在工業4.0浪潮下，工業物聯網、大數據、數字孿生等技術的融合應用，推動智能工廠實現從市場需求分析到產品交付的全流程閉環管理。通過實時響應生產波動、動態優化資源配置，智能工廠正成為企業應對個性化需求與市場競爭的核心載體。其中，力控RTO實時優化系統作為關鍵支撐，直接影響到企業的安全生產、節能降耗與運營效率。

當前工業控制面臨顯著瓶頸，多數產線依賴單回路或簡單串級控制，無法自主優化運行參數，尤其在原料波動、工況異常時仍需人工經驗干預。關鍵工藝參數難以精準預測，導致生產平穩性不足、能耗偏高，嚴重制約精細化運營，構建實時優化系統已成破局關鍵。

方案架構

力控RTO實時優化系統基于力控數字孿生平臺構建，采用B/S架構，支持用戶通過Web瀏覽器對在線優化和流程模擬的數據進行查詢、統計分析和多維度報表生成，管理員可通過統一界面完成數據庫、參數及系統平臺的配置管理。

網絡架構圖

系統架構圖

系統架構分為物理層、數據層、模型層、功能層及應用層：

物理層集成DCS、SCADA、PLC等生產控制系統及網絡傳輸、數據存儲等設備，實現實時數據采集與傳輸；

數據層通過云邊端協同平臺整合生產數據、工藝參數及化驗數據，構建標準化數據服務底座；

模型層融合數據驅動模型、異構數據模型、算法模型、機理模型、三維模型和工藝仿真等模型，支撐高精度模擬與動態優化；

功能層依托數字孿生技術實現虛實映射、實時同步、共生演進與閉環優化，通過動態建模精準反映設備狀態并生成優化策略；

應用層建立全流程模擬與在線優化平臺，集成生產、設備及物聯網數據，提供實時模擬分析、預測預警與方案優化功能，降低物耗能耗，提升裝置穩定性與決策效率。系統支持OPC、REST/WebSocket接口，實現與APC、數字化管理平臺的無縫對接，充分滿足用戶的個性化需求，為工廠精細化管理和資源優化提供閉環智能支撐。

功能亮點

1. 數據整合與標準化管理

實時優化系統高度依賴工廠運行數據，因此需要統一的數據采集服務。通過系統采集服務器程序，采用OPC、MODBUS等標準工業協議實現與DCS系統的數據對接，實時采集生產現場的關鍵運行參數，為模型訓練提供數據支撐。

針對無法自動采集的檢化驗數據、設備檢維修記錄等，系統提供統一的數據錄入、編輯與管理，支持結合多種維度數據搭建更佳的數據驅動模型。

工廠運行總覽圖

2. 實時監控與優化控制

系統實時采集工藝參數、設備狀態、能耗、環保數據等關鍵指標，動態展示生產過程。可根據工廠環境進行界面組態開發，定制化展示實時數據，輕松掌控工廠運行全貌。

實時優化控制功能通過直觀的人機交互界面實現全流程精細化管控，操作人員可在控制頁面靈活調整參數投用/切除狀態，根據工藝需求設定控制步幅及上下限閾值，既避免激進調整引發的系統波動，又確保關鍵參數始終處于安全運行區間。同時變量趨勢提供了直觀的工藝實時情況，輔助操作人員進行優化控制分析。

此外，系統完整記錄歷史優化建議值、控制點投用狀態，為優化策略的持續迭代提供數據依據。

實時優化控制圖

3. 實時在線優化算法開發

實時在線優化算法開發以數據驅動為核心，構建從數據預處理到模型應用的完整閉環。在算法初始化階段，系統需基于工廠提供的分鐘級歷史運行數據，經過數據清洗、數據構造、模型訓練及模型評價四個關鍵環節，形成初始優化模型。

該模型在滿足開環控制要求后上線，待輸入數據穩定性達到閾值后，系統切換至閉環控制模式，直接驅動執行機構調整生產狀態。

實時在線優化時序預測模型圖

算法設計融合自學習機制與滾動預測技術，采用具備動態特征選擇能力的深度學習模型（如LSTM編碼器/解碼器與自注意力機制結合架構），既能捕獲時間序列中的長期依賴關系，又能解析多尺度局部特征，有效應對工業數據中的不確定性和非線性耦合問題。

通過變量選擇網絡動態識別關鍵輸入參數，結合注意力機制，幫助理解模型的決策過程，突破傳統黑箱模型的局限性。這種兼具魯棒性與可解釋性的優化算法，可持續根據實時工況滾動計算最優目標值，推動生產系統向能效峰值動態逼近。

實時在線優化頁面圖

4. 模擬工況與數據分析

在模擬工況分析模塊中，系統通過SVG組態技術將工藝流程機理模型可視化呈現，集成現場數據、模擬值、優化目標等三類核心數據，操作人員可通過對比實時數據與模擬值的偏差，驗證機理模型準確性；同時結合優化目標建議值，快速評估當前工況與理想狀態的差距，為參數調整提供直觀依據。

機理模型模擬工況分析圖

數據分析功能聚焦歷史數據價值挖掘，一方面通過歷史運行曲線與優化結果曲線的對比，追溯關鍵參數從原始值到優化值的動態演變過程；另一方面分析優化過程的績效表現和投用率之間的關系，量化評估不同優化策略的實際效果。

優化績效分析

應用場景

力控RTO實時優化系統憑借其動態優化和實時反饋能力，可廣泛應用于以下場景：

• 化工與石化行業
  

• 能源與電力行業
  

• 鋼鐵與冶金行業
  

• 石油與天然氣行業
  

• 制藥行業
  

應用價值

力控RTO實時優化系統通過動態優化設計構建高效、節能、智能的生產運行體系，以實時數據采集與監控為基礎，整合多階段生產需求，建立數據驅動評價體系，顯著減少冗余調整并提升效率。

系統依托在線優化算法實時調節關鍵工藝參數，降低生產波動成本，通過精準的能源與物料動態分配，全面提升資源利用率。其閉環管理機制覆蓋事前優化計劃、事中動態調控及事后數據分析全流程，結合實時反饋增強突發工況響應能力，保障生產穩定性。

系統通過打通工藝流程、能源調度與設備運行等環節，構建生產一體化運行模式，為企業提供覆蓋全價值鏈的智能解決方案，不僅助力企業快速應對市場需求波動、達成降本增效目標，更通過科學化的生產調度與資源管理，為可持續發展和綠色制造提供堅實的技術支撐。