控制系统的功能包括感知、分析决策和自主控制,远程管理分析决策系统的功能包括泛在感知、实时分析、自主决策与精准执行和学习提升,人机物共融制造系统包括人机物交互机制、人机物协同机制和人机物融合机制。
设备自主控制系统的感知功能包括智能感知功能和泛在感知功能。
智能感知功能具体为跨媒体智能感知,泛在感知功能具体为实时感知、多源感知、异构感知和动态感知。
设备自主控制系统的分析决策功能包括控制方法和模型的自调整与自完善,自主控制功能包括控制策略的自调整和自完善。
基于新一代AI的远程管理分析决策系统具有泛在感知、实时分析、自主决策、精准执行和学习提升功能。
远程管理分析决策系统的自主决策具有自学习功能,实时分析功能包括基于大数据对生产制造进行分类、预测、仿真和评价。
如图2所示为本实施例中人机物共融智能制造系统对应的人机物共融智能网络协同制造平台,包括有色金属冶炼(铜)精细管控流程(工艺)、流程装置系统、设备自主控制系统、信息物理系统CPS接口和基于新一代人工智能的远程管理分析决策系统。
精细管控流程包括多基地多产线多工艺流程,设备自主控制系统具有智能感知、智能分析决策和智能自主控制功能;基于新一代人工智能的远程管理分析决策系统具有跨层域优化与控制、预测运营和一体化计划功能;跨层域优化与控制包括产品数据/制造数据/管理数据等多主题数据的跨域集成与支撑软件、服务跨域共享工具、流程跨域管理工具、关键工序跨层域优化分析、仿真、控制与决策;预测运营包括设备预测性维护与健康管理、关键工序运营状态预测分析、基于运营状态的产品品质预测、产品及附属品产量预测;一体化计划包括生产计划管理构件、采购计划管理构件、销售计划管理构件和产供销一体化计划管理。
生态系统服务平台的用户类型包括企业、企业客户和合作伙伴,合作伙伴是企业之外能够为客户提供服务的主体。
如图3所示,生态系统服务平台的业务类型包括有色金属产品、产品服务、流程服务和其他服务,其他服务包括定制服务和订阅服务。
有色金属产品是企业的传统业务,有主产品和附属产品。
产品服务是对产品销售的补充,铜产品本身是期货,对其价格进行预测是客户常见的需求,企业也可以根据产品经验提供产品相关的咨询服务;流程服务建立在企业内部流程的基础上,企业对外提供相关咨询服务。
可持续商业模式画布的类型包括经济商业模式画布、环境商业模式画布和社会商业模式画布。
本实施例中,如图4所示为经济商业模式画布,从经济角度描述生产有色金属的公司的价值主张,内容包括关键合作伙伴、关键活动、价值主张、客户关系、客户细分市场、关键资源、分销渠道、成本结构和收入来源;
公司的主要合作伙伴增加了第三方服务提供商,公司的生态系统服务平台能够吸引第三方服务商入驻,公司和第三方共同提供以客户为中心的服务,服务的需求方可覆盖公司的上下游。主要活动方面,由于引入了人机物共融使能技术,公司的产供销活动能够一体化优化与决策,工艺流程跨层域优化与控制、生产设备预测性维护与管理,这些能降低企业的生产成本,提高生产效率。主要资源方面增加了生态系统服务平台。价值主张部分增加了提供以客户为中心的服务。平台的第三方服务提供者与平台是合作伙伴关系。公司的收入将不限于有色金属产品销售和加工费,生态系统服务平台将给公司带来服务费和佣金收入。
本实施例中,如图5所示为环境商业模式画布,从环境角度描述上述公司对环境的影响,内容包括供应和外包、生产、功能值、产品处理方式、使用阶段、原材料、分配方式、环境影响和环境益处;
从产品生命周期评估(LCA)角度分析产品的整个生命周期。用来表示公司在可持续发展道路上的环境效益以及产品在生命周期内对环境的影响。该模型能够理解公司在节能环保、循环经济方面的可持续性实践。功能值对应公司在环境层画布考察的对象,考察公司一年内铜产量对环境的影响。人机物共融使能技术驱动的可持续实践在节能环保和循环经济方面带来了如下益处。
本实施例中,如图6所示为社会商业模式画布,描述上述公司的利益相关者和公司之间的相互影响的内容包括当地社区、管理方式、社会价值、社会文化、终端用户、受雇者、外扩规模、社会影响和社会益处;
该画布模型的目的是调查公司利益相关者和公司之间的相互影响,捕捉这些关键关系中产生的社会影响。公司产生的社会价值包括为客户提供优质产品、持续挖掘资源的价值和追求人与自然的和谐共生。人机物共融的制造系统能够带来高质量、环保和高性价比的产品,生态系统服务平台能够创造更多的就业机会以及增加当地财政收入。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,所取名称可以不同,本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化,均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,根据有色金属工业的变革需求,通过构建人机物共融制造系统、生态系统服务平台和可持续商业模式来指导生产制造活动,所述人机物共融制造系统包括设备自主控制系统和基于新一代AI的远程管理分析决策系统,所述设备自主控制系统具有感知、智能分析决策和智能控制功能,所述远程管理分析决策系统具有泛在感知、实时分析、自主决策和学习提升的功能。
2.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述设备自主控制系统的感知功能包括智能感知功能和泛在感知功能。
3.根据权利要求2所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述智能感知功能具体为跨媒体智能感知,所述泛在感知功能具体为实时感知、多源感知、异构感知和动态感知。
4.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述设备自主控制系统的智能分析决策功能包括控制方法和模型的自调整与自完善,智能控制功能包括控制策略的自调整和自完善。
5.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述基于新一代AI的远程管理分析决策系统具有泛在感知、实时分析、自主决策、精准执行和学习提升功能。
6.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述远程管理分析决策系统的自主决策功能具有自学习功能,实时分析功能包括基于大数据对生产制造进行分类、预测、仿真和评价。
7.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述生态系统服务平台的用户类型包括企业、企业客户和合作伙伴。
8.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述生态系统服务平台的业务类型包括有色金属产品、产品服务、流程服务、定制服务和订阅服务。
9.根据权利要求1所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述可持续商业模式画布的类型包括经济商业模式画布、环境商业模式画布和社会商业模式画布。
10.根据权利要求9所述的一种人机物共融的有色金属工业网络协同制造模式构建方法,其特征在于,所述经济商业模式画布的内容包括关键合作伙伴、关键活动、价值主张、客户关系、客户细分市场、关键资源、分销渠道、成本结构和收入来源;所述环境商业模式画布的内容包括供应和外包、生产、功能值、产品处理方式、使用阶段、原材料、分配方式、环境影响和环境益处;所述社会商业模式画布的内容包括当地社区、管理方式、社会价值、社会文化、终端用户、受雇者、外扩规模、社会影响和社会益处。
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