光纤生产智能化控制及光纤质量控制双向反馈闭环系统信息化提升项目申报书-毕业论文

企业信息化提升项目申报书项目名称：光纤生产智能化控制及光纤质量控制双向反馈闭环系统申报单位：中天科技光纤有限公司地址及邮编：江苏省南通经济技术开发区中天路6号226009项目负责人：刘志忠财务负责人：唐海晶法定代表人：朱兆章单位传真系人及手机：苏海报日期：二零一四年四月二十三日江苏省经济和信息化委员会印制目录第一部分：项目申报书正文 1一、项目概述 1二、项目的目标和任务（项目目标与任务需求分析） 22.1项目目标 22.2任务需求分析 3三、现有工作基础与优势 63.1申报单位概况 63.1.1企业简介 63.1.2企业组织结构 73.1.3企业财务状况 83.1.4、企业经营情况（主导产品及市场占有率） 93.2管理水平 93.2.1高管资历背景 93.2.2项目主要参与人员资历背景 113.2.3、管理制度 113.3技术水平 123.4行业优势： 15四、项目建设总体方案 164.1 实施内容 164.2项目实施计划及时间安排； 324.3实施后的商业模式和运营模式 334.3.1商业模式 334.3.2运营模式 344.4主要社会、经济、环境效益 344.5项目实施后形成的示范点、创新点 354.6人才队伍建设 35五、经费预算 365.1项目总投资预算、各项任务经费分配及年度经费需求 365.1.1项目总投资及各项任务经费分配 365.1.2年度经费需求 365.2资金筹措方案及配套资金落实措施 37六、实施机制 386.1组织管理措施 386.2参与单位的工作分工 38七、风险分析 387.1政策风险、技术风险和市场风险等风险分析 387.1.1政策风险 387.1.2技术风险 397.1.3市场风险 397.2项目申报单位降低风险的主要措施 39第二部分：附表 41一、附表1 42二、附表2 44三、附表3 46第三部分：纸质稿报告附件 47一、申报单位营业执照 48二、财务审计报告原件复印件 502012年财务审计报告 512013年财务审计报告 87三、科研成果证明文件 123四、资金落实证明文件 172五、项目单位对资金申请报告内容和附属文件真实性负责的声明 174六、其他资质证明 176第一部分：项目申报书正文一、项目概述当今社会正处于知识经济迅速崛起，全球信息化水平高速发展的时代。对信息的采集、共享、利用和传播，已经成为决定企业竞争力的关键因素。传统的光纤生产设备在生产过程控制和质量跟踪方面的智能化水平较低，人工参与的工序太多，人力成本高且光纤增加了人为的质量事故概率。中天科技光纤有限公司自主研发的光纤生产智能化控制及光纤质量控制双向反馈闭环系统是以生产综合管控平台为核心，利用云计算技术，建设自动化智能化拉丝流水线和光纤产品质量控制双向反馈闭环服务系统，系统对拉丝、筛选、测试等各道工序进行融合、优化，将原本相互独立的子系统生产管理PDR系统、数理统计系统、拉丝主控系统等进行合理化布局，建立拉丝生产流水线全局监控系统和纠错机构服务系统，实现光纤生产质量管控全流程的有效整合和高度优化，同时建立了质量异常的双向反馈闭环控制系统，确保光纤质量得到有效的控制。作为大型高新技术企业，要实现生产率和企业竞争力的稳步提升，必须以信息化作为手段，可以说信息化的水平将直接决定一个企业生产率和竞争力。21世纪以来，虽然国内企业信息化意识明显提高，信息化进程正在加快，但大部分还处于信息化初级阶段，企业运转过程中涉及的各子系统相互独立，无法形成一个整体，融合程度不高。中天科技光纤有限公司历来始终把企业信息化建设作为企业未来发展的制高点，已经成功建立企业综合信息协同管理平台，成功部署IFSERP系统、设备综合管理平台的开发与应用系统、智能无线点检系统及节能综合平台系统，该系统能够有效的整合企业日常管理的各子系统，使得企业的生产管理更加高效，相对来说该系统部分环节还需要升级优化。二、项目的目标和任务（项目目标与任务需求分析）2.1项目目标随着市场竞争的日益激烈，提高生产效率、降低运营成本，对于企业来说至关重要。实现光纤生产智能化，可以有效地减少公司运营资金的占用、保证产品质量，为企业的快速发展带来有效的支撑，提高企业的竞争力。本项目具体目标：利用云计算技术，建设自动化智能化拉丝流水线产品质量控制双向反馈闭环服务系统，系统对拉丝、筛选、测试等各道工序进行融合、优化，确保光纤质量得到有效的控制，从而降低产品的原材料成本和管理成本，使企业在激烈的竞争中保持发展与优势，提升企业在业内的核心竞争力。实现光纤生产智能化，打造统一的生产管理平台，使得光纤生产的各个环节无缝连接；全过程、多角度掌控企业生产、安全、经营动态信息,降低运营成本，实现效益的提升。建立多项自动化、智能化控制系统，如拉丝筛选控制系统、截止波长自动控制系统、筛选机自动化智能化系统搭建等，通过这些智能化系统的搭建，实现了自动化、智能化升级，节省了人工、优化工序，在行业中处于领先地位。搭建智能化自动测试系统，通过对设备改造，操作人员将根据具体的现象，采用合适的方式控制速度变化、调整升速方案，有效实现双向反馈闭环控制，指导操作人员调整生产，大大提高了产品的质量。将原本相互独立的子系统生产管理PDR系统、数理统计系统、拉丝主控系统等进行合理化布局，建立拉丝生产流水线全局监控系统和纠错机构服务系统，实现光纤生产质量管控全流程的有效整合和高度优化，同时建立了质量异常的双向反馈闭环控制系统。项目预计实现的经济效益管理费用率降低0.9%产品合格率提高1.5%劳动生产率提高1.2%设备故障率减低0.9%原材料资金占用降低￥1000万库存周转率提高1%2.2任务需求分析 生产综合管控平台结合企业安全生产管理的流程和特点，以生产过程优化运行、优化控制与优化管理为核心技术功能模型，通过分布式实时数据库系统实现对生产自动化设备的实时数据采集、存储管理与监控；以标准数据接口为桥梁，数据统计分析为手段，分别抽取涉及产、供、销等系统的管理数据，搭建起企业集中监控、统一调度、高度共享、快速反应、有效预控、数理分析的综合管理信息平台。通过数据聚合、系统聚合、决策支持为信息资源的共享与企业信息管理等提供支持系统，为决策层、管控层、应用层提供全方位、全过程、多角度掌控企业生产、安全、经营动态信息。最终使其成为提升决策层生产综合管控能力的有效手段和信息化平台。拉丝筛选联动控制系统该系统有数据采集系统和裸纤自动去除系统两部分组成。数据采集系统：建立光纤生产及后道筛选工序联合控制系统，通过构建局域网、运用智能软件、条码扫描系统进行数据采集、系统优化，实现拉丝生产区和复绕生产区信息资源的交换以及企业信息管理。对筛选机、收线机运行各项数据进行实时监控，上位机将采集到的数据信息经处理后存入数据库，收线机和筛选机通过数据库进行数据交换，将筛选过程中检测出的参数及时反馈给拉丝工序，进行拉丝控制过程中的优化处理，该系统实现了光纤拉丝收线与筛选分切的自动处理，生产工序大大简化。裸纤自动去除系统：对拉丝过程中的裸纤数据进行实时采集分析，判断拉丝过程中裸纤超标时的光纤所处长度。将判断出的裸纤超标数据通过数据采集系统写入数据库，筛选机进行大盘筛选时，通过读取数据库内的裸纤超标数据，自动计算出小盘筛选长度，到达裸纤超标处光纤时筛选机自动停止，保证了光纤去除过程中的准确无误。光纤截止波长自动控制的拉丝服务系统该系统主要包括炉温控制系统、张力控制系统、截止波长自动检测系统。截止波长是光纤的重要指标之一，在拉丝过程中，截止波长需控制在严格的范围之内。正常生产时，光纤截止波长自动检测系统实时检测光纤截止波长，将检测到的截止波长信息传输给拉丝生产控制器。拉丝生产控制器根据实时检测的截止波长，采用模糊控制理论，通过炉温控制系统调节拉丝加热炉的加热温度，加热温度的变化引起拉丝张力的改变，张力控制系统根据拉丝张力变化的趋势，将采集到的张力信号反馈给炉温控制系统，作为炉温的闭环调节的一个依据。光纤截止波长自动控制的拉丝服务系统在拉丝过程中对光纤截止波长实行闭环控制，实现了光纤截止波长的稳定以及自动控制。筛选工序自动化智能化系统筛选工序自动化智能化系统主要由筛选机排线自动调节系统和筛选机筛选自动换盘系统两部分组成。筛选机排线自动调节系统：该系统主要用于调节筛选机小盘光纤的排线。筛选机在正常筛选光纤时，由于设备的振动，光纤盘的轻微形变等一些因素，均会导致小盘光纤的排线异常。以往都是通过操作人员手动调节排线参数来改善光纤小盘光纤的排线状况，这种调节具有一定的滞后性，不能够及时有效的调整小盘光纤排线状况。筛选机排线自动调节系统利用收线舞蹈器作为光纤小盘排线的检测传感器，将舞蹈器实时采集到的排线数据送入筛选机控制器，控制器利用PID自动调节控制理论，完成排线状况的计算，能够及时有效的调节光纤小盘排线参数，大大节约了设备的自动化程度，降低了操作人员的劳动量。筛选机筛选自动换盘系统：该系统主要用于筛选机小盘自动切换换盘。原有的筛选机都是单筛选收线，在小盘光纤筛选结束后，需降速停机更换新的光纤小盘。使用该系统后，通过改变筛选机机械结构，在筛选机上再添加一个光纤小盘，当其中一个光纤小盘筛选结束后，筛选机无需降速停机，可以直接将光纤切换到另外一只小盘继续筛选收线。该系统大大提高了筛选机自动化程度，节约了人力成本。检测系统智能化升级、搭建自动测试系统几何尺寸端面角度自动判定：光纤端面的垂直角度情况影响几何尺寸的测试结果，切割端面角度的重复性是测试结果稳定性的先决要素。在纯DOS系统的环境下，设计、开发高清系统采集系统，对端面聚焦情况进行采集，并自动扑捉聚焦时端面清晰与不清晰的分界面，通过近场光分布原理、最小二乘法原理设计角度计算程序，自动计算端面角度，同时将端面角度值通过数据传输方式至测试程序中，并对测试程序进行限制、对测试结果进行指导。当切割端面角度符合测试要求时，测试程序默认测试结果有效，系统自动将测试结果反馈至拉丝系统中，拉丝操作系统根据测试数据自动微调拉丝速度、送棒速度以控制光纤的直径持续符合控制要求。“端差”自动判定程序：光纤的端差现象始终存在于光纤制造中，这已是行业内不争的事实。端差现象显著的表现在光纤的截断过程，对光缆的制造产生负面影响。通过对曲线的不断放大和人工查看，可控制部分端差光纤的流转，但无法避免。通过对设备改造，减小脉冲扫描宽度、增加扫描步长功能，对光纤实行高频率、小脉冲、全长度的扫描，测试出大量数据（几千组），并实现实时采集，同时通过云计算方式对数据进行分析，计算端差位置，进行截断控制。同时，系统将测试情况实时反馈至生产线，如确定端差现象的存在，生产系统自动报警，并显示在相应生产线的控制电脑上，操作人员将根据具体的端差现象，采用合适的方式控制速度变化、调整升速方案，有效实现双向反馈闭环控制，指导操作人员调整生产。三、现有工作基础与优势3.1申报单位概况3.1.1企业简介中天科技光纤有限公司系上市公司江苏中天科技股份有限公司（股票代码：600522）的控股子公司，成立于2002年12月，占地面积26101.07m2(约39亩)，是一家专业从事光纤研发生产及销售的高科技企业。公司主营G.652B、G.652D、G.655、G657A/B等各类光纤，拥有国际先进的拉丝生产线40条，产品广泛用于中国移动、中国电信、中国联通等通信运营商，以及电力、广电、交通、教育、国防、航天、石油、化工等多个领域。公司拥有国际先进的制造、检测设备和一支较强创新能力的研发团队，在产、供、销等各个环节采用先进的信息化手段，确保产品品质和效率。目前，公司已经形成年产2000万芯公里光纤的能力，市场占有率居国内前三，世界前十。2013年公司实现销售收入105741.38万元，净利润9717.15万元，上缴税收4438万元。近年来，公司加大科技创新力度，承担了十多项国家火炬计划项目、国家重点新产品项目、高薪技术产品项目、多项省市级科技计划项目，并荣获江苏省科技进步奖和南通市科技进步奖多次，凸显了中天光纤科技创新的实力。公司具有核心自主知识产权，已取得光纤相关专利38项，其中发明专利12项（国际发明专利1项），同时公司也是光纤行业国家标准与行业标准的主要起草单位。3.1.2企业组织结构中天科技光纤有限公司按照现代企业管理制度执行，企业在董事会下设总经理1名，副总经理1名，总经理助理1名，具体组织架构如下图所示：3.1.3企业财务状况①企业总资产、资产负债率情况表1-1近三年企业固定资产、资产负债情况表单位：万元序号资债项目2011年2012年2013年1资产总计63364.7084139.37108341.682负债合计26457.2229980.5952610.333资产负债率41.75%35.63%48.56%②企业销售收入及利税情况表1-2近三年销售收入、利润情况一览表单位：万元序号项目2011年2012年2013年数值数值数值1销售收入92921.0788120.99105741.382利润总额13196.6710776.0911393.163净利润11202.489049.539717.15上表显示，公司2013年主营业务收入为105741.38万元，较2011年、2012年分别增长了12.12%和16.66%，且均大大高于行业平均水平；可见企业经营状况较好，上升势头明显。3.1.4、企业经营情况序号产品种类市场占有率行业排名1G.652B/D通信行业位列前三行业前三2G.657A/B通信行业位列前三行业前三3.2管理水平3.2.1高管资历背景刘志忠，男，1977年生，毕业与西南科技大学，参与与中国移动通信集团公司结成“绿色行动计划”战略合作伙伴的工作、合格通过谱尼测试（ROSH）“2008绿色企业”、TLC质量管理体系认证、SGS环境管理体系认证、SGS职业健康安全管理体系认证，积累了丰富的管理经验并成功的帮助公司获得ISO9001、ISO14001、OHSAS18001三项国际贸易“绿色通行证”，荣获“江苏省高新技术企业”、“江苏省民营科技企业”、“南通市知识产权示范企业”、“南通市绿色企业”等荣誉。工作以来始终把科技工作放在重要工作日程，及时了解和掌握科技动态，紧跟前沿技术，利用自身的技术背景和管理经验，把技术理念和管理理念结合起来，打破了原来单方面管理的思维局限，运用“技术创新—生产管理—经营管理”的综合管理模式及5S-3D、JIT管理经验，使公司在综合实力、产品质量、售后服务等稳健、快速发展，经济效益和社会效益逐年提高。先后参加“基于可编程控制器的拉丝自动收尾控制系统及其控制方法”、“一种光纤净化装置及其净化方法”、“拉丝炉气体流量自动控制装置”、“光纤拉丝塔油烟吹扫收集装置”、“防止光纤涂覆产生气泡的进料系统”、“光纤生产过程中高速拉丝设备及其高速拉丝方法”、“具有防返料功能的光纤涂覆进料系统”等专利申请。主导研发的“大棒拉丝”、“全波段弯曲不敏感单模光纤”等项目被列为国家火炬计划项目，“宽带低水峰抗弯曲单模光纤”、“新型高带宽多模光纤”、“高强度大盘长海底光缆用单模光纤”获国家重点新产品。曹珊珊，女，1984年生，毕业于天津大学，负责新品开发、技术管理工作，致力于新型预制棒和特种光纤的技术开发和应用研究，设计研发的“FTTX用新一代R5超低弯曲损耗光纤”获南通市科技进步一等奖，“高强度大盘长海缆用单模光纤”获南通市科技进步二等奖，同时该项目获得美国PCT发明专利，“超低偏振模色散低水峰非零色散位移单模光纤”、“特殊涂层的高强度耐高温低水峰单模光纤”、“新型抗弯曲低水峰单模光纤”等产品获江苏省高新技术产品。同时多次参与国家标准、行业标准光纤光缆相关标准的制定和修订工作，如《光纤兼容性导则》，《光纤的偏振模色散测试方法》、《弯曲不敏感光纤行业标准》等。3.2.2项目主要参与人员资历背景姓名性别学历职称毕业专业项目分工刘志忠男学士工程师经济学项目经理曹珊珊女硕士工程师材料学项目副经理徐飞男学士工程师计算机项目实施主管龚海华男学士工程师计算机系统开发张帆男学士工程师电气自动化系统开发江金金男硕士工程师电气自动化系统开发徐海涛男硕士工程师信息管理系统开发顾旭超男学士工程师计算机系统开发胡继刚男学士工程师计算机项目实施吴磊男学士工程师计算机项目实施3.2.3、管理制度中天科技光纤有限公司按照现代企业的管理要求制定完善的管理制度，公司已获得ISO9001:2000质量管理、ISO14001:2004环境管理和OHSAS18001:1999职业健康安全管理体系认证。中天科技光纤有限公司实行总经理领导下的部门负责制，公司的基本组织机构有：研究开发部、生产支持部、质检部、产品推广部。公司内部建立健全的管理制度，包括项目开展流程、员工绩效考核管理细则、员工激励方案、保密制度、研发经费管理规定等。公司实行开放、流动的竞争机制，根据工作需要，人员能进能出，保持精干力量，同时，在技术开发方面全方位开展国际国内的交流与合作，为行业培训高质量的技术人员和管理人员。该项目采用项目经理领导下的组长负责制，项目经理负责整个项目的计划、组织、领导和控制。在项目的各个阶段，实施组组长和项目组组长、需配合项目经理制定阶段性项目计划。实施组组长和项目组组长需配合项目经理对项目计划执行情况进行监控，确保项目按计划完成。项目计划需要变更时，项目经理填写项目计划变更说明，并提交公司主管领导审批，通过审批后，交给实施组组长和项目组组长执行。3.3技术水平公司坚持科技强企，公司建立了总经理领导下，由总工办、研发部、技术工艺部、技术服务部等组成的科技创新管理委员会，各类研发项目采取项目经理制，并建立了企业知识产权银行等激励机制。公司建有江苏省（中天）特种光纤工程技术研究中心、市认定企业技术中心、浙大中天联合实验室等高水平的研发机构，建成了抛光试验区、拉丝试验区、复绕试验区和测试实验中心等研发场所约3000平方米，拥有352台（套）国际先进的研发仪器设备，并逐年提高研发投入。公司汇集了一批老、中、青相结合，学科门内齐全，具有较强创新能力的研发团队，大专以上科技人员157人，占职工总数的38.29%，研发人员62人，占职工总数的16.5%，其中拥有高、中级职称的26人。科研成果：公司积累了丰富的研发及产业化项目管理经验，取得了丰硕成果。近年来，承担了20多个国家、省、市级科技计划和技术改造项目，拥有近10个国家重点新产品和江苏省高新技术产品，主持或参与了5项国家标准、行业标准制定，获得了1个PCT国际发明专利、37个国家专利、10多个各级科技进步奖，在SCI及国内核心技术期刊发表数十篇高水平论文，详见下表。类别专利名称专利号发明专利宽带低水峰非色散位移单模光纤生产工艺ZL200410041056.8具有防返料功能的光纤涂覆进料系统ZL200810023355.7高强度大盘长海底光缆用单模光纤的制备方法ZL200910031143.8光纤拉丝冷却系统ZL200910031144.2光纤生产过程中高速拉丝设备及其高速拉丝方法ZL201019026066.7超低偏振模色散单模光纤生产方法ZL200810023379.2防止光纤涂覆产生气泡的进料系统ZL201010522799.2光纤拉丝塔油烟吹扫收集装置ZL201010523082.X拉丝炉气体流量自动控制装置ZL201010524690.2一种光纤净化装置及其净化方法ZL201210057722.1基于可编程控制器的拉丝自动收尾控制系统及其控制方法ZL201210057726.X实用新型具有防返料功能的光纤涂覆进料系统ZL200820033876.6光纤涂覆进料系统ZL200820033875.1正弦光纤扭转装置ZL200820034001.8光纤拉丝冷却系统ZL200920039874.2高强度大盘长海缆用光纤的筛选收线装置ZL200920039875.7光纤生产过程中高速拉丝设备ZL201029044095.1一种光纤净化装置ZL201220082201.7基于可编程控制器的拉丝自动收尾控制系统ZL2012200821936光纤预制棒掉头后自动降温及自动剪锥装置ZL201220224188.4光纤扭转装置ZL201020583039.8光纤冷却管ZL201020581142.9光纤拉丝塔油烟吹扫收集装置ZL201020587716.3光纤生产退火装置ZL201120382305.5一种光纤盘通用夹持装置ZL201120382277.7光纤拉丝炉气体稳定控制装置ZL201120382304.0一种水浴集中自动补水系统ZL201120382280.9防止光纤涂覆产生气泡的进料系统ZL201020580657.7拉丝炉内气体流量自动控制装置ZL201020583015.2低弯曲损耗直径稳定的低水峰单模光纤ZL201220612794.3一种光纤的宏弯损耗测试工装ZL201220612793.9一种拉丝冷却管冷却氦气流量自动控制装置ZL201220612966.7涂层易于剥离的小包层直径低水峰单模光纤ZL201220612795.8紫外光固化炉自动控制抽风系统ZL201320002349.X适应于长距离通信传输的低损耗单模光纤ZL201320002350.2一种截止波长自动控制拉丝方法的控制系统ZL201320002330.5一种降低单模光纤损耗的拉丝设备ZL201320002402.6国际专利高强度大盘长海底光缆用单模光纤的制备方法82970803.4行业优势：（1）中天科技光纤以高强度大盘长海缆用单模光纤、非色散位移单模低水峰光纤、抗弯曲低水峰单模光纤为主导产品，年产能达2000万芯公里，市场占有率国内前三，世界前十。（2）中天科技光纤拥有完善的技术创新体系，率先采用数字化车间管理，很好监控和管理了全流程生产过程，保证了产品品质，获得运营商好评和用户的高度认可。（3）中天科技光纤建有数字化的模拟现场试验场地，覆盖全工序的可编程功能的高端检测仪表及设备。四、项目建设总体方案实施内容光纤生产智能化控制及光纤质量控制双向反馈闭环系统是以生产综合管控平台为核心，利用云计算技术，结合信息采集系统和网络传输技术，工业控制系统，工控通讯技术，实现各工序之间联动，通过自动测试系统，将数据通过信息采集系统及时传输共享，实时调整生产，达到最优生产控制状态。建设自动化智能化拉丝流水线产品质量控制双向反馈闭环服务系统，为各级用户提供统一的管理控制门户。生产综合管控平台光纤生产是一项工艺复杂，技术要求高，设备精良，产品精密度要求极高的生产项目。对光纤生产过程的管控不仅仅涉及传统工业生产控制，例如生产计划，调度，派单等，还涉及到很多生产过程中的质量，设备以及环境控制等。目前，光纤生产过程从预制预处理、拉丝、复绕、测试、分配、质量控制包装到出厂均具有极高的自动化能力，数据自动采集能力，但独立的系统无法满足数据联动的要求，传统的MES数据管理与EPR系统也无法针对光纤生产过程的信息化管理。因此，建设一个具有数据综合处理能力，系统集成的生产综合管控平台具有非常重要的意义。本项目通过根据光纤生产流程，管控要点，以生产过程优化运行、优化控制与优化管理为核心技术功能模型，通过分布式实时数据库系统实现对生产自动化设备的实时数据采集、存储管理与监控；以标准数据接口为桥梁，数据统计分析为手段，分别抽取涉及产、供、销等系统的管理数据，搭建了企业集中监控、统一调度、高度共享、快速反应、有效预控、数理分析的综合管理信息平台，如图4-1所示。利用平台的消息能力，IT能力，视频能力以及web能力最大化的实现信息数据存储，跟踪与共享，通过数据聚合、系统聚合、决策支持为信息资源的共享与企业信息管理等提供支持系统，为决策层、管控层、应用层提供全方位、全过程、多角度掌控企业生产、安全、经营动态信息，为光纤生产管控，产品质量检测以及质量控制措施等提供决策依据。图4-1光纤生产综合管控平台架构基础设施层基于云计算技术的光纤生产综合管控平台分为基础设施层，平台层，系统接口层和应用层。基础设施层的建设是项目搭建的基础保障，具体内容包含了网络系统的建设、机房建设、终端智能感知设备建设以及安全设备建设等，通过全面的基础设置的搭建，为整体应用系统的平台搭建打下了良好的基础。虚拟层平台层分为虚拟层，中间件层，智能数据处理层和能力集成层。虚拟化是支撑云计算的重要技术基石，云计算中所有应用的物理平台和部署环境都依赖虚拟平台的管理、扩展、迁移和备份，各操作都通过虚拟化层次完成。从云计算的最重要的虚拟化特点来看，大部分软件和硬件已经对虚拟化有一定支持，可以把各种IT资源、软件、硬件、操作系统和存储网络等要素都进行虚拟化，放在云计算平台中统一管理。在云计算平台上其主要的三项虚拟化技术即服务器虚拟化，存储虚拟化和网络虚拟化。服务器虚拟化是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种去耦合技术，它将硬件、操作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中。存储虚拟化是指对存储硬件资源进行抽象化的表现，通过将一个或多个目标服务或功能与其它附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。虚拟化的计算资源和存储资源最终都以网络形式为用户提供服务。如何通过虚拟化技术提高网络资源的利用率，如何让网络具备灵活的可扩展性和可管理性，这些都是云计算网络研究的重点。网络虚拟化能使不同需求的用户组访问同一个物理网络，但逻辑上却进行一定程度的隔离，使其保持相对的独立性，以确保网络的安全使用。中间件层摒弃“信息孤岛”，消除“应用峡谷”，实施信息集成化技术，实现MES与ERP系统集成，已成为企业信息化建设发展的一种必然选择。现在主流的集成技术为基于中间件的系统集成，即通过通用中间件的桥梁作用把各种ERP和MES系统连接起来，实现信息在两者之间的交互与共享。中间件层为MES数据库，XMLDOM解析器，ERP系统适配器等提供信息集成，消息封装等支持。针对生产过程的数据处理规则，对生产检测数据做预处理。智能数据处理层数据处理层是利用MES数据处理组件进一步的对数据进行智能判决与决策，提供生产计划，生产调度，信息跟踪等功能。基于云平台的智能信息分析处理技术是实现多业务环境下的面向光纤智能生产过程控制信息资源共享查询的关键，特别是对于物联网环境系多源、异构的数据特性，提供智能化的信息分析处理。能力集成层能力集成层是区别于传统生产管理平台的一个功能模块。随着终端智能信息技术的发展，对生产管理的监控已经可以不局限于PC机终端的数字显示方式，更多的智能终端被应用到智能工业中。此平台中集成的IT能力，消息能力，视频能力以及web能力等能够通过多种渠道将生产过程中的报警数据，故障设备和报表等通过短消息，语音提示，实时视频或者web共享的方式被管理者接收。接口层平台的开放性很大程度上取决于平台系统接口层的设计。由于资源服务器可能包含本地应用服务器也可包含公共资源服务器，因此本平台的接入资源可能包含多源异构接口（ATOM、RSS、SOAP、REST等）以及多种数据表达方式（XML、HTML、JSON等）。而由于REST架构风格的服务具有简单性、松散耦合、高度可伸缩性以及良好的性能等优势，本平台为用户提供的接口采用统一的开放式RESTfulAPI接口。应用层在应用层，结合公司光纤生产过程的管控需要，集成了生产管理，质量管理，环境管理以及设备管理模块。通过在各模块所开发实施的监控系统达到对产品全生命周期的实时监控，数据采集与更新。同时结合ERP系统实现数据间联动，实现报表自动生成，方便公司管理人员进行数据统计与跟踪。安全维护体系图4-2面向光纤生产过程管控的云计算服务平台安全维护系统本项目所研发的光纤智能生产综合管理平台基于REST架构实现系统的安全维护体系，包含凭证管理模块、资源鉴权与访问控制模块、认证与身份管理模块以及上下文信息模块。安全服务的REST架构实现机制将安全能力以松耦合的方式，以中间件API的形式提供是基于Web的无线泛在业务环境安全功能的具体落地和呈现。现有安全架构中将安全功能通过中间件以API的方式提供的实践主要包括Google、Facebook和AmazonWebService的SOAP和REST-likeAPI，这从一个角度证明了本项目技术路线的可行性，但当前的实现仍存在与帐户关联密切、不支持跨域场景、RESTAPI安全性不强、开放性和松耦合程度不够等需改进的方面。支持上下文感知的动态安全机制。支持上下文感知的动态安全机制指能够动态地根据参与者或系统的上下文进行调整的安全机制，这种为了安全目的而使用上下文信息去扩展或取代传统的用户安全凭证的能力，可以提供更贴切和无缝的安全设定，也更易于用户的使用。目前，由上下文来约束的安全机制集中在两个方面：访问控制，将上下文信息作为约束条件而制定的访问控制模型；信任管理，考虑当前安全策略，若通信实体违背策略则降低信任值，遵守策略则提高信任值；考虑交互目标，如分享文档或协同计算等，若通信实体违背目标则降低信任值，同样，遵守目标可提高信任值。生产联动控制系统该系统有拉丝、筛选控制系统、生产设备监控管理系统、集中供料控制系统部分组成。系统概况：建立光纤生产及后道筛选工序联合控制系统，通过构建局域网、运用智能软件、条码扫描系统进行数据采集、系统优化，实现拉丝生产区和复绕生产区信息资源的交换以及企业信息管理。对筛选机、收线机运行各项数据进行实时监控，上位机将采集到的数据信息经处理后存入数据库，收线机和筛选机通过数据库进行数据交换，将筛选过程中检测出的参数及时反馈给拉丝工序，进行拉丝控制过程中的优化处理，该系统实现了光纤拉丝收线与筛选分切的自动处理，生产工序大大简化。包括众多系统，系统功能图如图4-3所示：图4-3拉丝与筛选联动系统生产数据采集功能。拉丝生产过程工艺复杂，每一个环节都要求严格监控，因此需要对拉丝生产过程中的检测数据进行实时采集。借助物联网智能传感技术，拉丝生产数据实时采集系统可以将企业的局域网与设备的控制网有效的连接起来，实现对生产、运行情况的随时的掌握。通过远程监控可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中，为远程故障诊断技术提供了硬件基础。技术人员无需亲临现场就可以监控生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，以保证设备的正常运行，从而减少值守工作人员，达到减员增效的目的。拉丝炉自动控制功能。在光纤生产中，通常拉丝炉内气体流量一般不改变，当炉内气场发生变化时，是由光纤质量异常被动反馈出来，再由人工干预调整处理，有一定的滞后性，且造成了不良品，损失已不可避免。拉丝炉气体流量自动控制系统可以通过气体压力传感器的实时检测实现拉丝炉内气体流量自动控制。该系统在拉丝炉内安装压力测量装置的探头用于监测炉内压力的变化，通过变送器将信号传送到PLC控制器，在主控电脑上实时监控反映炉内压力变化，同时PLC控制器运用PID算法自动调节MFC气体流量，以达到拉丝炉内气场及热场的稳定，保证了光纤制造的高质量。该系统能实现炉内气压的自动调节，拉丝炉内气压变化通过传感技术和局域网可实现远程实时监控，节约人力资源，减少产品损失。拉丝智能控制功能通过控丝、引丝之后的非接触张力仪，实时监测裸纤产品质量，根据监测数据控制塔顶送棒的速度和炉温，从而控制好拉丝的张力和光纤的截止波长。非接触张力仪部署在裸纤冷却过程之后，是评判光纤质量的第一关，非接触张力仪实时监测裸纤产品分子结构以及其他系列参数，根据当前光纤张力和质量实时对塔顶的送棒速度以及拉丝炉温度进行调整，若发现长时间段的问题光纤，塔顶将停止送棒，并通过以太网及时发出报警，通知专业人员检查问题原因，并对光纤进行溯源检查。集中灌料功能采用涂料集中存放和管理的方式，原料区与拉丝区完全分开，拉丝区不再使用涂料大桶，使拉丝操作空间变大，方便人工操作，节约人力资源。系统通过在拉丝区涂料桶中放置液面探测传感器，实时感知各区域涂料桶用量，当涂料桶用量不足时，自动从底层原料区将涂料压入相应涂料桶。系统采用人机动画界面显示、操作简单、直观，系统使用和维护简洁明了。集中供料采用先进的气泡检测原理对气泡进行检查并排除气泡，让气泡光纤数量降至最少。涂料输送实现自动化，避免拉丝现场涂料溢料，减少现场涂料污染。集中供料配备独特的集中涂料回收系统，清理更便捷，保证拉丝空间的清洁，提升产品品质。光纤涂覆自动控制系统。在光纤生产中，涂料罐是通过水浴循环加热保温的，如果采用人工补水的方式，极易发生加水不及时或者加水过多引起的温度波动，从而使涂覆层直径出现波动，影响光纤质量。水浴集中自动补水系统可通过液位传感器将水位值传输至主控电脑，当水位低于设定值时，通过主控电脑自动补水，水位达到设定值后停止补水。该系统减轻操作人员劳动强度，既可单独使用，也适合规模化多线使用，结构简单，易于推广。光纤收线筛选联动控制系统在整个拉丝过程中，裸纤涂料之前及固化之后都需要使用相应的丝径仪实时测量光纤直径，检测数据在本地生成检测波形，并通过以太网传输至管理平台数据库。若光纤直径出现长时间的大波动（波动大于±1μm），拉丝塔将立即停止拉丝，并及时呼叫相关人员检查原因；若光纤直径仅出现短时间的波动，拉丝设备不会停止拉丝，而是在丝径仪检测数据文档中标记该问题光纤段。在光纤形成大盘之前，还将进行PDM导轮搓动，不合格的产品段同样会记录于数据文档存储在平台数据库中。在复绕筛选时，筛选机通过RFID标签识别产品信息，读取相关数据文档，自动将该段光纤切断，筛选机记录下当前盘长写入产品RFID标签。筛选机的筛选段长及筛选断纤情况可直接反馈至拉丝机，从而调整拉丝参数设置。该系统不仅提供了一种自动化程度高且更精确的不合格光纤自动去除方法，通过RFID标签还可实现与客户订单的联动，大大减少手工数据输入的工作量，收线机与筛选机的实时数据可以相互交换，设备更加智能化。光纤截止波长自动控制的拉丝服务系统该系统主要包括炉温控制系统、张力控制系统、截止波长自动检测系统。截止波长是光纤的重要指标之一，在拉丝过程中，截止波长需控制在严格的范围之内。正常生产时，光纤截止波长自动检测系统实时检测光纤截止波长，将检测到的截止波长信息传输给拉丝生产控制器。拉丝生产控制器根据实时检测的截止波长，采用模糊控制理论，通过炉温控制系统调节拉丝加热炉的加热温度，加热温度的变化引起拉丝张力的改变，张力控制系统根据拉丝张力变化的趋势，将采集到的张力信号反馈给炉温控制系统，作为炉温的闭环调节的一个依据。光纤截止波长自动控制的拉丝服务系统在拉丝过程中对光纤截止波长实行闭环控制，实现了光纤截止波长的稳定以及自动控制。其控制原理如下图4-4所示。图4-4光纤截止波长自动控制的拉丝服务系统图示说明：从整个原理图中可以看出，拉丝张力的变化直接影响着截止波长，张力又是根据炉温控制系统进行调节，会影响速度的变化，速度会直接影响光纤直径，通过系统自动调节，规避速度的影响，通过自动检测系统将截止波长数据送入张力控制系统，迅速调节，达到最优控制效果。筛选工序自动化智能化系统筛选工序自动化智能化系统主要由筛选机排线自动调节系统和筛选机筛选自动换盘系统两部分组成。筛选机排线自动调节系统：该系统主要用于调节筛选机小盘光纤的排线。筛选机在正常筛选光纤时，由于设备的振动，光纤盘的轻微形变等一些因素，均会导致小盘光纤的排线异常。以往都是通过操作人员手动调节排线参数来改善光纤小盘光纤的排线状况，这种调节具有一定的滞后性，不能够及时有效的调整小盘光纤排线状况。筛选机排线自动调节系统利用收线舞蹈器作为光纤小盘排线的检测传感器，将舞蹈器实时采集到的排线数据送入筛选机控制器，控制器利用PID自动调节控制理论，完成排线状况的计算，能够及时有效的调节光纤小盘排线参数，大大节约了设备的自动化程度，降低了操作人员的劳动量。舞蹈传感器舞蹈传感器图4-5筛选工序自动化智能化系统如图4-5所示：光纤盘光纤在移到两侧时排线出现不好时，控制传感器的舞蹈器会自动检测到变化状况，数据送入排线自动控制系统，进行调节，实现参数的运行控制。筛选机筛选自动换盘系统：该系统主要用于筛选机小盘自动切换换盘。原有的筛选机都是单筛选收线，在小盘光纤筛选结束后，需降速停机更换新的光纤小盘。使用该系统后，通过改变筛选机机械结构，在筛选机上再添加一个光纤小盘，当其中一个光纤小盘筛选结束后，筛选机无需降速停机，可以直接将光纤切换到另外一只小盘继续筛选收线。该系统大大提高了筛选机自动化程度，节约了人力成本。图4-6筛选机筛选控制原理图图示说明：通过加装自动换盘装置，当一盘复绕结束时，不需要通过停机处理，设定长度到达后，会通过自动换盘系统自动切换到另一盘继续复绕，实现自动化升级。检测系统智能化升级、搭建自动测试系统此系统包括几何尺寸端面角度自动判定和端差自动判定两个子系统。几何尺寸端面角度自动判定系统主要由高清摄像系统和图像采集分析系统两个部分组成。高清摄像系统功能：切割后的样纤放置在测试台定位后，运用近场光分布原理光纤端面的垂直角度情况影响几何尺寸的测试结果，切割端面角度的重复性是测试结果稳定性的先决要素。在纯DOS系统的环境下，设计、开发高清系统采集系统，对端面聚焦情况进行采集，并自动扑捕捉聚焦时端面的状态，将准备测试的样纤端面情况进行实时清晰成像。此系统实现了获取待测光纤切割后端面状态的功能。图像采集分析系统：将摄像系统捕捉的图像进行像素逐行扫描，利用最小二乘法原理并添加角度计算程序，自动分析出端面切割倾斜角度。此系统实现了端面几何尺寸测量以及倾斜角度分析功能。几何尺寸端面角度自动判定系统清晰与不清晰的分界面，通过近场光分布原理、最小二乘法原理设计角度计算程序，自动计算端面角度，同时将产生的分析数据端面角度值通过数据传输方式传至测试程序中，并对测试程序进行限制以、对测试分析结果进行指导。当切割端面角度符合测试要求时，测试程序默认测试试结果有效，系统自动将测试结果反馈至拉丝系统中，拉丝操作系统根据测试数据自动微调拉丝速度、送棒速度以控制光纤的直径持续符合控制要求。该系统提高了检测系统智能程度，大大降低了人为判断的错误率，增强了数据的有效性，提高了产品质量。“端差”自动判定系统系统由端差分析系统和数据采集系统两个部分组成。程序端差分析系统：通过对设备改造，减小脉冲扫描宽度、增加扫描步长功能，对光纤实行高频率、小脉冲、全长度的扫描，将测试出的大量数据导入端差分析模版中，通过云计算方式对数据进行后台分析，准确计算端差位置并予以标识。实现了数据自动分析功能。数据采集系统：将端差系统分析的数据进行采集，如确定端差现象的存在，生产系统自动报警，并显示在相应生产线的控制电脑上，操作人员将根据具体的端差现象，采用合适的方式控制速度变化、调整升速方案。实现了数据采集并实时反馈的功能。端差自动判定系统有效实现了双向反馈闭环控制，及时指导操作人员调整生产状态，解决了人为漏判、错判的难题，减少了工作量、降低了工作强度并有效控制了端差问题光纤的流转，极大地促进了产品质量的提升。图4-7检测系统智能化升级4.2项目实施计划及时间安排；本项目的后续建设期为18个月，自2013年4月—2014年9月。项目的进度安排如下：时间段主要任务结果及指标2013/4—2013/6一、对现已使用的ERP系统、车间质检系统、设备管理系统进行分析；二、制定本项目的需求分析及系统详细规划；需求分析报告系统详细规划报告2013/7—2014/3一、完成各模块功能数据的采集；二、完成各模块开发环境的构建。完成合作合同签订及各模块详细开发文档2013/9—2014/61、明确各模块技术基础，具体编码实施各模块功能；2、依据上述各模块的功能实现，统一集中，分析各模块的输出信息，形成综合服务平台并编码实现。测试版本2014/6—2014/91、实施系统各模块的整体测试，根据测试结果进行系统调整、并对系统性能进行优化，分析和总结应用成果；2、建立完整的用户文档，上线试运行；3、操作培训、推广应用，根据用户意见进行功能改善；4、完成项目的验收和总结。验收总结报告4.3实施后的商业模式和运营模式4.3.1商业模式中天科技光纤有限公司开发实施光纤生产智能化控制及光纤质量控制双向反馈闭环系统，为工业制造业生产提供一种信息化的管理运行模式，该模式具有很大的发展空间。该平台通过系统及数据资源的集成，采用统一信息标准体系，实现ERP系统、车间质检系统、设备管理系统以及MES系统的接入与集成，完成多个子系统间的统筹管理和协同优化，实现高效率、智能化的电缆设备质量检测，提高企业信息化、智能化管理水平，提升生产效率，优化产能结构。为工业生产和质量检测提供决策支持系统。采用基于云平台的信息化系统，中天科技光纤有限公司能显著减少原材料库存，减少资金占用率，智能分析出采购与销售的最佳赢利点，达到最佳的投入产出。为其他同行企业提供信息化知识、产品、解决方案、应用案例等资源。4.3.2运营模式中天科技光纤有限公司建立集成化的光纤质量控制双向反馈闭环系统，规范业务流程，加强质量的管控，有效监督质量活动，规范业务操作，提高企业的管理水平，提高企业的竞争力。第一步先在企业内部实现成功运营，并形成示范点。第二步，在集团内的其他子公司实现平台的接入，验证平台实施效果，并优化接口的封装和服务内容。第三步，供本地其他制造企业参观学习，通过应用示范，向更多制造企业推广信息化解决方案和应用方式等，提升制造业整体的生产管理水平，推动我省乃至全国的“两化融合”的发展进程。4.4主要社会、经济、环境效益本项目建设自动化智能化拉丝流水线产品质量控制双向反馈闭环服务系统，系统对拉丝、筛选、测试等各道工序进行融合、优化，将原本相互独立的子系统生产管理PDR系统、数理统计系统、拉丝主控系统等进行合理化布局，建立拉丝生产流水线全局监控系统和纠错机构服务系统，实现光纤生产质量管控全流程的有效整合和高度优化，可通过数据聚合、系统聚合、决策支持为对各个子系统进行生产优化和管理调控，达到降低成本、节能减排、提高效率、工艺优化等目的，具有很好的环境效益。同时，通过应用示范，向更多制造企业推广信息化解决方案，提供信息化知识、产品、解决方案、应用案例等资源，有助于其他企业建设适合于本企业的信息化系统，同样达到减能增效的目的。生产综合管控平台能够提升制造业整体的生产管理水平，加快领域发展，具有很高的社会、经济及环境效益。4.5项目实施后形成的示范点、创新点1、检测系统智能化升级、搭建自动测试系统是本项目的重点示范内容，通过对智能仪表的升级，有效减小脉冲扫描宽度、增加扫描步长功能，对光纤实行高频率、小脉冲、全长度的扫描，测试出大量数据（几千组），并实现实时采集，通过云计算方式对数据进行分析，计算光纤端差位置，进行截断控制。同时，系统将端差情况实时反馈至生产线，有效实现双向反馈闭环控制，生产人员可通过数据查询得知存在端差的波长、端差位置等信息，从而及时调整升速方案、平稳拉丝速度，起到实时指导操作人员调整生产状况的作用。该系统可以在国内光纤制造企业进行推广应用，在行业当中起到了排头兵的作用。2、本项目的主要创新点在于将拉丝生产线与后道工序通过智能化升级，基于云平台的创建，将资源进行全面整合，建立了多个联动控制系统；数据采集进行升级，把生产线与后道工序信息进行实时采集并呈现；增加截止波长实时自动控制系统，将光纤重要指标参数始终稳定在一个良好的范围内；筛选工序的智能化升级，实现后道工序参数稳定控制；通过双向闭环控制系统，拉丝生产线根据实时反馈的信息有效的调节生产控制参数，保证光纤质量的稳定。4.6人才队伍建设公司从人才引进、人才培训以及研究生工作站等形式展开人才队伍建设。引进云平台运维、信息化系统开发维护人才。重点培养骨干技术人员，加强技术开发人员的专业技能培训，培养云平台维护技术人员、软件开发技术人员、系统实施技术人员及系统应用人员。开展研究生工作站的形式，培育大量理论创新与实践相结合的综合技术人才，形成有效的人才培养模式，为云计算产业及工业信息化人才开发提供孵化发展平台。五、经费预算5.1项目总投资预算、各项任务经费分配及年度经费需求5.1.1项目总投资及各项任务经费分配项目总投资1200万元，投资规模经过充分严谨的市场调研和成本分析确定。公司现已投入480万元，主要用于购置及更新相关检测、生产设备及软件，以实现生产流程数字化。项目还需新增投资720万元。中天科技光纤有限公司自筹620万元，申请江苏省工业和信息产业转型升级专项引导资金100万元。2013年公司实现净利润9717.15万元，所以项目铺底流动资金有足够的保障。5.1.2年度经费需求本项目计划总投资1200万元，已完成投资480万元，项目需新增投资720万元。5.2资金筹措方案及配套资金落实措施本公司已自筹620万元，申请江苏省工业和信息产业转型升级专项引导资金100万元。总投资费用说明：