工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造推動(dòng)下的自動(dòng)化技術(shù)研究

徐莉萍

江蘇徐工信息技術(shù)股份有限公司 江蘇 徐州 221000

引言

加工制造業(yè)是我國工業(yè)發(fā)展的基本動(dòng)力，也是我國發(fā)展中的重要產(chǎn)業(yè)鏈。作為一個(gè)被稱為“制造業(yè)”的工業(yè)大國，我國的制造加工廠的經(jīng)營規(guī)模和經(jīng)營總量都是世界其他國家無法比擬的，但在生產(chǎn)技術(shù)水平、傳統(tǒng)科研水平上卻是創(chuàng)新能力不足，導(dǎo)致生產(chǎn)力低下，阻礙了我國加工制造業(yè)的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，全球加工制造行業(yè)正在發(fā)生變化。我國加工制造業(yè)也在積極響應(yīng)轉(zhuǎn)型發(fā)展升級(jí)問題的研究，以期應(yīng)對(duì)加工制造全球化的壓力和機(jī)遇。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造的概念分析

目前許多產(chǎn)業(yè)都在因特網(wǎng)技術(shù)和智能技術(shù)的推動(dòng)下，不斷衍生進(jìn)步，提升產(chǎn)業(yè)效率。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的推動(dòng)下，自動(dòng)化技術(shù)也日趨成熟。智能化制造的實(shí)踐依賴工業(yè)制造技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使工業(yè)設(shè)備、工業(yè)材料的生產(chǎn)效率大大提高，優(yōu)化工業(yè)制造資源，創(chuàng)造差異化的增值服務(wù)和產(chǎn)品性能[1]。

優(yōu)化閉環(huán)的核心是對(duì)信息技術(shù)數(shù)據(jù)、制造執(zhí)行數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理。基于企業(yè)協(xié)作的控制內(nèi)容包括生產(chǎn)運(yùn)行管理、動(dòng)態(tài)優(yōu)化與調(diào)整、供應(yīng)鏈集成與數(shù)據(jù)分析、服務(wù)優(yōu)化與用戶交互等。面對(duì)用戶的個(gè)性化定制和產(chǎn)品服務(wù)需求，我們必須對(duì)資源進(jìn)行再創(chuàng)新，采用創(chuàng)新的業(yè)務(wù)方式，形成新的網(wǎng)絡(luò)合作模式，使個(gè)性化定制和服務(wù)得以拓展。

當(dāng)前，正向數(shù)字化發(fā)展轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能制造技術(shù)的發(fā)展，這些都廣泛體現(xiàn)為制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)的集成。當(dāng)前，企業(yè)投入更多研發(fā)資金用于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，向數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為未來發(fā)展，可以預(yù)見，中國制造向智能化發(fā)展已成為核心技術(shù)驅(qū)動(dòng)力量，席卷全球的新型工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在形成。

現(xiàn)階段，在解決我國加工制造業(yè)高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型過程中，不斷推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)我國加工制造業(yè)向國際強(qiáng)國發(fā)展[2]。在這個(gè)過程中，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展被應(yīng)用到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施及其基礎(chǔ)技術(shù)的建設(shè)中，加工制造業(yè)的整體高效率得到了極大的提高，智能化的轉(zhuǎn)型發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)及其智能制造系統(tǒng)的技術(shù)性，普遍體現(xiàn)在加工制造行業(yè)自動(dòng)化控制與信息技術(shù)的融合?，F(xiàn)階段，公司投入了大量的產(chǎn)品研發(fā)預(yù)算，并將其應(yīng)用于自動(dòng)化控制行業(yè)，公司戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型早已成為發(fā)展方向。可以預(yù)見，中國制造業(yè)向智能化系統(tǒng)發(fā)展早已成為關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動(dòng)力，席卷全球的新型工業(yè)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造自動(dòng)化技術(shù)分析

在新一輪科技革命中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)快速發(fā)展。根據(jù)對(duì)智能制造系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制的分析，自動(dòng)化控制可分為生產(chǎn)制造系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)、高精度獨(dú)特生產(chǎn)加工自動(dòng)化技術(shù)、快速成型技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)傳感系統(tǒng)等。技術(shù)現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)體現(xiàn)在：安全、經(jīng)濟(jì)高效、智能化。

2.1 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)成本

通過計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)裝置生產(chǎn)、產(chǎn)品運(yùn)行、設(shè)備構(gòu)造等過程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，使制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中能對(duì)相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)信息處理、自動(dòng)保護(hù)等功能。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，自動(dòng)化儀器設(shè)備等起著重要作用，有效地保證了生產(chǎn)設(shè)備的安全、高效運(yùn)行，極大地提高了機(jī)械性能，減少了人員的勞動(dòng)消耗，改善了勞動(dòng)條件，有效地降低了工業(yè)生產(chǎn)成本[3]。如生產(chǎn)制造系統(tǒng)自動(dòng)化控制中數(shù)控車床的生產(chǎn)加工、單機(jī)版的自動(dòng)化技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)高精度獨(dú)特的生產(chǎn)加工技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)具有獨(dú)特的物理特性和化學(xué)特性?？舍槍?duì)生產(chǎn)加工難度大的瓷器和金剛石進(jìn)行獨(dú)特的解決方案，實(shí)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)或分子企業(yè)，完成超高精密度。機(jī)械加工、快速成型技術(shù)是技術(shù)性的，將多個(gè)曲面的坐標(biāo)累積生成三維實(shí)線，利用三維空間程序流進(jìn)行離散變量和沉積成型。實(shí)線加工制造行業(yè)采用三維固態(tài)堆積方式快速進(jìn)行技術(shù)成型，應(yīng)用于夾層生產(chǎn)和三維蝕刻加工的自動(dòng)化控制也日趨完善。值得一提的是，柔性制造系統(tǒng)在服務(wù)器應(yīng)用中使用了一定數(shù)量的數(shù)控車床自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，通過多種方式連接信息流廣告和化學(xué)物質(zhì)流，完成自動(dòng)化生產(chǎn)的總體目標(biāo)。在對(duì)零件進(jìn)行調(diào)整后，產(chǎn)生不同工藝流程的生產(chǎn)加工的總體目標(biāo)已成為當(dāng)今加工制造技術(shù)的關(guān)鍵代表自動(dòng)化控制之一。

2.2 自動(dòng)化制造技術(shù)下的智能化生產(chǎn)方式應(yīng)用

近幾年來，隨著國家供給側(cè)改革政策的推動(dòng)，鋼鐵、汽車、紡織等工業(yè)領(lǐng)域面對(duì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和創(chuàng)新要求，將制造業(yè)的各種技術(shù)應(yīng)用于新動(dòng)能轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的制造業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)。工業(yè)化互聯(lián)網(wǎng)與智能制造緊密相連，其核心是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)為核心，以安全為保障，以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)，以網(wǎng)絡(luò)為支撐，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)交換和工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)的安全。

2.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，推動(dòng)智能化轉(zhuǎn)型

通過以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)為核心，以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)安全為重點(diǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)與傳統(tǒng)工作平臺(tái)相結(jié)合，就是工業(yè)云平臺(tái)的延伸發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)更加及時(shí)、高效、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、獲取、分析和管理?？萍寂c產(chǎn)業(yè)的新一輪變革，也為自身的發(fā)展提供了機(jī)遇，推動(dòng)企業(yè)向智能化、生產(chǎn)服務(wù)型轉(zhuǎn)型。而進(jìn)行智能制造的關(guān)鍵是進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在這個(gè)過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施不斷提升，產(chǎn)值迎來了爆發(fā)式的增長。

3 自動(dòng)化技術(shù)支持下的智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

從性能分析來看，兩者都有偏差。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聚焦工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)項(xiàng)目，智能制造系統(tǒng)聚焦工業(yè)生產(chǎn)制造。其本質(zhì)是專注于個(gè)性化定制和服務(wù)項(xiàng)目的拓寬，以完成智能制造系統(tǒng)和智能服務(wù)。如今的工業(yè)生產(chǎn)平臺(tái)為企業(yè)提供定制化服務(wù)項(xiàng)目，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)助力企業(yè)“云”實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的發(fā)展。

3.1 實(shí)現(xiàn)向智能系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)轉(zhuǎn)變

智能制造系統(tǒng)是全國制造企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，向智能系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的轉(zhuǎn)變是加工廠企業(yè)現(xiàn)階段改革創(chuàng)新全過程必須應(yīng)對(duì)的重點(diǎn)課題研究。隨著工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的要求不斷提高，科技革命不斷展開，大家對(duì)物質(zhì)質(zhì)量的規(guī)定不斷提高。針對(duì)勞動(dòng)力成本不斷上升和原材料成本不斷上升等雙向因素，企業(yè)必須遵循智能系統(tǒng)完成工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，才能盈利?，F(xiàn)階段，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在銷售市場(chǎng)的規(guī)模極其龐大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)分析，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的長期發(fā)展已經(jīng)朝著利好消息的方向發(fā)展。從目前的發(fā)展來看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)讓公司的工程建設(shè)平臺(tái)根據(jù)公司的互聯(lián)互通，完成智能化系統(tǒng)的生產(chǎn)，完成數(shù)字化協(xié)同，促使產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)拓寬服務(wù)項(xiàng)目，精準(zhǔn)連接，以及個(gè)性化的定制需求。

智能化生產(chǎn)和制造的目標(biāo)不是機(jī)器和生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)智能化所能涵蓋的，而是整個(gè)生產(chǎn)流程均實(shí)現(xiàn)智能化。通過傳感器的布置,以無線通信技術(shù)為支撐，搭建云平臺(tái)，采用全流、流程采集形成生產(chǎn)到管理的閉環(huán)管控。據(jù)科學(xué)研究分析，將推動(dòng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中充分發(fā)揮關(guān)鍵作用。智能制造系統(tǒng)完成了基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的全新升級(jí)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.2 完成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能系統(tǒng)融合

未來，具有智能系統(tǒng)的無人工廠將完成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能系統(tǒng)的融合。首家推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，覆蓋生產(chǎn)過程中的工業(yè)生產(chǎn)周期時(shí)間，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成資源配置，拓展服務(wù)項(xiàng)目與協(xié)同，聯(lián)合加工廠或互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。有多種類型的相互關(guān)聯(lián)的參與者。企業(yè)主體包括工業(yè)生產(chǎn)制造、工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)項(xiàng)目、互聯(lián)網(wǎng)公司等，可以提供基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)，工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)型對(duì)智能家居產(chǎn)品進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘和分析，為客戶服務(wù)產(chǎn)生技術(shù)創(chuàng)新商圈?；ヂ?lián)網(wǎng)公司利用平臺(tái)資源完成公司產(chǎn)品項(xiàng)目生命周期的資源配置，上述公司角色不斷變化和滲透。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的主要表現(xiàn)是加工廠信息管理系統(tǒng)、智能家居產(chǎn)品合作、公司客戶控制系統(tǒng)。在生產(chǎn)規(guī)模上，設(shè)備操作和信息管理系統(tǒng)相互連接，并進(jìn)一步擴(kuò)展到客戶服務(wù)層面。應(yīng)用測(cè)量儀器設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

4 自動(dòng)化技術(shù)和智能制造的發(fā)展

互聯(lián)型企業(yè)發(fā)展道路要面對(duì)的是互聯(lián)網(wǎng)中互連關(guān)系更加復(fù)雜的問題，必須超越傳統(tǒng)的OT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，把商業(yè)能力、用戶服務(wù)、設(shè)計(jì)能力等與現(xiàn)有的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。企業(yè)內(nèi)部，將因特網(wǎng)技術(shù)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了融合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器與設(shè)備的端到端的IP連接，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互的協(xié)同，范圍更廣，層次更深。

4.1 通過IP互聯(lián)完成整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集

工業(yè)生產(chǎn)以太網(wǎng)協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)分配適用的IP地址，可以完成被操縱的信息內(nèi)容和IP總流量的專用傳輸，選擇扁平化管理，降低數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)膶哟?，完成IT系統(tǒng)和工業(yè)商品流通，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。將傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)車間級(jí)、操作級(jí)等復(fù)雜、分層的變化，轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄交O(shè)計(jì)的互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管，利用各種無線通信技術(shù)，應(yīng)用加工廠完成數(shù)據(jù)采集和傳輸，信息清晰明了。將無線通信技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景，解決電磁感應(yīng)無線信道影響、低功耗、特定部署穩(wěn)定性等重要問題。

4.2 利用5G技術(shù)完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)

開展低功耗、大連接、高穩(wěn)定性的無盡工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)。面向智能生產(chǎn)要求，開發(fā)靈活的組網(wǎng)解決方案，動(dòng)態(tài)調(diào)整互聯(lián)網(wǎng)資源，完成產(chǎn)線設(shè)備和生產(chǎn)流程的靈活機(jī)制和操作。根據(jù)制造階段，發(fā)展機(jī)械設(shè)備、專用工具和設(shè)備的互聯(lián)互通，選擇生產(chǎn)規(guī)模定制開展資源機(jī)構(gòu)監(jiān)管，完成互聯(lián)網(wǎng)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整。軟件定義互聯(lián)網(wǎng)、SDN新互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，擺脫加工廠原有內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)剛性機(jī)制的局限，融入智能產(chǎn)線生態(tài)系統(tǒng)理論和智能部署規(guī)范。

4.3 OT系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合

要從互聯(lián)網(wǎng)完成生產(chǎn)過程的調(diào)整和維護(hù)，遠(yuǎn)程控制OT控制系統(tǒng)必須按照互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接。比如在一些企業(yè)，i5平臺(tái)基本完成了對(duì)不同位置的數(shù)控車床的實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成了極高級(jí)別的執(zhí)行和同步執(zhí)行操作。定制公司單獨(dú)的互聯(lián)網(wǎng)平面圖，完成網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)等級(jí)的定制，為公司提供單獨(dú)的鏈路資源VPN及其開放的互聯(lián)網(wǎng)可編程控制器系統(tǒng)，并基于智能工業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集并接入網(wǎng)絡(luò)，制造企業(yè)的新產(chǎn)品服務(wù)項(xiàng)目方法是多方面構(gòu)建的。以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)為代表的產(chǎn)品拓寬服務(wù)項(xiàng)目，可進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和產(chǎn)品檢測(cè)，持續(xù)挖掘工業(yè)化生產(chǎn)的價(jià)值。

5 結(jié)束語

智能系統(tǒng)是產(chǎn)業(yè)鏈的共識(shí)，包括邊緣計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等?，F(xiàn)階段，在不斷推進(jìn)我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)和智能制造系統(tǒng)的推動(dòng)下，加快實(shí)施自主專利的工業(yè)控制系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)和部署，需要選擇規(guī)?；?jīng)營的方式。申請(qǐng)并以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的形式完成。制造企業(yè)及其科研機(jī)構(gòu)的能源整合；提高新技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用和技術(shù)科學(xué)研究的融合度，以新技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榍腥朦c(diǎn)，不斷努力進(jìn)入新的發(fā)展前景；緊跟國際工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，打造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新平臺(tái)，真正構(gòu)建工業(yè)云平臺(tái)、企業(yè)大數(shù)據(jù)、自動(dòng)化技術(shù)架構(gòu)。推動(dòng)和支持我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)性，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈改造和產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)模式下為我國制造企業(yè)打造智能制造系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈態(tài)勢(shì)。