數(shù)字工廠的自動化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集分析

李 娟，張 冬，周 猛

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

1 數(shù)字工廠的相關(guān)敘述

數(shù)字工程本身就是從某種意義上達(dá)到了3個現(xiàn)代化的標(biāo)志：信息化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。在這中間主要包括產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)線的準(zhǔn)備和營銷數(shù)字化3個內(nèi)容。因此，網(wǎng)絡(luò)科技也是隨著數(shù)字工廠發(fā)展逐漸成長起來的，以模擬的方式進(jìn)行每個環(huán)節(jié)的測試，這個結(jié)果也是有一定的參考意義。

根據(jù)數(shù)字工廠發(fā)展的具體情況，文章給以后更好的發(fā)展制定出一個比較全面的計劃。一大部分工業(yè)數(shù)據(jù)的來源主要就是靠數(shù)字工廠進(jìn)行采集和整理出來的。這項技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上減少了企業(yè)在自動化方面的花費，也為以后數(shù)字工廠更好的發(fā)展起到了很好的引導(dǎo)作用。

其中，也存在了此問題。相關(guān)工作人員沒有提前對這方面的知識進(jìn)行了解，所以在使用過程中沒有經(jīng)驗，需要花費很多時間和精力去學(xué)習(xí)，也不能做到全部理解。對于整體發(fā)展的規(guī)劃會在很大程度上對數(shù)字工廠產(chǎn)生影響，其設(shè)計的范圍包括階段、設(shè)計、仿真、分析和優(yōu)化這5個方面的內(nèi)容，都可以通過自動化設(shè)備進(jìn)行成品的整個制造過程，以控制產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)數(shù)字工廠的健康發(fā)展。

2 加強(qiáng)工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

工業(yè)數(shù)字化的發(fā)展速度是比較緩慢的，目前，也是處于發(fā)展的初期。即，傳感器和硬件設(shè)備的不齊全，與采集數(shù)據(jù)時受到的影響因素太多何設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)程度小，導(dǎo)致精確度和效率都未達(dá)標(biāo)。其最主要的原因就是沒有做好設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)工作。網(wǎng)絡(luò)保持正常是數(shù)字工廠能夠正常運(yùn)行最主要的保障，但是實際的情況卻是目前能夠做到這些的企業(yè)很少，調(diào)查結(jié)果顯示如下。

（1）企業(yè)對它的發(fā)展根本沒有在意。

（2）企業(yè)根本對其就沒有多少投入，由此看來是降低了一部分成本，但是數(shù)字化就沒有實現(xiàn)的可能性，要想讓工廠正常的運(yùn)行就只能使用那些不需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。

（3）企業(yè)只想依靠先進(jìn)的設(shè)備來使自己的工廠達(dá)到數(shù)字化的程度，在很大程度上來說這是不現(xiàn)實的。員工對于這些設(shè)備的操作流程一無所知，也沒有相應(yīng)的專業(yè)的培訓(xùn)和指導(dǎo)。在具體進(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)時，員工有時候甚至不知道連接口在哪，還會因操作不當(dāng)導(dǎo)致斷網(wǎng)的情況發(fā)生，這在很大程度上限制了企業(yè)的發(fā)展速度。數(shù)據(jù)采集工作是非常重要的，而數(shù)字工廠的發(fā)展情況就在很大程度上決定了這項工作的準(zhǔn)確性。工業(yè)數(shù)據(jù)的采集內(nèi)容主要有4個方面：數(shù)字化的設(shè)備、設(shè)備的主要來源、整個設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境、包括員工在內(nèi)的所有用戶，最后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

數(shù)據(jù)的采集過程是依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的，不僅要對設(shè)備通過數(shù)字化的管理，而且要精確到各個環(huán)節(jié)中，在最后一個環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)的總結(jié)，這就是一套完整的數(shù)字化的數(shù)據(jù)收集程序。一般情況下，工業(yè)數(shù)據(jù)的收集主要包括兩個方面：內(nèi)部數(shù)據(jù)的收集；對于數(shù)字工廠外的一些設(shè)備數(shù)據(jù)的采集。雖然二者在工作流程上基本是一樣的，但二者之間的差別還是很大。

這個程序主要涉及3個方面：線路、太網(wǎng)和光纖網(wǎng)。

（1）購買設(shè)備的時候要根據(jù)具體的預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)，主要就是傳感器、變送器和采集器，在一定程度上通過加大投入資金來進(jìn)行設(shè)備的優(yōu)化，在PTU 或者安裝鑲嵌模式方面投入比較大，同時還能進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，最主要的就是利用自動化設(shè)備，包括AI 智能機(jī)器人或者數(shù)字化機(jī)床，總結(jié)分析數(shù)字化工廠發(fā)展情況，通過比較選擇比較好的方式，同時也要做出相應(yīng)的智能化的解決方式，在最大程度上推進(jìn)數(shù)字化工廠的可持續(xù)發(fā)展。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在使用方面的要求，在用戶或者是操作人員使用之前要安裝好自動化的設(shè)備，根據(jù)用戶的具體需求制定具體的使用協(xié)議。如果是口頭協(xié)議的話，就可以安裝一些比較高級的口音讀取設(shè)備來進(jìn)行約定，但是這也存在了一些問題，因為沒有明文規(guī)定，所以口頭承諾的情況就沒有辦法進(jìn)行履行。

（2）客戶的需求是各種各樣的，在進(jìn)行了解的同時，也應(yīng)該做到有具體的文件說明來增加用戶的使用感，這樣就可以盡量降低以上出現(xiàn)的這些情況的概率。

（3）數(shù)字工廠以外的數(shù)據(jù)采集，主要可以通過物聯(lián)網(wǎng)中的遠(yuǎn)程設(shè)備，收集到的數(shù)據(jù)都是一些關(guān)于設(shè)備運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)，最主要就是電流、電壓和電池電量。

3 工業(yè)數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用措施

一般都會用一些電子設(shè)備對設(shè)備的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，這個協(xié)議的簽訂就顯得非常重要，同時也要規(guī)定好這些文件的標(biāo)準(zhǔn)，這就在最大程度上保證自動化通信設(shè)備的統(tǒng)一。一般會牽扯到樣式比較多的企業(yè)電子化的通信協(xié)議相關(guān)準(zhǔn)則，這就造成了一些自動化設(shè)備的生產(chǎn)廠家，會按照市場形式和不同程度的規(guī)定進(jìn)行協(xié)議的編寫，這也就是一種合同形式的附加條件，而且還要和數(shù)字工廠的合作企業(yè)不能一樣，在就會出現(xiàn)各種形式的協(xié)議，兼容的效果也會受到很大的影響。除此之外，設(shè)備會受到很多因素的影響，數(shù)據(jù)沒有辦法實現(xiàn)分享。加上數(shù)據(jù)的開放口比較緊缺，文件也沒有具體的說明和標(biāo)注信息，就會給相關(guān)的使用人員帶來困難，再加上自己的專業(yè)知識不全面和技術(shù)掌握的不成熟，這造成了因為操作失誤導(dǎo)致沒有辦法讓設(shè)備處于聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行工作，其實也就是一種形式，沒有得到實際的應(yīng)用，不能實現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)及時進(jìn)行處理，而且各種數(shù)據(jù)也沒有辦法進(jìn)行相互借鑒，從而造成數(shù)字工廠不能做到運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的收集、記錄和自動化程度的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)這項技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于企業(yè)的數(shù)據(jù)采集過程中，同時也可以通過可視化的方式表現(xiàn)出來，根據(jù)不同用戶的具體要求制定出專屬的數(shù)據(jù)采集方案。根據(jù)具體的情況決定了數(shù)字工廠的競爭力，數(shù)據(jù)丟失和盜竊的情況也是時有發(fā)生，因為工業(yè)數(shù)據(jù)采集到的一般都是非常重要且有用的數(shù)據(jù)，這里面也有很多客戶的信息，所以就需要在傳輸和收集的時候特別注意，并且加大這一方面數(shù)據(jù)的保護(hù)措施。有時候也會因為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)自身的原因，造成市場和企業(yè)之間不好的競爭關(guān)系。數(shù)字工廠涵蓋的范圍比較大，無論測量得到的數(shù)據(jù)是生產(chǎn)方面的，還是優(yōu)化和仿真方面的，也因為沒有規(guī)定好具體流程和公司整體的發(fā)展經(jīng)營方式，這就在最大程度上造成了具體流程工作中的一些流程被忽視掉，也就不能得到這一部分的數(shù)據(jù)，很多數(shù)據(jù)都是都是可以進(jìn)行備份的，但是數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性不能得到保證，數(shù)據(jù)的真實性也不能夠確定。

（1）就好比工業(yè)數(shù)據(jù)的采集用到的通信技術(shù)是非常重要的，所以這些運(yùn)營商就可以利用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展確定好發(fā)展方向，在這期間學(xué)習(xí)到了一些技能，在數(shù)字工廠的運(yùn)行方面最大程度上表現(xiàn)出其最大的優(yōu)勢，也可以將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和數(shù)據(jù)采集這兩方面進(jìn)行完美結(jié)合，通過這樣的方式為企業(yè)制定數(shù)據(jù)采集的方案，對一些設(shè)備要及時進(jìn)行更新和維護(hù)，這樣做的目的就是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在最大程度上保證數(shù)據(jù)和設(shè)備的一致性。與此同時制定一套比較專業(yè)和高精度的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)全過程的工程連接服務(wù)，當(dāng)然也可以把石墨光纖和5G 兩項技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字工廠自動化，在一定程度上通過寬帶和網(wǎng)速實現(xiàn)工業(yè)化，并且制定安全可靠的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸方案。同時也可以進(jìn)行智能化和自動化技術(shù)的研發(fā)，在最大程度上促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作。

（2）數(shù)字工廠在發(fā)展的過程中，逐漸擁有了一套屬于自己的體系，這在設(shè)備運(yùn)行一方面起到了很大的作用，不管如何也需要一套具體的方案，來針對物聯(lián)網(wǎng)自動化設(shè)備進(jìn)行正常的檢查和維修工作，其最大用處就是可以分析具體的情況得到具體數(shù)據(jù)，這樣就可以優(yōu)化設(shè)備狀態(tài)、位置、傳感器、警告和性能這五個方面的內(nèi)容，逐漸實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，最好的用處就是可以在發(fā)生故障的第一時間進(jìn)行反映，可以進(jìn)行及時的維護(hù)處理和相關(guān)性能的改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上對服務(wù)質(zhì)量和效率進(jìn)行優(yōu)化。

最主要可以通過下面3個方面進(jìn)行優(yōu)化：

（1）對設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)視工作。數(shù)據(jù)監(jiān)測的主要內(nèi)容就是可以通過對開關(guān)的狀態(tài)和運(yùn)行情況，利用最簡潔的方法把采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后用具體的方式表示出來，主要就是報表、標(biāo)識和發(fā)展這三個方面，在此基礎(chǔ)上自動化設(shè)備也能安裝一些報警設(shè)備，它的最大的作用就是能夠在第一時間內(nèi)檢測到異常情況，并且及時發(fā)出警告信息，相關(guān)工作人員可以及時了解情況，進(jìn)行檢查和及時的改進(jìn)。隨后對自動化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，還可以利用專門的APP或者是對PLC 程序進(jìn)行及時更新，來保證數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性。

（2）對設(shè)備進(jìn)行預(yù)測性的維護(hù)。主要就是利用數(shù)字工廠的設(shè)備在正常運(yùn)行情況下的數(shù)據(jù)采集、存儲，來進(jìn)行分析設(shè)備使用的情況和日常操作等一些問題，按照平時數(shù)據(jù)的記載的情況及時分析發(fā)現(xiàn)問題，從而制定出解決方案。對于用戶使用自動化設(shè)備的情況，及時做出優(yōu)化措施和提供及時有效的監(jiān)測，在一定程度上了解設(shè)備的具體使用情況和服務(wù)，同時也可以提高工作的質(zhì)量和效率，從而減少了設(shè)備的保養(yǎng)維修費用，對于產(chǎn)品之間的不同之處也有了很大的區(qū)別。

（3）做好設(shè)備的預(yù)測技術(shù)維護(hù)系統(tǒng)。這項技術(shù)可以幫助分析設(shè)備所處的環(huán)境，也可以為設(shè)備故障預(yù)測、維修方式方面找到方式，也可以將智能制造技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和平臺技術(shù)進(jìn)行全方面的應(yīng)用，來達(dá)到數(shù)字工廠每個設(shè)備數(shù)據(jù)的相互利用和傳輸，一些相關(guān)平臺也可以通過這種數(shù)據(jù)的采集方式的不同達(dá)到不同的效果。

通過計算機(jī)計算出一些需要的數(shù)值，還可以通過大數(shù)據(jù)將設(shè)備創(chuàng)建模型，這樣做的主要目的就是幫助及時的處理一些出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，這樣也可以同時處理一些緊急發(fā)生的情況，根據(jù)具體問題制定出相應(yīng)的解決措施。將所有的方案進(jìn)行完善優(yōu)化以后，數(shù)字工廠得到了很多行業(yè)的一致好評，在很大程度上都是非常贊同且接受的，這種情況下，很多企業(yè)都在廣泛的將這項技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維修工作中。

在數(shù)字工廠中被大量的應(yīng)用于各種設(shè)備中。就好比一個設(shè)備需要進(jìn)行安裝螺栓，這時候就可以將這種安裝方式和得到的一些重要的數(shù)據(jù)記錄下來，也可以通過很多方式從多種角度進(jìn)行分析，螺栓是否安裝成功。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章主要通過對數(shù)字工廠的自動化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集的分析。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)步在很大程度上影響了數(shù)字工廠的發(fā)展，并且數(shù)字工廠也一直在保持一個不斷發(fā)展更新和優(yōu)化的過程，在此基礎(chǔ)上，專門提出一種促進(jìn)數(shù)字工廠發(fā)展的技術(shù)，也就是工業(yè)數(shù)據(jù)的采集技術(shù)，這不但推進(jìn)了數(shù)字工廠的發(fā)展，而且在最大程度上為數(shù)字工廠的更好的發(fā)展提供了一定的條件，因此在數(shù)字工廠領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，來進(jìn)行設(shè)備和自動化產(chǎn)品的遠(yuǎn)程操控和智能化的預(yù)防措施，可以按照位置、狀態(tài)和傳感器這些運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來完全體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)的各種功能，在很大程度上提高數(shù)字工廠的效率和效能。