北京互联网智能制造智能制造标杆企业系列报道丨亦庄环境科技：打造基于工业互联网智能制水应用场景|工业云|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

智能制造标杆企业系列报道丨亦庄环境科技：打造基于工业互联网智能制水应用场景

“这是一杯经过10道工序净化后的再生水，它的水质能达到准IV类水体标准，我们平时绿化和降尘用的就是这种水，也可以直接排入凉水河提供生态补水。”北京亦庄环境科技集团有限公司经开再生水厂智能制水工厂（以下简称智能制水工厂）相关负责人介绍，眼前这杯看似与自来水无异的再生水，12小时前还是浑浊黑臭的污水。这不是“奇迹”，而是现代科技。多年来，从“治水”到“智水”，智能制水工厂走出了一条高精尖发展之路。

智能制水工厂服务范围覆盖亦庄经开区全区，工厂借助双膜、SBR、MBR、MBBR、C-TECH等多种水处理工艺技术，形成25万吨/日污水处理能力、7万吨/日再生水生产能力、10万吨再生水输配能力，达到区域污水处理率100%。智能制水工厂应用集“智能制水工程、研发平台”于一体，提出了国际领先的智能制水原型母工厂概念，创新性的打造了基于工业互联网的智能制水工程应用场景。其采用国际先进的低压反渗透膜，实现了生产能耗更低、膜的寿命更长、水质保障更稳定。开发了多传感器系统，让传感器信号保持实时稳定，将整套工艺6个单元模块、70多台设备数据统一到一个平台，实现整个厂房无人值守，通过数据反馈掌握运行情况，在控制室一键就能实现全面操作。通过交互进行传输信息、自动调配，线下有管控体系与线上的模拟体系相统一，解决了行业中水厂数据孤岛、数据传输、数据不匹配、数据延时等问题。

图 1 智能制水工厂3D效果图

优化人工智能算法发挥数字赋能优势

1、再生水处理过程节电节药优化人工智能算法

针对再生水处理过程电耗、药耗高的问题，开发基于遗传算法和神经网络算法的新型再生水处理过程人工智能算法。对再生水处理系统进行非线性系统建模，对节电节药关键参数进行离线与在线辨识；利用非线性干扰观测器，进行干扰实时估计计算，根据估计结果设计自适应的补偿控制算法；最终形成高鲁棒性的新型人工智能控制算法（国际领先）。

图 2 智能制水工厂智能算法展示界面图 2 智能制水工厂智能算法展示界面

2、基于多传感器在线监测/检测系统的多元数据融合技术

基于多传感器在线监测/检测系统的多元数据融合技术为人工智能算法的实现提供数据来源。建设覆盖全厂的分布式控制系统、安全仪表系统、数字视频可视化等系统，将相应传感器合理地布设于双膜制水工艺段相应位点，对整个现场工艺过程和运行设备进行监测与控制，实现数据采集、设备控制测量、参数调节以及信号报警等功能。

图 3 智能制水工厂总体调度展示平台

3、数字再生水厂系统集成平台

数字再生水厂系统集成平台通过数据采集平台逐步积累海量数据，以用于大数据和云计算；通过数字水厂水务平台运行数字报表、工艺监控等应用模块，以提高人员生产效率；通过数据分析及预测预警平台来关联分析、深度挖掘运行经验和工艺参数，并将结果融入自控系统；通过交互进行传输信息，解决了行业中水厂数据孤岛等问题。

图 4 智能制水工厂统计分析系统

创新生产技术助力科学管理

1、再生水智水工厂智能决策支持技术

在人工智能算法和多元数据融合技术的基础上，建立再生水智水工厂智能决策支持技术。双膜法制水生产整线智能决策技术利用再生水厂智能制水大数据平台所采集的实时运行数据，对实际生产线进行数字化软件建模，进行数据分析。

图 5 智能制水工厂智慧水务大数据平台图 5 智能制水工厂智慧水务大数据平台

2、双膜法智能制水生产整线定制与设计技术

双膜法智能制水生产整线系统实现了定制化设计与智能化管控双重技术要求。采用 BIM 设计搭建数据化工厂，并与生产工艺、设备信息等功能进行集成，实现装备、模型、监控三视图同步为生产操作的业务场景展示；借助覆盖全厂的网路平台实现生产数据的多传感器在线实时采集，提升对生产现场的感知和监控能力，从而使系统根据实时监测数据的变化自动修正控制设备的智能化、自动化模式；利用大数据技术，对数据集中存储和分析，协助管理层及时发现和分析问题、进行风险预警，实现决策的科学化和智能化。

图 6 智能制水工厂BIM展示界面

提升资源利用实现三重效益

1、经济管理效益

实现了高品质再生水生产能力提升30%，水质也大幅提升，产水电导率从原来的200μs/cm左右，下降到40μs/cm以内，对生产线大量使用超纯水的集成电路、新型显示等企业来说，不仅降低企业水处理设备上的投入，还将用水成本降低20%~30%。有效缓解经开区用水紧张的现状，并为企业带来直接经济效益。

2、社会效益

智能制水工厂设计思路符合《中国制造2025》的战略要求，将新一代信息技术与传统技术深度融合，加大科技创新，推动云计算、大数据在传统领域的应用。智能制水工厂对膜法进行产业升级改造，进一步推动水处理产业升级、创新，支撑北京国际科技创新中心建设。

3、环境效益

智能制水工厂实现再生水制水全流程精细化控制，能有效节省用电量及药物投加量。通过精细化控制，提高产水效率，可动态调节出厂水压至合理范围，降低爆管事故的发生概率。提高污水资源化利用率，践行污水资源化利用国家战略。

智能制造标杆企业系列报道丨北京精雕快速制造柔性数字化车间：打造工业母机制造标杆示范

鸡蛋上雕刻二维码、毛坯原料直接加工成镜面……在北京精雕科技集团快速制造柔性数字化车间，工程师正熟练应用CAM软件和数控系统，快速制成一个个精雕产品。北京精雕的前身是1994年成立的一个小厂，当时只有10多个人，经过30年发展，如今已经发展成为走向世界的精密部件研发生产企业。

北京精雕快速制造柔性数字化车间坐落于北京门头沟石龙工业区，系本公司核心生产单元。此车间专注于提供精密零件的迅速、灵活制造方案，充分满足产品研发快速迭代的需求。为打造这一先进车间，精雕深入融合了现代管理理论、智能制造理念以及最前沿的信息化、自动化、网络通信、信息物理系统、大数据和云计算技术。依托北京精雕独立研发的数控机床与柔性制造单元等尖端智能装备，结合CAD/CAM软件、PLM、ERP、MES、WMS以及JDSoft iFactory（精雕数字化车间管理系统）等管理软件，确保车间高效运作。同时，车间还采用在机检测、虚拟加工、DNC等尖端技术，构建了基于CAD/CAM的数字化工艺库，实现了从设计、生产到仓储的全流程智能化管理。北京精雕快速制造柔性数字化车间不仅实现了工艺技术的共享与协同、数字化设计、一体化生产管控和智能化决策管理，还展现了智能化、轻量化、绿色化的鲜明特色。

图1 精雕快速制造柔性数字化车间现场图

一、管控质量提升加工能力稳定

应用自研工业母机形成领先加工能力

精雕自主研发的精雕高速加工中心作为核心设备，构成了北京精雕快速制造柔性数字化车间的核心竞争力。该设备具备“0.1微米进给、1微米切削、纳米级表面效果”的卓越加工能力，能够精确且高效地实现“微米级精度”机械零件的加工。其产品技术能力在国际范围内处于先进水平，应用能力则位居国际领先地位，成功打破了日德企业在精密加工领域的垄断地位。如今，该设备已广泛应用于模具制造、医疗器械、精密电子、汽车部件、工具装备、光学仪器和自动化机械等行业。其中，代表机型JDMR600、JDGR200T及JDGR400T，凭借卓越的性能，成功通过了中国机械工程学会团体标准“机床装备制造成熟度”的评价，最高获得了制造成熟度九级认证。这一成果标志着北京精雕已具备了成熟的五轴高速机规模制造能力。

图2 精雕高速加工中心全景图

软硬件协同实现设备及加工工具高效管控

精雕快速制造柔性数字化车间，深度整合了我国企业多年积累的工艺知识库，依托自主研发的CAD/CAM软件（JDSoft SurfMill软件），并结合北京精雕独有的机检测技术与过程管控技术，探索并实践了以数字孪生技术为基础的虚拟制造技术。该技术将加工设备、刀具刀柄、工装夹具、毛坯等物料实现数字化，并在JDSoft SurfMill软件中构建了一个与真实加工环境高度一致的数字化环境。在此环境中，北京精雕实现了工艺规划与模拟加工验证，经过多次迭代优化，最终输出精密加工的自动化程序。

图3 基于CAD/CAM软件的工艺技术共享与协同平台原理图

基于MES系统打造一体化生产管控能力

精雕已成功构建了一套以自主研发的工业软件JDSoft MES系统为核心的柔性数字化车间。同时，JDSoft IFactory系统以及WMS仓储物流管理系统亦已上线运行。通过整合订单计划下达、生产过程监控、产品质量控制、在线监测警示、质量追溯跟踪以及生产现场指挥等环节，精雕实现了以MES系统为核心的一体化生产过程管控。

图4 数字化车间MES系统看板

特色在机检测能力确保生产加工质量稳定

精雕快速制造柔性数字化车间通过集成数控系统在CAM软件中的机检测技术，实现了机床内部工件位置误差检测与补偿、工步切削余量检测及加工路径的智能修正，确保产品连续稳定地精密加工。此举为金属零件批量加工行业带来了“制检合一”的新型生产模式。此外，通过编制过程管控程序，如在NC程序中插入针对刀具的自动对刀、规格防呆、预热暖机、磨损检查等管控宏程序，大幅减少了机床端稳定刀具切削状态的人工干预工作，实现了“一键启动”的加工模式。

图5 在机检测获取工件实际位置

二、提升工艺研发效能

确保智能制造实施效果

精雕快速制造柔性数字化车间构建了工艺技术共享与协同平台，提升工艺研发效能，确保安全、流畅的加工过程。此外，该平台支持将实践中所积累的成熟工艺经验导入软件，实现数字化工艺库的建设，保障企业宝贵工艺经验的传承与积累。数字化车间实现从研发设计、生产制造到仓储管理的全生命周期智能化管理，优化并升级产品生产过程，提升生产效率和质量，缩短精密零件的研发试制周期，有利于加速科技成果转化和科技创新步伐，推动国产高档数控机床技术发展，进而促进相关产业的发展。

精雕快速制造柔性数字化车间推动制造业与工业互联网的深度融合，实现绿色制造和快速制造，打造制造业智能制造新典范，在工业母机制造行业发挥引领作用，赋予相关产业制造效率提升的能量，形成国产智能制造的集群效应，助力我国制造业，尤其是工业母机行业的高质量发展。