摘要:工业互联网的出现将工业企业的发展又带到了一个全新的领域,工业企业可以通过工业云来实现企业与企业在价值链上信息的交流。此外其还可以通过远程的监控充分对物联网以及车联网进行应用,实现对产品的运行状态分析、故障诊断与预测性维护,进而节省企业的运营成本,保持行业竞争中的优势。
关键词:智能制造;体系架构;工业互联网;应用;
1智能制造体系框架
智能制造体系由复杂的系统组成,其复杂性一方面来自智能机器的计算机理,另一方面则来自智能制造网络的形态。主要由信息物理系统、物联网、服务互联网、智慧工厂等组成。物联网和服务网是智慧工厂的信息技术基础,在典型的工厂控制系统和管理系统信息集成的三层架构的基础上,充分利用正在迅速发展的物联网技术和服务网技术。与制造生产设备和生产线控制、调度、排产等相关的MES(制造执行系统)、PCS(过程控制系统)功能,通过CPS物理信息系统实现,这一层与工业物联网紧紧相连。与生产计划、物流、能源和经营相关的ERP、SCR、CRM等,和产品设计技术相关的PLM处在最上层,与服务网紧紧相连。从制成品形成和产品生命周期服务的维度,智慧工厂还需要和智慧产品的原材料供应、智慧产品的售后服务这些环节构成实时互联互通的信息交换。而具有智慧的原材料供应和智慧产品的售后服务,具有充分利用服务网和物联网的功能。
2对应用场景的分析
对于智能制造行业来讲,其整个生产的流程相较其他行业是极为复杂的。所以在对其应用场景进行分析时,需要从三个方面进行,一是广域的应用场景,其主要是指处于不同领域之间的工业企业的信息交流。具体的应用场景主要包括企业之间的物流,同时还包括客户与客户之间的互动以及制造企业之间的协同设计。其次是对于工厂级的应用场景进行分析,此主要指的是其在业务和办公管理中的应用,企业的OA、ERP、MES的应用系统都是其典型的场景,此外还包括节能管理、安全管理以及集群通信的应用。最后是对现场应用场景的分析,首先就现场来讲,其主要指的是在现场生产过程中的监控、管理以及控制等。对其进行分析时,主要是对在进行生产时,对相关数据的采集,同时对其进行监控,保证整个生产过程的透明化,也方便企业及时发现任何生产过程中产生的问题。此外还可以进行对整个生产过程的管理,保证可实现生产线机器人与智能设备之间的对话,同时还可以保证企业在机机互联及人机互联下可以进行高效的生产。
3整体解决办法
3.1工业互联网的组成
对于工业互联网的组成来讲,主要是在物联网、互联网以及云计算的基础上而构建出来的,可以有效实现工业企业与企业、企业与客户、企业与部门、部门与部门、员工与员工之间的交流沟通与信息共享。其整体的架构图如下所示:
图 1
根据上图所示的内容,主要从三个方面对其进行分析,即工业云、工业智能网络以及大数据采集处理。首先就工业云来讲,其主要是利用云平台来实现企业之间的协同工作,即包括有设计协同、制造协同、供应链协同等,通过生产过程之间的协同来实现企业在自身的生产经营过程中与其他企业之间的业务与信息共享。其次对工业智能网络,主要是从三个方面来进行分析,一是工业互联网络,其主要是企业在生产过程中牵扯到的运行以及控制进行统一的管理,进而实现工业设备与信息之间的有效融合。二是物联网,其主要是对智能产品的信息进行采集,同时也可以实现对其的远程监控和管理。三是LTE园区网,其主要是将整个园区内部的数据网络进行分流,进而在保证数据通道畅通的情况下,实现企业数据的分离。最后对大数据的采集进行分析,可以通过对生产数据的采集,将的企业在生产过程中涉及到的所有信息进行分析,包括生产过程的设备数据、产线数据、物流数据等,同时将企业生产的产品数据和服务数据进行建模分析,进而为进行智能制造的企业提供数据信息的参考。
3.2智能化技术的生产
对于智能化技术来讲,其主要是为生产车间互联的信息安全提供有效的保障,同时有效地实现机械之间、人机之间的智能交互以及实时的连接。对于该技术,主要从两个方面进行讲解,首先对于工业PON方案来讲,其主要是将企业在整个生产过程的运行管理整合为一体,进而实现对企业整体的控制管理。工业PON主要有五个方面的优势,一是可以将其作为在车间生产过程中的设备联网手段,进而实现在采集数据过程中的统一管理,对位于不同接口的数据设备在数据收集上存在的差异进行有效地解决。二是可以将已经处在车间生产线上的网络进行优化,其可以实现企业在生产过程中对网络的扩充,进而促进加快企业的生产效率。此外,由于其对原有的网络进行了升级,短时间内虽然耗费了企业的投入成本,但是从长远的角度来讲,其会为企业带来更高的经济效益。三是当短时间内的业务量较多时,其可以有效地对的业务进行承载,方便诸多业务的同时运行。四是可以保证应用系统的安全,帮助企业进行合理的业务部署。五是其自身的结构特征,其为无源设备,同时也是扁平结构,所以在结构上有着诸多的特点,包括组网灵活、可靠性高、方便部署等。另外对于LTE方案来讲,其隶属于LIPA技术,主要是工业企业与工业园区之间的数据沟通,进而通过移动VPDN来将企业之间的数据进行分离。
3.3监控技术的应用
监控技术主要是对物联网以及车联网的充分利用,其通过在物联网或者车联网上得到制造企业所需要的信息,之后利用物联网来为企业提供针对性于产品需求的服务,主要有远程监控、故障诊断、预测性维护等,通过对产品数据的分析挖掘发挥大数据的价值,整个系统包括有远程车辆(产品)连接、智能监控服务平台、数据处理、智慧服务及智能终端构成。通过移动互联网将远程设备进行联网、实时监控和信息采集,同时通过智能监控服务平台进行实时管理,并通过数据处理过程实现面向客户的服务提供,包括远程监控、预测预警、诊断与维护等,最后的服务的形式以智能终端手机的APP上进行提供,主要包括两个方面:一是企业服务人员标准配置的服务终端,服务人员可以利用其第一时间感知到其服务范围内的设备运行情况并进行及时服务,二是客户级的服务终端,客户可以通过其实现所有设备的状态监控和管理,也可以实时获取企业的服务。
3.4工业云平台的应用
对于工业云平台来讲,其核心内容就是实现企业之间信息的流动和共享,此外还可以对资源进行整合。主要体现在两个方面,一是集成,一是生态创新,首先对于集成来讲,其主要是指企业与企业进行资源整合时,使用信息网络以及价值链来进行分享交流。
结语:智能制造和工业互联网的技术和应用将会发生新的变化,未来企业不仅要利用工业互联网资源进行资产的性能管理,而且要利用工业互联网实现智能制造的云控制。将产业链、供应链或价值链的协同机制建立起来,或将先进的控制技术资源的公共服务体系建立起来,不断提升智能制造生产体系的创新水平。
参考文献:
[1]张红娟.浅谈智能制造体系架构与工业互联网应用.2017.
[2]李欣岳.分析智能制造体系架构及工业互联网应用.2017.
论文作者:沈小威,张保刚,刘岩
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
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