金川集團(tuán)鎳成品智能車間建設(shè)研究與應(yīng)用

鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室 金川集團(tuán)鎳冶煉廠 金 巖

鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室 金川鎳鈷研究設(shè)計院 呂蘇環(huán) 郭 奇

鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室 金川集團(tuán)信息與自動化工程公司 楊鶴年

在現(xiàn)階段工業(yè)不斷發(fā)展的過程當(dāng)中，智能車間的發(fā)展尤為迅速，其中在車間作業(yè)的過程當(dāng)中充分借助于其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，來判斷車間管理當(dāng)中存在的問題以及質(zhì)量問題，從而建立起可視化的平臺進(jìn)行展示。在本文當(dāng)中，借助于金川集團(tuán)鎳成品的智能化生產(chǎn)車間來進(jìn)行了分析，對于其系統(tǒng)功能的架構(gòu)進(jìn)行了建設(shè)，并且對于各個模塊的實際功能做出了詳細(xì)的描述，最終使得模塊內(nèi)部可以達(dá)到清晰明確的現(xiàn)象。

在現(xiàn)階段當(dāng)中，我國的國民經(jīng)濟(jì)主體為制造業(yè)，屬于立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基，屬于我國“創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型升級”的主戰(zhàn)場。在現(xiàn)階段人工智能、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展下，制造業(yè)的發(fā)展也展現(xiàn)出了全新的活力，在制造業(yè)當(dāng)中，提出了智能制造這一個方向。

1 智能車間

在智能化的車間概念當(dāng)中，屬于智能化的展示和管理，更加直觀的對車間的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行體現(xiàn)，實現(xiàn)作業(yè)人員以及管理者可以及時動態(tài)的跟進(jìn)生產(chǎn)過程。在生產(chǎn)車間當(dāng)中，存在各種電子看板，可以對生產(chǎn)進(jìn)度、實時質(zhì)量監(jiān)控和計劃調(diào)度等內(nèi)容做出實時監(jiān)控。智能車間內(nèi)部，可以實現(xiàn)對車間工序的全方位掌控。對于車間操作者來說，主要關(guān)心的是日常生產(chǎn)的計劃與排產(chǎn)信息、電子作業(yè)指導(dǎo)書和生產(chǎn)品質(zhì)等信息。

制造業(yè)視角下的智能車間當(dāng)中，屬于車間實現(xiàn)的最好載體物質(zhì)。制造業(yè)可以借助于自動化的手段，實現(xiàn)管理模式的自動化運(yùn)行。企業(yè)需要對自動化的裝備進(jìn)行購置，車間內(nèi)簡單的操作可以利用機(jī)器來進(jìn)行代替，實現(xiàn)自動化的運(yùn)行。在制造業(yè)的車間內(nèi)部包含自動化設(shè)備的同時，還要將各類設(shè)備進(jìn)行連接，實現(xiàn)智能神經(jīng)系統(tǒng)的鋪設(shè)，從各維度取得與管理系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，建立功能更為豐富的PLC裝置，從而可以借助于云平臺來實現(xiàn)信息的交換和共享。對于智能車間來說，可以建立起超出人工管理的控制效，以此來提升加工過程的智能化水平。

2 智能車間建設(shè)

在本文當(dāng)中，對金川集團(tuán)鎳成品的智能車間建設(shè)進(jìn)行了研究，主要對其平臺的設(shè)計和實現(xiàn)應(yīng)用做出了分析。

2.1 平臺總體設(shè)計

在平臺設(shè)計當(dāng)中，主要實現(xiàn)目標(biāo)質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析和可視化平臺的建設(shè)，借助于分布式的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對不同信息數(shù)據(jù)源的科學(xué)有效管理，從而為企業(yè)的管理者日常的管理決策提供意見建議。對于該集團(tuán)的智能車間的建設(shè)當(dāng)中，可以借助于可視化的平臺來實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)過程當(dāng)中的動態(tài)監(jiān)控，對產(chǎn)生的不同數(shù)據(jù)源信息數(shù)據(jù)做出統(tǒng)一的整理收集。在該功能當(dāng)中，數(shù)據(jù)管理需要借助于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來對信息數(shù)據(jù)的存儲進(jìn)行實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)的分析當(dāng)中，需要對數(shù)據(jù)處理、模型管理和模型評估做出分析。在算法管理方面需要對基礎(chǔ)統(tǒng)計、回歸、分類以及聚類等多個方面的管理做出研究。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)研究

在該集團(tuán)的鎳成品智能車間建設(shè)過程當(dāng)中，需要應(yīng)用到多個關(guān)鍵技術(shù)：其一，需要在人機(jī)交互的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化顯示體現(xiàn)，其中數(shù)據(jù)分析屬于關(guān)鍵性的部分，借助于前端顯示與后端的算法處理來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的展現(xiàn)。在人機(jī)交互的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)內(nèi)部，包含了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)劃分、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)提取、計算處理和可視化等模塊。在該智能車間的系統(tǒng)當(dāng)中，主要利用數(shù)據(jù)采集模塊來對其不同設(shè)備當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，之后將其數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲與不同的模塊內(nèi)，并且將其以數(shù)據(jù)庫的方式存儲。其二，在智能車間的系統(tǒng)框架內(nèi)部需要在SSM的基礎(chǔ)上實現(xiàn)前后端分離。其中SpringMVC可以對視圖進(jìn)行管理，對請求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在應(yīng)用的過程當(dāng)中，主要是對請求利用HandlerMapping尋找Controller去處理請求，對于請求來說，Controller的邏輯處理返回ModelAndView，DispacherSerclet內(nèi)部可以進(jìn)行視圖的查找并且解析。利用數(shù)據(jù)庫的地層操作來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接口的創(chuàng)建。硬件設(shè)計如圖1所示。

圖1 硬件設(shè)計

2.3 智能車間系統(tǒng)實現(xiàn)

在該智能車間的平臺系統(tǒng)建設(shè)過程當(dāng)中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)管理模塊的建設(shè)和研究，主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)，其中包含著數(shù)據(jù)源集成、數(shù)據(jù)源信息管理等功能。在權(quán)限設(shè)計方面需要根據(jù)不同等級的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)庫的信息來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作控制，比如增刪改查操作。在對數(shù)據(jù)分析的模塊建設(shè)方面需要根據(jù)其現(xiàn)階段存在的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源和計算方式，來對其進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)測處理分析。整體功能設(shè)計如圖2所示。

圖2 整體功能設(shè)計

針對數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，對于智能車間當(dāng)中的業(yè)務(wù)人員需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和采集，以此來對系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)源進(jìn)行接入和預(yù)處理操作。在這一步當(dāng)中，可以為數(shù)據(jù)分析提供一些輕量級別的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能前提基礎(chǔ)條件，最大限度的滿足對數(shù)據(jù)預(yù)處理的需求和要求。在對數(shù)據(jù)的處理過程當(dāng)中，需要根據(jù)不同的權(quán)限來實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的一系列操作，其中包含了新建數(shù)據(jù)源、查詢已存儲的數(shù)據(jù)、刪除無用或失效的數(shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)工程配置信息等多個方面的數(shù)據(jù)操作功能。

對于該集團(tuán)的鎳成品的智能車間創(chuàng)建的系統(tǒng)來說，其算法管理模塊屬于其數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)理論模塊，包含了對數(shù)據(jù)的算法管理和算法集成功能。在算法管理方面主要針對于所需算法的添加、刪除、查詢、修改和禁止進(jìn)行操作，從而實現(xiàn)對算法定義的審核和制定。在這個過程當(dāng)中，需要根據(jù)不同的算法功能來實現(xiàn)對用戶需求的審核，從而進(jìn)行對應(yīng)的增刪改查工作。

結(jié)束語：綜上所述，智能化的車間建設(shè)屬于一個系統(tǒng)推進(jìn)的過程。對于其職能制造的道路當(dāng)中，需要對其智能車間建設(shè)的多個誤區(qū)進(jìn)行把握，根據(jù)實際情況來探索出智能化的轉(zhuǎn)型升級之路，最終實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化，為企業(yè)本身的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益帶來全面的改善和優(yōu)化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。