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

［摘 要］制造業(yè)受科研水平和創(chuàng)新能力的影響，一定程度上導(dǎo)致生產(chǎn)效率及其發(fā)展進(jìn)程受阻。而發(fā)展、完善和應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，有助于制造業(yè)盡快完成升級(jí)和轉(zhuǎn)型，進(jìn)而緩解制造業(yè)面臨的壓力。所以，需合理運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，采取科學(xué)的方式將制造業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)充分融合，并構(gòu)建清晰的技術(shù)框架，以改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)上的不足。文章圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造推動(dòng)下的自動(dòng)化技術(shù)展開了具體論述，以供參考。

［關(guān)鍵詞］工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；智能制造；自動(dòng)化技術(shù)

［中圖分類號(hào)］TP393.09 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）09–0158–03

1 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)應(yīng)用

1.1 自動(dòng)化系統(tǒng)

1.1.1 分布式系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采取集中控制方式，系統(tǒng)接收發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中整理后，將所有信息數(shù)據(jù)傳輸至中央控制室，由中央系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)量，之后再通過電纜將相關(guān)指令傳達(dá)至相應(yīng)的執(zhí)行現(xiàn)場[2]。近年來我國科技發(fā)展速度很快，執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以及控制單元等智能化程度不斷加深，傳統(tǒng)集中化控制模式已經(jīng)發(fā)生變化，越來越多利用分布式控制方式。如此一來，系統(tǒng)控制能力逐步提升，為工業(yè)智能化與自動(dòng)化系統(tǒng)等發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)前分布式系統(tǒng)優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)：一是構(gòu)成單元眾多，能夠顯著增加輸出和輸入的內(nèi)容。二是系統(tǒng)的分布范圍較廣。當(dāng)然，分布式系統(tǒng)的應(yīng)用也受到較多因素的影響，且模型構(gòu)建難度較大。

1.1.2 GSP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，GSP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利用全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）以及云計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸和管理。自動(dòng)化技術(shù)在此基礎(chǔ)上，借助多種手段，如傳感器、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備等，實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線上的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并通過高速網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端或本地?cái)?shù)據(jù)中心，進(jìn)而提供后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和決策。GSP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的云計(jì)算平臺(tái)提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲(chǔ)資源，自動(dòng)化技術(shù)能夠利用這部分資源展開大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理和分析，例如，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠深度挖掘收集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的潛在問題以及優(yōu)化機(jī)會(huì)，從而促進(jìn)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的提升。借助GSP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)全天候監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，通過分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、能耗數(shù)據(jù)等信息，預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，并提前進(jìn)行維護(hù)，避免由于設(shè)備故障而造成生產(chǎn)中斷。此外，GSP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅限于企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理，還可實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的信息共享和協(xié)同作業(yè)，自動(dòng)化技術(shù)通過和供應(yīng)商、客戶交換數(shù)據(jù)，優(yōu)化供應(yīng)鏈管理，提高整體生產(chǎn)效率，例如，通過實(shí)時(shí)跟蹤原材料供應(yīng)情況，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

1.1.3 智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)制造

在智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)制造中，自動(dòng)化技術(shù)至關(guān)重要，其廣泛應(yīng)用對(duì)于制造業(yè)的智能化進(jìn)程起到了有力推動(dòng)作用。作為核心組成部分，自動(dòng)化生產(chǎn)線集成了各類自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制與優(yōu)化，不僅顯著提升了生產(chǎn)效率，降低了人力成本，也保證了產(chǎn)品的高精度和一致性。同時(shí)，在物流與倉儲(chǔ)領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)同樣發(fā)揮著重要作用，智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)在自動(dòng)化設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了貨物的自動(dòng)存取、分揀與配送，而智能物流系統(tǒng)則利用高效運(yùn)輸工具，如自動(dòng)化車輛、無人機(jī)等，保證了貨物的快速準(zhǔn)確運(yùn)輸。此外，智能制造單元作為基本構(gòu)成單元，集成了傳感器、執(zhí)行器與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自主決策與優(yōu)化，根據(jù)生產(chǎn)需求靈活調(diào)整計(jì)劃與資源配置，進(jìn)一步增強(qiáng)了生產(chǎn)的靈活性與效率。當(dāng)然，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用在智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)制造中也不可或缺，通過收集、分析與挖掘海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提供了寶貴的決策支持信息給企業(yè)，而自動(dòng)化技術(shù)的引入則讓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性得到保證，為數(shù)據(jù)分析奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)制造強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)間的緊密協(xié)作與高效協(xié)同，自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)間的無縫集成與協(xié)同工作，通過統(tǒng)一的通信協(xié)議與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，使生產(chǎn)數(shù)據(jù)和進(jìn)度信息能夠?qū)崟r(shí)共享，全面優(yōu)化了生產(chǎn)流程。

1.2 IP地址采集

在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)背景下，互聯(lián)關(guān)系變得日益復(fù)雜，不僅包括傳統(tǒng)OT、IT 等業(yè)務(wù)，在行業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)也要進(jìn)行業(yè)務(wù)功能與用戶服務(wù)的連接。控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)在工廠中的應(yīng)用，通過與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，機(jī)械設(shè)備可實(shí)現(xiàn)端到端的IP 互聯(lián)目標(biāo)，確保制造系統(tǒng)能夠發(fā)揮出數(shù)據(jù)交互的作用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過IP 地址的采集與運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)地點(diǎn)的實(shí)時(shí)掌控，確保高精度生產(chǎn)按照預(yù)定的有序性要求進(jìn)行，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量?；谝蕴W(wǎng)協(xié)議進(jìn)行地址分配，同時(shí)引入扁平化的管理模式，可優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸效率，進(jìn)而降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶蛹?jí)，提升整體的數(shù)據(jù)傳輸水平，為IT 系統(tǒng)與工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行順利流通創(chuàng)造條件。企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)引入無線技術(shù)，可保證IP 地址信息采集和傳輸?shù)母咝?，避免出現(xiàn)信息盲點(diǎn)問題。這樣能夠有效防止電磁信道帶來的影響，提升功耗，為科學(xué)部署工業(yè)場景機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造條件。

1.3 5G技術(shù)場景建設(shè)

5G 技術(shù)具有可靠性較強(qiáng)、功耗較低等優(yōu)勢，在產(chǎn)業(yè)建設(shè)與應(yīng)用場景搭建過程中，能夠保證生產(chǎn)加工的有效進(jìn)行，并根據(jù)實(shí)際動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控各設(shè)備的目的。5G 技術(shù)的應(yīng)用，能夠有力控制生產(chǎn)期間的原材料以及機(jī)械設(shè)備等，根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)配置資源，并采取集中管理方式。其不同于企業(yè)以往的固定網(wǎng)絡(luò)，有利于提升生產(chǎn)的敏捷化目標(biāo)。

5G 通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)的協(xié)同作用，有利于對(duì)裝置生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控，以提升對(duì)不同技術(shù)參數(shù)的控制效果。針對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，自動(dòng)化系統(tǒng)以5G 技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信息，并保護(hù)設(shè)備。充分利用5G 技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，不僅可強(qiáng)化設(shè)備整體性能，同時(shí)還可提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，引入5G 技術(shù)能顯著提升對(duì)多種特殊材質(zhì)的加工能力，進(jìn)而增強(qiáng)產(chǎn)品加工的精確度和精細(xì)水平。5G 技術(shù)的支持下，立體蝕刻、夾層制造正發(fā)揮越來越大的作用，有利于數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)行，且通過對(duì)物質(zhì)流與信息流相連，為生產(chǎn)制造自動(dòng)化進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

1.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速發(fā)展與應(yīng)用，其能夠?qū)Ω鞣N信息進(jìn)行智能化識(shí)別，例如，工業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)就能夠憑借傳感器實(shí)現(xiàn)有效控制。工業(yè)制造數(shù)據(jù)的安全共享技術(shù)，核心在于區(qū)塊鏈技術(shù)，其能夠有效融合網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與對(duì)稱加密算法，構(gòu)建出一種分布式架構(gòu)，從而提供高效且安全的數(shù)據(jù)訪問功能。區(qū)塊鏈技術(shù)可實(shí)現(xiàn)智能制造數(shù)據(jù)共享。在數(shù)據(jù)識(shí)別階段，利用時(shí)間戳技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，并基于排序結(jié)果，自動(dòng)化生成區(qū)塊鏈的指向序列。這一流程確保制造數(shù)據(jù)能夠更迅速地完成封裝處理，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。在數(shù)字認(rèn)證技術(shù)的應(yīng)用中，依據(jù)不同的安全域進(jìn)行身份認(rèn)證和信息授權(quán)，以確保系統(tǒng)間在共享認(rèn)證環(huán)節(jié)時(shí)能夠順暢地傳遞信息。通過利用標(biāo)識(shí)編碼技術(shù)，可驗(yàn)證用戶的身份，確保消息來源的真實(shí)性和可信度，并獲取相應(yīng)的認(rèn)證信息，從而為用戶提供更安全、可靠的服務(wù)。

2 自動(dòng)化技術(shù)與智能制造的發(fā)展前景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造之間存在著緊密的關(guān)聯(lián)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的支持。在未來，隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，企業(yè)將面臨日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因此，對(duì)于IT 和OT系統(tǒng)的審計(jì)必須進(jìn)行革新，以確保其適應(yīng)這一變化。同時(shí)需將用戶服務(wù)、功能設(shè)計(jì)等方面有機(jī)融合，構(gòu)建一個(gè)更為復(fù)雜且高度集成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.1 采集工業(yè)生產(chǎn)信息

基于以太網(wǎng)協(xié)議，優(yōu)化配置現(xiàn)場IP 地址，實(shí)現(xiàn)IP 流量的共享以及控制信息的同步。同時(shí)通過扁平化的管理模式，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶蛹?jí)，從而高效地在工業(yè)數(shù)據(jù)和IT 系統(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)。這種動(dòng)態(tài)的、去中心化的網(wǎng)絡(luò)管理方式，結(jié)合無線技術(shù)的支持，能夠迅速完成信息的采集與整合，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.2 融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與OT系統(tǒng)

借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，深度優(yōu)化生產(chǎn)過程，充分利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，精準(zhǔn)控制OT 系統(tǒng)。具體而言，企業(yè)通過建立GS 平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類機(jī)床的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，確保各區(qū)域內(nèi)機(jī)床的精確同步運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的協(xié)調(diào)與一致。為了滿足企業(yè)的獨(dú)特需求，可定制個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)布局，提供專屬帶寬服務(wù)，并深入編程其開放性網(wǎng)絡(luò)，從而推出虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）鏈路資源，優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)價(jià)值鏈，充分展示出自動(dòng)化技術(shù)在提升企業(yè)生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢?；ヂ?lián)網(wǎng)與OT 系統(tǒng)的連接，可基于網(wǎng)絡(luò)層面優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)維護(hù)，順利連接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程控制OT 系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

3 結(jié)束語

作為工業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展一方面加速了生產(chǎn)流程的優(yōu)化，提升了制造業(yè)的效率和質(zhì)量，另一方面也為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化和個(gè)性化提供了堅(jiān)實(shí)支撐。未來，應(yīng)繼續(xù)深化自動(dòng)化技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造的融合，不斷探索新技術(shù)、新應(yīng)用，以推動(dòng)我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，增強(qiáng)國際競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1] 王榮壯. 智能制造下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)分析[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2022（6）：94-96.

[2] 張振. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造下自動(dòng)化技術(shù)研究[J]. 新型工業(yè)化，2022，12（3）：10-12.

[3] 宋新遠(yuǎn). 智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)解析[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（25）：179-181.

[4] 李俊. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造下自動(dòng)化技術(shù)研究[J]. 冶金管理，2021（11）：45-46.

[5] 姚杰，張桂花. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力制造業(yè)從自動(dòng)化向智能化升級(jí)[J]. 自動(dòng)化儀表，2020，41（9）：1-4，9.

[6] 蔣琴. 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)分析[J]. 數(shù)碼世界，2018（11）：274.

[7] 方毅芳. 智能制造技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化體系發(fā)展趨勢分析[J]. 中國儀器儀表，2018（3）：21-26.

[8] 洪哲成，王亮亮. 基于智能制造技術(shù)的智能機(jī)械制造工藝分析[J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2023，13（11）：131-133.