試論新時(shí)代下智慧工廠實(shí)現(xiàn)的方法策略

陳浩

【摘要】? ? 隨著德國(guó)“工業(yè)4.0”，美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念的提出，我國(guó)為加快工業(yè)的發(fā)展，有效實(shí)現(xiàn)工廠智能化與信息化的深度融合，提出“中國(guó)制造2015”，旨在以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展模式。目前設(shè)備軟硬件不匹配、車間聯(lián)網(wǎng)不完善、存在信息化化孤島等問題，嚴(yán)重阻礙我國(guó)智能工廠的發(fā)展與建設(shè)。本文針對(duì)信息化時(shí)代智能工廠的發(fā)展需求，結(jié)合兩化融合發(fā)展目標(biāo)，提出智能工廠建設(shè)規(guī)劃方案，為智能工廠的建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵字】? ? 智能工廠? ? 兩化融合

一、智能工程建設(shè)背景及意義

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的智能化生產(chǎn)，并將智能化生產(chǎn)與信息化技術(shù)完美融合是發(fā)展中面臨的一大挑戰(zhàn)。

智能工程建設(shè)是我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要組成部分，針對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展中面臨的問題我國(guó)提出“中國(guó)制造2015”，目的是促進(jìn)智能化與信息化深度融合，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)時(shí)代的發(fā)展不斷改進(jìn)，摒棄傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中復(fù)雜的人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)，將人、設(shè)備、資源等組成可以相互溝通協(xié)作的社交網(wǎng)絡(luò)[1]。

智能工廠的建設(shè)代表了未來傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新方向，能夠提高工廠自動(dòng)化生產(chǎn)水平、實(shí)現(xiàn)車間自動(dòng)化管理、帶動(dòng)公司智能化與信息化發(fā)展，為公司的創(chuàng)新提供依據(jù)。

二、國(guó)內(nèi)外智能工廠建設(shè)現(xiàn)狀

國(guó)外工廠智能化與信息化水平較高，西門子工廠早已實(shí)現(xiàn)多品種的工控機(jī)的混線生產(chǎn)，混線生產(chǎn)是設(shè)備生產(chǎn)智能化的高度體現(xiàn)。FANUC公司利用智能化與信息化的高度融合，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)，通過PLC智能編程實(shí)現(xiàn)物料之間自動(dòng)傳遞，減少了大量物力人力，通過提高了生產(chǎn)效率。

我國(guó)工廠的智能化實(shí)現(xiàn)還處于發(fā)展階段，同時(shí)在發(fā)展過程中面臨的巨大轉(zhuǎn)型壓力，很多工廠目前依然處于傳統(tǒng)型階段，設(shè)備自動(dòng)化水平不高，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)與管理，更無法與上層信息化緊密融合，導(dǎo)致工廠無法轉(zhuǎn)型創(chuàng)新、工業(yè)化發(fā)展停滯不前，同時(shí)車間管理的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化停滯不前，越來越多的寶貴信息無法實(shí)現(xiàn)共享。

三、智能工廠建設(shè)框架

智能車間管理系統(tǒng)是一套多種軟硬件結(jié)合，基于對(duì)企業(yè)人、機(jī)、料等制造要素全面精細(xì)化感知，并采用大規(guī)模、多種物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)手段，支持生產(chǎn)管理科學(xué)決策的智能化制造過程管理系統(tǒng)。ERP層：可與MES系統(tǒng)有效集成，主要實(shí)現(xiàn)工廠供應(yīng)鏈管理、庫(kù)存管理及財(cái)務(wù)管理;MES層：面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理軟件，可實(shí)現(xiàn)從訂單下達(dá)到生產(chǎn)再到質(zhì)量追溯整個(gè)生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理，系統(tǒng)中可產(chǎn)生相關(guān)報(bào)表對(duì)生產(chǎn)、質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，減少人力，提高生產(chǎn)效率;通信層：包含交換機(jī)、zigbee和wifi等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋;工業(yè)控制層：通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)與控制設(shè)備PLC通信，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及控制;設(shè)備執(zhí)行層：包含自動(dòng)化的物流機(jī)械，比如車間內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備。

四、智能工廠建設(shè)方案

針對(duì)工廠智能化與信息化管理，成為“智慧工廠”，提出智能工廠功能模塊具體內(nèi)容如下：

1、智能設(shè)備層。機(jī)床作為加工生產(chǎn)的基本設(shè)備，決定了工程智能化程度及生產(chǎn)效率，可采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)手工機(jī)床。車間生產(chǎn)環(huán)境對(duì)生產(chǎn)安全尤為重要，在工廠主要區(qū)域安裝環(huán)境傳感器對(duì)工廠環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，安裝水電氣儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)水電氣熱的抄表的自動(dòng)化管理。使用AGV小車和立體倉(cāng)儲(chǔ)對(duì)物料轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行有效管理。

2、設(shè)備控制層。在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)和智能設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量事實(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包含設(shè)備信息、環(huán)境信息、生產(chǎn)信息和能耗等信息，這些數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)快速?zèng)Q策起到重要作用。數(shù)據(jù)采集方式可通過DNC、工控現(xiàn)場(chǎng)終端去實(shí)現(xiàn)。例如大型生產(chǎn)設(shè)備自帶工控機(jī)，工控機(jī)通過串口與設(shè)備PLC連接，通過工控機(jī)上組態(tài)軟件實(shí)時(shí)獲取設(shè)備參數(shù)，并遠(yuǎn)程存儲(chǔ)到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3、制造執(zhí)行層。MES系統(tǒng)可通過信息傳遞整個(gè)生產(chǎn)過程，當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題，MES系統(tǒng)可實(shí)時(shí)進(jìn)行管理，管理人員在MES中下達(dá)訂單任務(wù)，生產(chǎn)員工根據(jù)訂單任務(wù)進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題MES系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行追蹤和反饋，例如生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，MES系統(tǒng)可根據(jù)問題追溯到質(zhì)量產(chǎn)生問題的源頭。MES能減少人力、提高生產(chǎn)過程中工作效率，并對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。4、數(shù)據(jù)展示層。將智能化生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化管理，建設(shè)基于WEB或者手提終端設(shè)備的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能車間對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、能耗的監(jiān)控、設(shè)備保養(yǎng)維修提示和產(chǎn)品質(zhì)量追溯等功能。

結(jié)論：綜上所述，智能工廠到來，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和信息化的深度融合，為中國(guó)工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，智能車間的管理需要在數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的基礎(chǔ)上，對(duì)能耗、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，尋找控制成本、提高產(chǎn)量、提高質(zhì)量的最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)真正意義上智能化管理車間。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 吳智慧.工業(yè)4.0：傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新思維與新模式[J].家具，2015，36（01）：1-7.

[2] SmartNest生產(chǎn)管控系統(tǒng)在山推板材件生產(chǎn)和管理中的應(yīng)用[J]. 李賀德，李勇.? 金屬加工（熱加工）. 2017（06）