智慧城市視角下智慧園區(qū)規(guī)劃建設

王亞玲 沈智浩

浙江威奇電氣有限公司 浙江 海寧 314400

引言

發(fā)展智能制造的重要性是大家所熟知的，不管是政策上還是行業(yè)背景上，智能制造在各個方面都展現(xiàn)出了很高的活力。智能制造體現(xiàn)的是“互聯(lián)網+”的理念，為新一代的信息技術和制造行業(yè)所融合，從而進行服務升級。而智慧園區(qū)是提高園區(qū)綜合能力的服務體系，有很多平臺對智慧園區(qū)的理解體現(xiàn)在功能上，但是以系統(tǒng)的角度來理解智慧園區(qū)就會出現(xiàn)概述不能統(tǒng)一的現(xiàn)象。

1 工廠數(shù)字化管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著公司的快速發(fā)展，生產規(guī)模的擴大，生產設備的增加，原有的能源管理系統(tǒng)已經不能滿足企業(yè)現(xiàn)有的管理需求，存在監(jiān)控點不足、信息孤島現(xiàn)象。為此，公司尋求建立一個以大數(shù)據為基礎，以能效為主導的智能工廠數(shù)字化管理系統(tǒng)。通過企業(yè)數(shù)字化轉型，實現(xiàn)生產管理流程的規(guī)范化、精細化，全面提升企業(yè)的生產管理水平。通過數(shù)字化設備管理，改進和優(yōu)化產品生產流程，降低產品能耗水平，增強企業(yè)競爭力。

制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉型的核心任務，就是借助數(shù)字化將生產效率、物料消耗、設備損耗和產品品質等生產要素投入與過程可視化，以多種數(shù)字化設備采集生產過程中形成的關于設備、產品、物料、人員等的豐富數(shù)據，使用先進的算法、軟件等對數(shù)據進行分析，不斷提高企業(yè)產出效率和生產柔性、減少物料消耗和設備意外損耗、降低殘次品率和穩(wěn)步提升產品品質，甚至實現(xiàn)精準而及時地發(fā)現(xiàn)生產過程中的問題和做出預警干預。而要達到這一目標，希望通過探索以單位產品能耗、單位產品電耗等能效指標為先導，建設智慧工廠來實現(xiàn)產品生產與過程的人機互聯(lián)，實現(xiàn)大數(shù)據下各生產環(huán)節(jié)數(shù)字化管理[1]。

2 智慧園的概念特征

目前，關于智慧園區(qū)的研究文獻較少，其概念還沒有統(tǒng)一的共識，但通過查找資料文獻大體上可以分為狹義和廣義兩種觀點。狹義的觀點認為智慧園建設規(guī)劃是信息技術的智能化和物聯(lián)網在園區(qū)的應用，該觀點以基礎設施信息化程度的提升和實現(xiàn)員工工作場所的改善作為衡量園區(qū)智慧化的標準，側重于從企業(yè)和員工的角度定義建設智慧園的規(guī)劃目標，體現(xiàn)了“以人為本”的思路，主要目的是為企業(yè)和員工服務。而廣義的觀點認為智慧園區(qū)的建設規(guī)劃的目的是提高園區(qū)的軟實力，而不僅僅是改善園區(qū)內企業(yè)和員工的工作場所。如IBM將智慧園區(qū)定義為通過主題園區(qū)和虛擬園區(qū)的同步建設，加強國內各類科技園區(qū)創(chuàng)新、服務和管理能力，為科技園區(qū)鑄就一套超強的軟實力。這種觀點主要從園區(qū)自身的角度定義智慧園規(guī)劃的目標，主要目的是提高園區(qū)自身的競爭力。綜合以上兩種觀點，本文認為廣義智慧園的觀點是對狹義觀點的擴展和補充，是從整體、綜合的角度去思考智慧園建設規(guī)劃問題，更加接近于建設智慧城市的目標。為此，衡量園區(qū)是否智慧化應體現(xiàn)出三個特征：信息化、便捷化和人性化。信息化是園區(qū)是否智慧化的技術特征，也是信息技術和物聯(lián)網技術相互結合的直接體現(xiàn)；便捷化是園區(qū)是否智慧化的基礎特征，是政府管理、園區(qū)環(huán)境改善的直接體現(xiàn)；人性化是園區(qū)是否智慧化的目標特征，直接表現(xiàn)為園區(qū)軟環(huán)境的人性化，即人性化的服務和人性化的環(huán)境[2]。

3 智能制造和智慧園區(qū)發(fā)展的成果分析

隨著信息技術和制造業(yè)的進一步融合，我國在智能制造和智慧園區(qū)方面都取得了一定的成果，比如在基地的制造和數(shù)字化的管理等方面都得到了提高，在成本費用的管理上也進行了有效的控制。在智能制造方面，我國加強了數(shù)字化的工廠，推動了信息系統(tǒng)和生產管理的融合，構建了細節(jié)化的平臺，從而帶動了制造工廠的全面提高。我國在火電設備工廠上引進了先進的機器人和物流設備，并進行了系統(tǒng)的對接。在疊裝機器人系統(tǒng)的三維視覺機器人上，采用了3D視覺效果和疊裝平臺等多種方式，解決了我國在大型發(fā)電機制造的瓶頸問題，降低了員工的工作強度，提高了工作效率。以上海電氣集團臨港制造基地為例，該集團對于數(shù)控機床的數(shù)據還進行了實時的分析，研發(fā)了MCIS機床集中控制系統(tǒng)，提高了設備利用率。在生產車間通過系統(tǒng)管理，對各個方面的數(shù)據都進行了統(tǒng)計，便于管理人員掌握實時的信息和動態(tài)。在智慧園區(qū)的發(fā)展方面，我國把園區(qū)的管理和公共服務等都作為主要環(huán)節(jié)，統(tǒng)一規(guī)劃，集中管理。在智慧園區(qū)的管理方面，設有安全監(jiān)控系統(tǒng)，實施遠程監(jiān)控。通過網絡把各地的圖像進行集成，再通過手機進行查詢，提高了監(jiān)控的可靠性。這種方式不僅可以提高效率，而且可以降低人工成本和工作人員的勞動強度。還建立了電子圍欄子系統(tǒng)，不僅可以報警，還可以對報警的信息進行分析，從而進行針對性的監(jiān)控。以上海電氣集團臨港制造基地為例，該集團還設有生產服務管控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠程抄表，并運用模型降低產生的耗能。公共服務有一卡通系統(tǒng)，可以實施門禁以及餐飲的集中管理，還可以運用到考勤以及車輛管理的個性化管理，從而提高人們的生活效率。在園區(qū)的接待管理還設有前端展示系統(tǒng)，集中展示了監(jiān)控錄像，并發(fā)布了相關的服務信息，通過機器人講解等多種方式，提高了企業(yè)的形象[3]。

4 智慧園區(qū)關鍵技術

4.1 物聯(lián)網技術

物聯(lián)網技術作為重要的第三信息技術，根據約定的協(xié)議，借助相應的傳感設備，將獲取的數(shù)據信息通過網絡進行連接，并且輸出控制指令，實現(xiàn)園區(qū)智能化管理。通過物聯(lián)網技術的廣泛應用，傳感器及攝像頭等在園區(qū)中照明、停車、安防、監(jiān)控等方面起到更好的智慧化作用。

4.2 大數(shù)據技術

智慧園區(qū)建設帶來數(shù)據的爆發(fā)式增長，大數(shù)據技術能夠進行數(shù)據分類、重新分析、再利用等智慧化處理，解決數(shù)據量和數(shù)據類型的迅猛增長所帶來的資源和數(shù)據碎片化問題，避免“數(shù)據孤島”，發(fā)揮數(shù)據協(xié)同效應。

4.3 云計算技術

面對智慧園區(qū)海量數(shù)據處理需求，云計算技術能夠對其進行快速計算和存儲，靈活便捷。云技術可以為園區(qū)運營管理提供更為全面的數(shù)據處理服務，整合基礎信息以充分發(fā)揮數(shù)據效能。云計算作為一張新型基礎設施，必將使智慧園區(qū)發(fā)展更有競爭力。

4.4 結合先進的信息技術創(chuàng)新發(fā)展

信息技術可以支撐現(xiàn)代的制造業(yè)和服務業(yè)不斷向前發(fā)展，因此，在發(fā)展過程中，要結合先進的信息技術進行創(chuàng)新發(fā)展。其一，要實現(xiàn)網絡的泛在化。在基地內的局域網絡中實現(xiàn)設備的自動化，從而實行遠程監(jiān)控。其二，要實現(xiàn)設備的智能化。要通過各種機動化的技術和物聯(lián)網的應用，對已經建成的基礎設施設備進行升級，從而實行遠程的控制，要把傳統(tǒng)的設備添加智能的新型裝置變?yōu)橹悄茉O備。其三，要實現(xiàn)系統(tǒng)的集成化。將基地內的平臺走向集成，提高系統(tǒng)的集成程度，將基地內的資源共享，提高服務能力。其四，實現(xiàn)基地的云計算。由于基地的規(guī)模越來越大，設備越來越多，可以將云計算與現(xiàn)在的需求進行結合，從而得到業(yè)務支持。其五，互聯(lián)網化。利用互聯(lián)網可以將智慧運用到各個方面，比如照明設備、通信設備以及自動化設備等多種系統(tǒng)連接成網絡，通過微信公眾號等多種平臺使基地內的工作人員輕松獲取信息，從而采用便捷的流程提高工作效率。

5 物聯(lián)網技術建設智慧園區(qū)信息系統(tǒng)的研究方法

5.1 建設智慧園區(qū)的重要內容

在物聯(lián)網技術的基礎上建立完善的智慧園區(qū)信息系統(tǒng)，最終目的是實現(xiàn)園區(qū)服務的智能化，使園區(qū)內的運作形式和運行機制更加具體化、智能化。在建設智慧園區(qū)的過程中，最重要的內容還是為用戶接入傳感設備，使物體之間進行信息感知是物聯(lián)網技術中的最基礎部分。建設智慧園區(qū)，要有四個層次的內容，通過完善感知層、網絡層、平臺層和應用層這四個結構，建立一個全方位的智能化服務平臺。在園區(qū)建設結構中對各層次之間的構建要靈活，互聯(lián)網的發(fā)展是具有靈動性的，不能以固有的思想來看待網絡技術的發(fā)展，各數(shù)據庫之間也要進行資源整合，閉目塞聽的發(fā)展是不適合應用到互聯(lián)網技術中的。歸根結底這不是一個暢想化的過程，它的實現(xiàn)需要具體技術來進行支撐，沒有哪一項成就是通過簡單的語言描摹就能做到的，都是在具體的實踐過程中不斷經歷挫折、總結經驗，才能實現(xiàn)對新技術的研發(fā)?；ヂ?lián)網領域整體呈現(xiàn)出一個高速發(fā)展的態(tài)勢，如果智能化信息系統(tǒng)的建立跟不上時代發(fā)展的腳步，那它也就沒有存在的必要性，這對園區(qū)內容建設者來說，無疑是重大的挑戰(zhàn)，但時代造就英雄，只有技術工作者克服困難，勇于挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，才能在不斷探索中開發(fā)新技術，將智慧園區(qū)信息系統(tǒng)與互聯(lián)網技術整合，建立一個具有能動性的智能化信息系統(tǒng)。

5.2 建設智慧園區(qū)的重要規(guī)劃

智慧園區(qū)信息系統(tǒng)的建設，最關鍵性的技術還是物聯(lián)網和云計算。物聯(lián)網是在互聯(lián)網發(fā)展的基礎之上產生的，互聯(lián)網將信息收集和信息網絡的構成進行了更大的擴展，形成了獨有的網絡信息系統(tǒng)，智慧園區(qū)信息系統(tǒng)與之有著相似之處，都是在原有技術的支撐上通過信息傳感等手段，搜集整合各類信息，重新建立一個完整的信息融合系統(tǒng)，進行信息的交換。在網絡技術的開發(fā)中，云計算是不可忽略的。云計算可以將巨大的網絡數(shù)據進行分類，形成各個數(shù)據小程序，然后再通過服務器進行系統(tǒng)的處理，根據分析結果將數(shù)據反饋給用戶。智慧園區(qū)信息系統(tǒng)的應用流程與此相同，也是通過對信息的搜集進行整合處理，然后根據用戶的需求將處理過的信息返還給用戶，最終達到滿足用戶需求的目的。

5.3 有效運用物聯(lián)網開放平臺

物聯(lián)網開放平臺一般會選用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構開發(fā)，通過先進的物聯(lián)網技術能夠實現(xiàn)一站式高效服務，開放平臺通常包含兼容設備檢索、開發(fā)文檔、信息訪問權限監(jiān)控等內容，通過開放平臺可以得到最新的數(shù)據和市場信息。其中，開放平臺主要具備以下幾方面的功能。①兼容設備檢索功能。智慧應用開發(fā)者按照實際的開發(fā)需求在網絡平臺檢索設備下進行檢索，從而達到降低調研成本的目的。一般情況下，相同類型的接口可提供各種不同的交互形式，如Web Service、Socket等，支持常見移動端的開發(fā)協(xié)議，通過各種方式實現(xiàn)供應數(shù)據的互相交換。②供應機器與機器（Machine to Machine，M2M）信息規(guī)范交換網關授權。開發(fā)者能夠通過物聯(lián)網平臺有效控制開發(fā)的應用程序，同時與M2M信息規(guī)范進行交換，智慧應用僅通過指定的M2M信息交換有關設備。③提供信息的訪問權。利用物聯(lián)網技術平臺全過程監(jiān)控所有的數(shù)據信息，且可以控制數(shù)據的實際流量，進而分離控制權，實現(xiàn)獨立的網絡化控制。

6 結束語

建設智慧園區(qū)本身是一個不斷進步的過程，是需要不斷加以完善優(yōu)化的過程。在建設初期加強智慧園區(qū)信息化管理，將園區(qū)智能運營監(jiān)管平臺作為關鍵，運用高科學技術、智能服務手段來完善園區(qū)中經營、生產、監(jiān)管等全部維度，將園區(qū)的企業(yè)進行信息收集整合，為其提供有效性、快捷性、安全性的智慧園區(qū)公共服務打下堅實基礎。不斷進行創(chuàng)新改造、環(huán)境發(fā)展，加強園區(qū)產業(yè)創(chuàng)新的凝聚力量，擴大產業(yè)的發(fā)展空間，發(fā)展集聚產業(yè)，進而不斷提高我國智慧園區(qū)信息化建設的水平。