智慧廠(chǎng)房
——工業(yè)4.0下的廠(chǎng)房升級(jí)改造

吳永華

（廣東德?tīng)栔腔酃S(chǎng)科技有限公司，東莞　523000）

智慧廠(chǎng)房有別于智慧工廠(chǎng)。智慧工廠(chǎng)側(cè)重于產(chǎn)品的生產(chǎn)及跟蹤，而本文提及的智慧廠(chǎng)房則側(cè)重于為工廠(chǎng)的生產(chǎn)提供強(qiáng)有力保證的基礎(chǔ)建設(shè)。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層的含義，首先它的核心和基礎(chǔ)還是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；其次，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信，也就是物物相息。智慧廠(chǎng)房就是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升其智能性，從而讓管理者更高效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、維護(hù)。

1　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智慧廠(chǎng)房的建立，大致可以分為三層：感知層、傳輸層和應(yīng)用層。感知層主要是指帶有通訊功能的動(dòng)力設(shè)備和傳感器，如空壓機(jī)、除濕機(jī)、溫濕度傳感器、壓力傳感器等。傳輸層主要是指廠(chǎng)區(qū)內(nèi)部署的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。應(yīng)用層，可以比喻為智慧廠(chǎng)房建設(shè)的結(jié)晶，主要是指設(shè)備、環(huán)境、能源的監(jiān)控平臺(tái)。

2　感知層

感知層是體現(xiàn)智慧廠(chǎng)房的核心關(guān)鍵。智慧廠(chǎng)房和普通廠(chǎng)房的區(qū)別也是在于此。智慧廠(chǎng)房里使用的設(shè)備均帶有通訊功能，也就是說(shuō)廠(chǎng)房在前期設(shè)計(jì)規(guī)劃以及設(shè)備選型的時(shí)候就要考慮這問(wèn)題，要和廠(chǎng)家協(xié)商，讓他們提供接口放開(kāi)的服務(wù)。通訊協(xié)議如RS-485和RS-232等，這些普遍都被西門(mén)子、三菱、松下等數(shù)據(jù)采集器設(shè)備所接受。

3　傳輸層

傳輸層是應(yīng)用層與感知層之間的一道橋梁。傳輸層的斷裂，會(huì)造成應(yīng)用層無(wú)法及時(shí)展示感知層設(shè)備的狀況。傳輸層使用的設(shè)備主要就是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境部署使用的設(shè)備，如路由器，交換機(jī)，防火墻，光纖轉(zhuǎn)換器等。

4　應(yīng)用層

應(yīng)用層主要是指設(shè)備的管理平臺(tái)，是智慧廠(chǎng)房建設(shè)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理。設(shè)備本身提供的數(shù)據(jù)都是零碎的，要在這零散的數(shù)據(jù)里挖掘深層次的價(jià)值，則必須需要設(shè)備的管理平臺(tái)來(lái)協(xié)助。通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析處理，從而判斷出設(shè)備的利用率、能源消耗以及效益等。

4.1　設(shè)備運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)

我司自主研發(fā)的設(shè)備運(yùn)維管理平臺(tái)主要是為廠(chǎng)務(wù)人員日常的工作而設(shè)計(jì)的。3E指的是Equipment、Energy和Environment。整個(gè)系統(tǒng)共分為五大塊，分別是現(xiàn)場(chǎng)管理、項(xiàng)目管理、設(shè)備管理、能源管理和環(huán)境管理。

4.2　現(xiàn)場(chǎng)管理模塊

該模塊的主要功能是把日常的廠(chǎng)務(wù)工作分派到人。針對(duì)常規(guī)性的工作，如每日抄寫(xiě)電表數(shù)據(jù)、對(duì)某設(shè)備進(jìn)行巡檢等，系統(tǒng)會(huì)把信息自動(dòng)儲(chǔ)存起來(lái)，用戶(hù)下次分派相同的任務(wù)時(shí)，只需選上即可，無(wú)需重復(fù)填寫(xiě)。為了保證信息的真實(shí)性和有效性，避免突然情況的出現(xiàn)而影響工作，模塊設(shè)有任務(wù)變更的功能，確保任務(wù)是用戶(hù)本人做的，不可弄虛作假。

4.3　項(xiàng)目管理模塊

該項(xiàng)目主要是針對(duì)大型項(xiàng)目的施工建設(shè)而設(shè)計(jì)的。從項(xiàng)目的立項(xiàng)、到設(shè)計(jì)，再到施工，最后到驗(yàn)收，系統(tǒng)可配合用戶(hù)把所有的資料保留歸檔。項(xiàng)目在前期規(guī)劃的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)轭I(lǐng)域的不同而分成幾部分，如暖通設(shè)計(jì)、工藝管道設(shè)計(jì)等，因此該模塊設(shè)有項(xiàng)目拆分的功能，用戶(hù)可根據(jù)自身需要，自定義各種劃分規(guī)則。

4.4　設(shè)備管理模塊

本管理平臺(tái)的核心功能之一。為了能直觀反映設(shè)備的物理位置以及運(yùn)行狀態(tài)，本模塊功能嵌入了BIM的建模技術(shù)，通過(guò)BIM模型，真實(shí)地反映設(shè)備的物理位置。該模塊設(shè)有維護(hù)保養(yǎng)的功能，用戶(hù)只需要設(shè)置好保養(yǎng)內(nèi)容、保養(yǎng)周期，當(dāng)設(shè)備到了保養(yǎng)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)通知到相關(guān)人員，提醒管理員對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況報(bào)警的時(shí)候，系統(tǒng)也會(huì)及時(shí)通知相關(guān)人員，避免對(duì)設(shè)備造成進(jìn)一步的損壞。

4.5　能源管理模塊

能源管理模塊的功能主要是監(jiān)測(cè)水、電、氣（包含天然氣、氮?dú)?、壓縮空氣等）的用量，便于管理員對(duì)能源消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)于出現(xiàn)異常情況的儀表，本管理平臺(tái)能第一時(shí)間反映情況，并通知管理員。為了更直觀的反映能源的消耗情況，本管理平臺(tái)對(duì)于能源管理模塊的設(shè)計(jì)，不僅僅使用了BIM模型的技術(shù)，還根據(jù)儀表的上下級(jí)關(guān)系繪制成圖，這樣既便于管理員了解廠(chǎng)區(qū)的儀表分布情況，更重要的是管理員能通過(guò)此圖及時(shí)發(fā)現(xiàn)各儀表是否出現(xiàn)異常狀況。

4.6　環(huán)境管理模塊

環(huán)境管理模塊監(jiān)測(cè)的主要是溫濕度、氣體濃度、光照度等。對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)而言，生產(chǎn)環(huán)境是否達(dá)標(biāo)，也是很關(guān)鍵的。因此環(huán)境管理模塊的功能也是一個(gè)不可或缺的重要組成部分。為了讓用戶(hù)快速地適應(yīng)管理平臺(tái)的操作習(xí)慣，環(huán)境管理模塊也會(huì)采用平面圖的展示方式，展示給用戶(hù)。由于環(huán)境監(jiān)測(cè)的參數(shù)大多數(shù)都是瞬時(shí)值，所以為了便于跟蹤監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化，管理平臺(tái)會(huì)采用圖表的方式輔助監(jiān)測(cè)。

5　結(jié)束語(yǔ)

智慧廠(chǎng)房是工業(yè)4.0發(fā)展下的必然產(chǎn)物。提高設(shè)備的有效管理，必然需要對(duì)廠(chǎng)房進(jìn)行升級(jí)改造。而減少勞動(dòng)成本的投入，則必需使用管理平臺(tái)的協(xié)助。智慧廠(chǎng)房是廠(chǎng)房建設(shè)的趨勢(shì)，無(wú)論從管理上，還是公司形象上，它都會(huì)使公司得到一個(gè)很大的提升，這也是智慧廠(chǎng)房備受關(guān)注和青睞的原因。

[1]工業(yè)企業(yè)通信設(shè)計(jì)規(guī)范.GBJ 42—1981[S].