PAGE1鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南編制說明（送審預審稿）云南云銅鋅業股份有限公司2025年3月編制說明一、工作簡況1.任務來源2024年10月，全國有色金屬標準化技術委員會召開了有色金屬行業智能制造、低碳標準大會，會議對新申報的智能對新申報的智能制造與低碳標準計劃項目(征集通知見有色標委[2024]88號～90號)進行論證，對在研標準項目進行審定、預審、討論和任務落實。會上確定了團體標準《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》由云南云銅鋅業股份有限公司負責主起草，任務編號為：中色協科字【2024】92號2024-054-T/CNIA，項目名稱《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》。目的和意義智能實驗室是一種通過結合先進的儀器設備、傳感器技術、自動監測與控制等技術手段，對實驗室環境、過程、管理等方面進行集成化、智能化和自動化的實驗室。其目的是為了提高實驗室工作效率，保證實驗結果準確性及數據共享可靠性，降低運行成本，并優化實驗環境生態。采用信息技術與自動化技術，整合各種實驗儀器監測端口、氣象、溫濕度、潔凈度、安防等多個監控系統，從而實現對實時數據的監測、收集、統計與分析，并通過網絡及云平臺實現遠程監控和在線數據管理，讓實驗室整體管理達到標準和智能的模式。當前有色行業智能化工廠建設與改造正從單一的設備升級、軟件應用、網絡鋪設向整廠的系統智能集成方向發展，工藝的智能化正引領著行業高質量的發展。在工藝智能化的同時，實驗室在生產過程中對生產過程質量控制及調整、質量監督，都起著重要的作用。近年來國內自主生產集成的首套智能化實驗室建設已在有色行業實驗室得到應用。而與之相配套的智能制造標準以及標準制定、智能化實驗室建設等工作也在工信部與有色標委會的指導下積極推進中。在《中國制造2025規劃》的指引下，以“節能減排、提質降本、減員增效、管理科學”為原則，設計制造出新一代有色智能化實驗室，通過工藝路徑、設備技術創新與集成，使用最新數字化自動化技術及數字安全技術，最終實現“領先世界先進水平有色智能實驗室”。工業和信息化部《“十四五”智能制造發展規劃》、《有色金屬行業智能制造標準體系建設指南（2023版）》等系列政策，明確了有色行業智能制造發展方向，著力推進有色行業智能制造領域與智能制造發展相匹配的智能制造標準體系，智能制造標準體系目標“到2025年，基本形成有色金屬行業智能制造標準體系累計研制40項以上有色金屬行業智能制造領域標準，基本覆蓋智能工廠全部細分領域”。目前首套智能實驗室已實現了自動收樣、自動制樣與自動檢測系統、機械手系統、檢測數據管理系統及配套智能控制軟件，而有色金屬行業沒有相關的國家、行業或團體標準對智能化實驗室進行規范，有必要規范智能化過程，以提高檢測效率，有效及時的指導生產，提升企業生產和質量控制手段。3.主要參加單位和工作組成員及其所做的工作3.1主要參加單位情況主編單位：云南云銅鋅業股份有限公司有限公司。主要負責標準范圍、智能化實驗室的組成結構、主要技術內容的確定以及標準文本的編制工作。參與起草單位：上海美諾福科技有限公司、云南馳宏鋅鍺股份有限公司、昆明冶本標準的金3.2主要工作成員所負責的工作情況本標準主要起草人及工作職責見表1。表1主要起草人及工作職責起草人工作職責馮祺、李春林負責標準的工作指導、標準的編寫及組織協調喻星華負責各章節各條款的起草和驗證工作負責標準整體結構及通用技術要求的起草廖麗平負責提供企業的調研工作和標準部分內容編寫提供理論與技術支持標準編寫材料的收集及標準部分內容編寫馮祺、楊洪艷標準預審會議匯報、答辯；會后意見收集及整改。4主要工作過程4.1預研階段2024年，云南云銅鋅業股份有限公司按照《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》的編制需求，開展鉛鋅冶煉實驗室智能化的應用與發展趨勢預研，并赴中色大冶陽新弘盛銅業實驗室就取制樣、快分自動化系統進行了考察學習，智能化實驗室的建設與裝備的國產化進程令人震撼，已完全擺脫了人工制樣、檢測、手工原始記錄數據信息等相對落后的局面，整個實驗室布局合理，全過程由機械人作業，檢測結果自動傳到上位機，機械人周圍配置安全圍欄，以保障人、機安全。隨著中色大冶陽新弘盛銅業取制樣、快分自動化系統項目的成功實施，云南云銅鋅業股份有限公司實驗室根據自身檢測，開展了智能化實驗室建設項目，在預研過程中與上海美諾福科技有限公司、云南馳宏鋅鍺股份有限公司、昆明冶金《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》的編制路徑與內容，對后續智能實驗室建設起到規范作用，以提高檢測效率，有效及時的指導生產，提升企業生產和質量控制手段。4.2標準立項2024年4月，由全國有色金屬標準化委員會組織在南昌市召開的《有色金屬行業智能制造、低碳標準大會及有色金屬行業數字化轉型標準工作會議》，云南云銅鋅業股份有限公司提交了《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》標準草案，經過會議討論決定該項標準作為團體標準開展預研。2024年10月由全國有色金屬標準化委員會組織在重慶市召開的《有色金屬行業智能制造、低碳標準大會》，就提交的《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》標準草案在會上進行了論證和答辯。經與會專家評審，會議決定正式立項，編號為中色協科字【2024】92號2024-054-T/CNIA，項目名稱《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》。并落實任務。起草單位：云南云銅鋅業股份有限公司，相關單位：云南馳宏鋅鍺股份有限公司、昆明冶金研究院有限公司、上海美諾福科技有限公司等。4.3起草階段（1）任務落實2024年10月，在重慶召開的《有色金屬行業智能制造、低碳標準大會》，對本項目進行了任務落實。會議明確了項目的時間進度安排，確定為本標準的起草單位，上海美諾福科技有限公司、馳云南馳宏鋅鍺股份有限公司、昆明冶金研究院有限公司等X家單位參與標準草案中實驗室工藝流程、智能實驗室檢測技術與需求、智能實驗室的質量控制管理、安全等技術內容的共同確認。（2）云南云銅鋅業股份有限公司有限公司按時間節點完成團體標準《鉛鋅冶煉智能化實驗室建設指南》的草案編制。4.4征求意見階段4.5審查階段4.6報批階段標準編制原則1．標準編寫原則和編寫格式本標準是根據GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫規則》的要求進行編寫的。編制本標準的原則是準確、具有一定的先進性和操作簡單性。根據國情制訂技術規范并力求與國外先進技術接軌。主要技術路線本標準給出了智能實驗室軟、硬件要求，實驗室由自動獲取樣品與樣品信息、自動檢測和樣品智能化管理組成，包括試樣智能檢測系統中自動送樣系統、自動制樣系統、智能數據分析；樣品智能化管理系統、控制系統、信息管理系統、安全管理技術要求。標準主要內容的確定依據及主要試驗和驗證情況分析當前有色行業智能化工廠建設與改造正從單一的設備升級、軟件應用、網絡鋪設向整廠的系統智能集成方向發展，工藝的智能化正引領著行業高質量的發展。在工藝智能化的同時，實驗室在生產過程中對生產過程質量控制及調整、質量監督，都起著重要的作用。近年來國內自主生產集成的首套智能化實驗室建設已在有色行業實驗室得到應用。而與之相配套的智能制造標準以及標準制定、智能化實驗室建設等工作也在工信部與有色標委會的指導下積極推進中。本標準依據鉛鋅冶煉工藝、生產過程質量控制流程要求與實驗室檢測標準GB/T12689鋅及鋅合金化學分析方法、GB/T26042鋅及鋅合金分析方法光電發射光譜法，實驗室取制樣標準GB/T26043鋅及鋅合金取樣方法、GB/T5226.1機械電氣安全機械電氣設備第1部分:通用技術條件精礦取樣、制樣方法，自動化標準GB/T32854自動化系統與集成制造系統先進控制與優化軟件集成、GB/T33009.2工業自動化和控制系統網絡安全集散控制系統(DCS)第2部分：管理要求等，結合現行智能化實驗室的結構與工作流程，制定本標準。中色大冶陽新弘盛銅業實驗室就取制樣、快分自動化系統已實施，工藝流程與檢測質量、效率滿足生產過程控制要求。3.1范圍本文件規定了有色行業智能化實驗室的術語和定義、總則、智能化實驗室組成結構、智能化檢測、樣品智能化管理系統、控制系統、信息管理系統、實驗室安全內容。本文件適用于有色行業企業智能化實驗室的規范化建設。3.2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包看所有的修改單)適用于本文件。本文件沒有規范性引用文件。3.3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.3.1鉛鋅冶煉智能化實驗室intelligentlaboratoryofnonferrousleadzincindustry通過自動化、信息化等手段實現生產過程質量控制與產品質量數據自動獲取、智能分析并運用于指導生產等技術功能的實驗室。3.3.2自動傳輸系統automatictransmissiosystem采用風動、自動導引車、機械手、輸送帶、無人機等手段使樣品在自動設備間、指定區域間傳遞的系統。3.3.3自動制樣系統automaticsamplepreparationsystem通過對樣品進行預處理，輸出適用于自動化儀器分析用樣品的制樣系統。3.3.4自動檢測系統automaticcheckoutsystem實現樣品自動進入檢測儀器進行自動測量、指示或記錄的系統。3.3.5自動化控制系統automaticcontrolsystem采用可編程邏輯控制器（PLC）控制等技術與設備，以協調智能系統不同區域間的設備操作。3.3.6信息管理系統informationmanagementsystem可將智能化實驗室的檢測管理信息與企業資源計劃（ERP）、制造執行系統（MES）等業務系統交互，按系統指令實施檢測任務，并具有數據分析、報送、智能管理等功能的系統。3.3.7樣品智能化管理系統sampleintelligentmanagementsystem可實現生產過程全流程樣品信息自動識別、自動存取、自動輸送、自動留樣或處置等功能的自動化存樣系統。3.4總則3.4.1智能化實驗室涉及的設備與材料應按照國家、行業及制造廠現行有效的標準和規范進行設計、制造。3.4.2智能化實驗室應實現產品生產從送樣、制樣、智能檢測、數據采集與分析應用全流程智能化作業，滿足24小時連續工作。3.4.3智能化實驗室引用電源應電壓穩定，宜獨立設置壓縮空氣系統，接入壓縮氣體應干燥穩定。應配備所需的電力、動力氣體、載氣和水，并便于維護管理。3.4.4智能實驗室涉及的酸處理樣品與高溫熔融樣品應安裝通風與酸處理系統。涉及的粉末樣品應設置除塵與收塵裝置。3.4.5智能化實驗室中機械手臂、裸露作業設備、軌道小車等涉及人身安全的裝置周圍應做安全處理。3.4.6智能化實驗室應選用技術先進、自動化程度高、具有較全面感知和監測設備狀態能力、操作界面方式友好的設備和儀器，應能夠與信息管理系統通信且能夠對信息管理系統開放必要的控制權限。3.4.7智能化實驗室建設應以保障智能系統功能安全、人員安全、設備和實施、網絡安全等。智能化實驗室的安全應符合GB/T27476的要求。3.4.8智能化實驗室，應踐行清潔化、低能耗、低污染排放、低碳排放。3.5智能化實驗室組成結構3.5.1自動獲取樣品與樣品信息生產過程原輔料、熔煉樣品、渣樣、成品或其他需要質量控制的物料送至檢測實驗室接收的過程。應使用數字化設備、信息管理系統，采用可編程邏輯控制器（PLC）控制等技術與設備，通過傳輸控制/網際協議（TCP/IP）等通信協議來進行自動交互。3.5.2自動檢測自動檢測包括樣品的制備、測量、數據采集與分析等流程，可根據生產與科研需求設置檢測樣品種類、頻次和數據輸出。3.5.3樣品智能化管理樣品可通過有軌制導車輛（RGV）、自動搬運車（AGV）等裝置輸送至樣品存樣庫，實現樣品自動轉運、存取功能。與信息管理系統相連，實現樣品信息的數字化管理，包括樣品的入庫、出庫、存儲位置、狀態跟蹤等。3.6智能化檢測3.6.1自動傳輸系統自動風動送樣系統風動送樣系統，采用壓縮空氣作為輸送方式，應有發送裝置、輸送管道、樣盒及接收裝置；送樣盒容積應根據物料需求設計，完成相應自動化設備間或指定區域固定路線的樣品輸送。自動導引車（AGV）通過路徑規劃或者實時的導航系統，在廠區及實驗室等環境中自動完成樣品的輸送。機械手應按照樣品的大小、重量和形狀，選擇機械手形態和尺寸，可以是固定式或安裝軌道，實現樣品自動抓取、搬運。輸送帶用于連接生產線上不同的設備單元，實現樣品的自動輸送。應按輸送樣品大小、重量進行設計，輸送帶系統應設計良好，可以減少停機時間和維護成本。無人機用于鹽湖鹽田水樣等遠端區域的采集和運輸工作，實現樣品的自動輸送。應包括無人機、取樣器、任務載荷、地面站（無人機機場及氣象系統）、供電系統（常規或光伏）、傳輸信息的通信鏈路、自動及遠程操縱系統組成。3.6.2自動制樣系統根據檢測項目需求配置樣品處理設備，所有樣品制備設備均應預留人工處理接口。——銑磨設備，用于光電發射光譜或X射線熒光分析樣品制備。——破碎研磨壓片設備或自動熔融設備及系統，用于X射線熒光分析樣品制備。——酸溶或堿熔設備，用于電感耦合等離子光譜儀、原子吸收光譜儀、電位滴定儀或其他濕法分析設備。——破碎研磨、熔融、灰吹設備，用于火試金法樣品制備。3.6.3自動檢測系統根據檢測項目要求配置相關儀器，如火花放電原子發射光譜儀、X射線熒光光譜儀、電感耦合等離子光譜儀、原子吸收光譜儀、電位滴定儀、激光粒度分析儀、水分測定儀等，檢測儀器應配備樣品自動進樣和人工通道，所有檢測設備應實現全自動無人化作業。3.6.4除塵裝置根據檢測樣品特性，涉及裸露的粉末樣品或樣品制備過程中產生的粉末需設置除塵裝置，按照實際使用設計除塵量，室內粉塵達到標準要求。3.6.5通風裝置采用酸溶法、熔融法樣品制備過程中有有毒有害氣體排出，應按T/CAS652標準要求配通風裝置，裝置應有預設程序，可自動開啟或關閉通風，排除有毒有害氣體。3.6.6環保系統應按照GB31574-2015《再生銅、鋁、鉛、鋅工業污染物排放標準》設計環保系統，環保系統應能處理智能檢測過程中產生的廢酸、廢水及有害氣體等。3.7樣品智能化管理系統3.7.1存樣室依據企業生產規模和產品種類以及儲存期等相關要求確定樣品存樣室空間。應使用機械手、輸送帶或其他自動化進行作業，應實現樣品的出入記錄、追蹤和追溯以及樣品的處置記錄的自動輸出。3.7.2功能要求基于計算機管理、自動控制的物料搬運設備和貨物存取作業功能，能夠準確無誤地對各種信息進行存儲和管理。具有信息識別功能，包括對儲樣室中物料器具的識別、跟蹤、位置、搬運等內容。宜采用高層貨架存儲物料，通過垂直或密集的存儲方式，使存儲空間最大化。可自動執行物料識別、接收和分類儲存管理，可自動提取與自動配送。管理軟件應具有出入庫管理、盤庫管理、查詢、打印及顯示儲樣室空間利用率等功能。存樣管理系統具備試樣生命周期監管功能，可針對即將過期試樣預警、過期試樣自動搬運出庫。系統應提供多種開放接口，供上級管控系統及信息管理系統同步數據。自動存樣室應具備高安全性能，包括訪問控制、報警系統和防篡改措施。根據樣品性質，自動存樣庫應包含環境監控系統，以確保樣品存儲條件的一致性。3.8控制系統3.8.1采用可編程邏輯控制器（PLC）控制，內部通訊采用TCP/IP協議和Profinet協議等通信協議來進行自動交互。3.8.2通過實驗室信息管理系統（LIMS）或上位機獲取不同試樣制備程序、制樣設備（工位）和分析儀器編號，協調全系統不同區域間的設備動作。根據樣品種類，系統分配任務至樣品自動傳輸、樣品自動制備、儀器自動分析與數據自動交互流程，完成智能系統操作。3.9信息管理系統3.9.1一般原則應建立信息管理系統（LIMS），實現實驗室的工作流程，與人員、設備（包括標準物質/標準樣品、試劑、消耗品等）、樣品、方法、環境、質量管理體系等因素進行配置與系統管理。信息管理系統包含以下內容：內部與控制系統提供生產應用業務配置、檢測計劃、檢測樣品、檢測記錄等數據信息，外部與包括企業資源計劃（ERP）系統、制造執行系統（MES）數據交互功能，其他信息系統包括辦公自動化（OA）等系統。信息管理系統宜采用傳輸控制協議/網際協議（TCP\IP）、超文本傳輸協議（HTTP）、開放性生產控制和統一架構（OPCUA）、數據庫鏈接（DBLink）、應用程序編程接口（API）等常用應用服務協議，采用內部網絡交換機集中數據交互通信方式。信息管理系統具有與上位機、外部儀器設備通信的接口并按照國際通用通信協議開放通信連接；支持多種數據獲取的方式，通過儀器設備提供的通信接口實現數據直接獲取，或手動錄入、文件數據解析或等。為保證數據完整性和準確性，推薦采用文件數據解析或通過接口直接與儀器設備通信等自動化的數據獲取方式，其獲取的數據應包含樣品信息、時間信息與關聯的檢測標準信息等。必要時，信息化系統還可以通過屏幕、電子看板等設備實現數據可視化；支持自動采集分析數據，依據試驗方法中規定的規則實現自動校準、計算或修正，并根據約定的規則進行判定，同時對異常數據進行預警、報警和處理。原始數據及處理后的數據應分別存儲，自動備份，并提供查詢等功能；應具備提供自動化系統加工、分析工藝流程設置功能，可按照產品規格、樣品種類、儀器特性進行多種工藝線路參數設置、調整；具備多種數據條件統計、篩選、報表功能，數據趨勢圖表顯示功能；具備樣品分析量、分析周期、儀器分析使用、機物料使用等多維度統計功能；具備完善的人員權限管理分配功能，可針對界面、操作進行功能權限設定；應具備設備和標準物質管理功能。3.9.2儀器設備管理儀器設備應統一通過信息管理系統進行調度管理，包括信息采集和操作功能。應在信息化管理系統中具備完善的設備信息，包括編號、名稱、描述、運行狀態、組件狀態等。應具備信號及數據交互的通信接口，能夠與其他設備、裝置以及信息化管理系統實現數據互通。應能接收信息化管理系統下達的活動定義信息，包括滿足各項實驗室活動的參數定義和作業指令等。應能向信息化管理系統提供實驗室活動反饋信息，包括樣品的取樣、制備、檢測以及異常故障信息等。應具備一定的可視化能力和人機交互能力，能在信息管理系統軟件中顯示儀器設備的實時信息及作業活動歷史記錄等。3.9.3系統運維診斷管理智能實驗室應建立設備設施全生命周期管理，提供完善的生產過程各個環節必要關鍵信息日志記錄與儲存，功能模塊包含自診斷和遠程診斷功能。自診斷：通過信息管理系統連接控制儀器設備可編程邏輯控制器（PLC）軟件自帶程序步，對每個程序步所需外部條件及內部變量可以訪問并在數據庫中有對應說明及異常記錄，使用過程中可以將故障對應關聯到具體的輸入輸出（IO）信息狀態，可自動提示故障原因。遠程診斷：通過4G/5G等通信，構建實驗室專用虛擬網絡（VPN）通道，實時提供遠程診斷分析及快速故障干預能力；可以通過計算機連接及手機APP連接訪問智能化實驗室信息管理系統及其控制的可編程邏輯控制器（PLC）設備。3.9.4網絡通信要求智能化實驗室應建有互聯互通的網絡，可實現實驗儀器設備、信息管理系統等信息交互。可采用現場總線（PROFIBUS、CC-Link等）、工業以太網通信（PROFINET、Ethernet/IP等）、標準協議（OPCUA、Modbus等）和無線通信方式（Wi-Fi、藍牙、4G/5G等）。3.9.5信息安全實驗室自動控制系統獨立組網，物理連接上級網絡及互聯網進行隔離。實驗室信息管理系統與上級級管理網應進行定向數據交互，在雙方出入口設置防火墻及獨立網絡接入設備。實驗室信息化管理系統與廠級控制網絡系統之間宜設置必要的安全隔離網關，進行必要的數據轉換與交互。在與信息管理系統進行應用服務交互時，應通過服務器證書（SSL）加密、限定訪問端口等方式實現對現場設備的遠程診斷。3.10實驗室安全3.10.1智能化實驗室封閉空間應設置安防措施，避免無授權人員進入。3.10.2應設置監視器，可實時監控和錄制智能化實驗室活動情況，影像應具有足夠的分辨率和儲存周期。3.10.3設備出現故障或者異常時，系統應能自動識別