智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術架構解析

望君儒

摘要：現(xiàn)代信息技術的廣泛應用，使得社會進入第四次工業(yè)革命階段，技術的不斷革新與融合發(fā)展，讓制造業(yè)走上了智能化發(fā)展方向，實現(xiàn)遠程測控也成為現(xiàn)代制造業(yè)的轉(zhuǎn)型目標。當前，智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之間實現(xiàn)了深入融合，該系統(tǒng)的構建為提高智能制造水平提供了輔助。不過，為了讓智能制造業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)可持續(xù)地融合發(fā)展，就必須建立明確而清晰的技術架構。

關鍵詞：智能制造;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);“互聯(lián)網(wǎng)+”;技術架構;技術解析

引言

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。國務院發(fā)布的中國制造2025戰(zhàn)略，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。近年來，制造業(yè)面臨較大下行壓力，加上全球疫情的影響，短期還將面臨企業(yè)招工難、成本負擔重和市場需求降速等影響。國內(nèi)外行業(yè)巨頭紛紛跨界，搶抓當下全球產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈重構的關鍵時期，通過建構優(yōu)質(zhì)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局制造業(yè)。作為21世紀社會發(fā)展的最強動力之一，信息通信技術已成為促進工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務業(yè)和公共事務發(fā)展的重要力量。經(jīng)過近幾年的摸索與發(fā)展，逐漸形成了以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺作為流程工業(yè)智能制造引擎的應用模式。

1智能制造的特性

（1）智能制造以智能工廠為載體。智能制造以制造為本智能是實現(xiàn)制造的手段，沒有制造的加工過程，智能化便無從談起。智能工廠作為智能制造的載體，以構建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠為目標，將智能化融入整個生產(chǎn)制造過程中，構建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡化分布生產(chǎn)設施，將人機物料多維度融合，高效完成智能化生產(chǎn)控制中心、智能化生產(chǎn)過程管控以及智能化倉儲運輸和物流等工作。（2）智能制造以生產(chǎn)關鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心。生產(chǎn)關鍵制造環(huán)節(jié)包含產(chǎn)品、裝備、生產(chǎn)過程、管理以及服務等內(nèi)容，各環(huán)節(jié)的智能化要同步實施，相互融合，密不可分，缺一不可。（3）智能制造以端到端數(shù)據(jù)流為基礎。數(shù)據(jù)實時流通共享是實現(xiàn)智能制造的重要條件，是數(shù)字化的具體體現(xiàn)。智能制造的系統(tǒng)層級自下而上共有五層，分別為設備層、控制層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層，不同層級之間數(shù)據(jù)暢通，實現(xiàn)信息協(xié)同共享，為各層級生產(chǎn)管理提供依據(jù)。（4）智能制造以網(wǎng)絡互聯(lián)為支撐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字經(jīng)濟時代的重要基礎設施，智能制造用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)把設備連接到網(wǎng)絡上，用大數(shù)據(jù)驅(qū)動制造智能化，實現(xiàn)設備之間、設備與控制系統(tǒng)之間、企業(yè)之間的互聯(lián)互通。

2機電一體化技術與智能制造的關聯(lián)性和應用價值

機電一體化技術融合多種技術手段，具有十分鮮明的特征以及極高的技術優(yōu)勢。我國智能制造行業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，運用機電一體化技術能夠充分發(fā)揮其技術優(yōu)勢，對工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級具有重要的推動作用。首先，機電一體化技術廣泛在工業(yè)生產(chǎn)中的實踐運用，能夠提高生產(chǎn)檢測的效率，促使工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出更加高質(zhì)量的產(chǎn)品。在智能制造領域的運用，不斷凸顯機電一體化技術的優(yōu)勢，通過計算機技術實現(xiàn)對相關內(nèi)容的模擬可以縮短制造業(yè)人力物力及資源投入，切實提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性。其次，機電一體化技術在發(fā)展過程中離不開信息技術的支持，將其應用于智能制造實踐能夠凸顯信息技術優(yōu)勢，充分發(fā)揮其價值，在信息技術的支持下，推動我國智能制造業(yè)快速發(fā)展。

3智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術架構

3.1數(shù)據(jù)庫分析

智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術架構的運行必須以數(shù)據(jù)作為支撐，數(shù)據(jù)交互是這一架構的主要作用。人機交互軟件、偵聽程序之間的數(shù)據(jù)交互處理和同步，都必須以數(shù)據(jù)庫為中間件，所以數(shù)據(jù)庫的性能將直接影響整體架構的性能。從這一角度來看，智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術架構中的數(shù)據(jù)庫建設，必須以滿足數(shù)據(jù)使用需求、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理邏輯和便于運行維護為建設要求。從實際情況來看，數(shù)據(jù)庫技術框架設計步驟相對較多。技術人員必須選完成整體規(guī)劃和需求分析，從而確定數(shù)據(jù)庫設計與建設的具體方向，然后再對概念結構、邏輯結構和物理結構進行設計，而后還需要確保數(shù)據(jù)庫規(guī)劃方案得以順利實施，并制定完善的運行維護方案。在這一環(huán)節(jié)，需要重點關注關系模型規(guī)范化，以便于加快數(shù)據(jù)庫的整體操作速度、規(guī)避數(shù)據(jù)冗余風險、增加有效儲存空間和減少系統(tǒng)I/O次數(shù)，讓數(shù)據(jù)的一致性擁有保障?，F(xiàn)階段，關系數(shù)據(jù)庫有第一范式、第二范式、第三范式、Boyce-Codd范式、第四范式、第五范式等六種類型，他們之間有著十分明確的層級之分且級別越高要求越嚴格。在分析數(shù)據(jù)庫技術框架時，相關工作人員還應該對數(shù)據(jù)表的設計問題加以重視。

3.2傳感技術

機電一體化中的核心技術，即傳感技術。將機電一體化技術運用于智能制造實踐過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感技術與智能制造的有機結合。與此同時，為了充分發(fā)揮傳感技術運用的價值，提高其靈敏性，同時要構建相應的傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)。在此系統(tǒng)的保障下，能夠在很大程度上避免傳感技術被信號干擾，可以更加準確地接收和傳輸目標信號，將信息技術融入計算機系統(tǒng)內(nèi)，繼而形成對工業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動化控制。將傳感技術運用于我國智能制造領域的過程中，智能設備十分容易受到傳感技術信息干擾，繼而對信號接收產(chǎn)生消極影響。因此，在智能制造系統(tǒng)建設的過程中，應充分發(fā)揮傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的作用，借助計算機系統(tǒng)的支撐，實現(xiàn)對信息內(nèi)容的快速獲取、分析以及相關處理。提高設計的合理性與科學性，增強智能制造技術的整體水平，對智能制造的發(fā)展發(fā)揮著重要的推動作用。

3.3云制造與云計算技術

快速發(fā)展的自動化技術改變了工業(yè)品的生產(chǎn)方式，是科學技術層面的跨越式發(fā)展，企業(yè)管理者可將用于產(chǎn)品生產(chǎn)活動的社會資源、技術資源與客戶所提出的產(chǎn)品質(zhì)量需求進行匹配，構建按需生產(chǎn)的先進作業(yè)模式，在實體硬件層與虛擬化網(wǎng)絡層之間建立多個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接點與網(wǎng)絡接口，讓客戶能夠通過網(wǎng)絡系統(tǒng)，探知生產(chǎn)線上各類智能化設備的運作方式，為客戶提供延遲較低、反映速度較快的在線服務，將海量的信息數(shù)據(jù)整合到數(shù)據(jù)庫之中，做好數(shù)據(jù)集成工作。制造業(yè)企業(yè)管理者可主動利用仿真技術、數(shù)據(jù)模擬技術搭建大型系統(tǒng)模型，模擬在主要產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用的各類技術設備、工作人員的反應，整合常見的機械制造資訊，預知產(chǎn)品的使用效果與耐用性，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計方案中存在的潛在問題，并及時與產(chǎn)品設計者進行深入交流，改進制造業(yè)產(chǎn)品的基本功能，提升產(chǎn)品的實際質(zhì)量，控制企業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)周期。

結束語

既然制造領域存在“術業(yè)有專攻”，那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的踐行過程必然會“聞道有先后”。目前智能制造水平較高的，大概率也是較早實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的領域，一般處于資金密集型、設備更新快、競爭激烈、利潤率高的行業(yè)。其發(fā)展過程必然是從點到面、從量到質(zhì)、從分散到集中的，遵循優(yōu)勝劣汰的叢林法則。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地之路任重而道遠。一方面，我國完整的工業(yè)體系潛藏著巨大的應用需求和市場，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的培育和壯大提供了土壤。另一方面，我國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念、應用實踐都較成熟，有覆蓋全社會的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。因此，必須堅定目標并持續(xù)改進，以實現(xiàn)工業(yè)和信息化的深度融合。

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