陳家才　邵博　汪文武

摘 要：智能工廠是現(xiàn)代制造企業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化發(fā)展的高級(jí)階段，建設(shè)智能工廠就是利用最新的傳感技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，對(duì)生產(chǎn)全周期的設(shè)備、材料、成本等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)控制，幫助管理者合理地制訂生產(chǎn)計(jì)劃并控制生產(chǎn)進(jìn)度，集綠色環(huán)保規(guī)劃和新興技術(shù)于一體，打造高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適的現(xiàn)代化工廠。智能工廠的核心基礎(chǔ)是各項(xiàng)信息技術(shù)。本文對(duì)建設(shè)智能工廠所需要的主要信息化技術(shù)和模型進(jìn)行研究分析，并結(jié)合主流的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：智能工廠；信息技術(shù)；系統(tǒng)

1 智能工廠的體現(xiàn)

1.1 制造管控可視化

將產(chǎn)品數(shù)據(jù)、生產(chǎn)材料管理、生產(chǎn)流程管控等信息通過(guò)生產(chǎn)專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳遞至生產(chǎn)管理部門(mén)和企業(yè)管理者，使其可以全盤(pán)掌控制造過(guò)程，并可以在控管生產(chǎn)過(guò)程的同時(shí)，減少因系統(tǒng)故障造成的偏差。

1.2 系統(tǒng)監(jiān)控全方位化

通過(guò)覆蓋全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的探測(cè)設(shè)備，系統(tǒng)可進(jìn)行識(shí)別、分析、推理、決策以及控制功能，這類監(jiān)控裝置是制造自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能的深度結(jié)合。

1.3 制造綠色化

整個(gè)供應(yīng)鏈中、上、下游廠商間從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、制造、廢棄物回收到再利用處理過(guò)程，生命周期的循環(huán)使產(chǎn)品形成綠色標(biāo)準(zhǔn)體系，更可以通過(guò)綠色

ICT執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的加值應(yīng)用，延伸至全部供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)中的協(xié)同管理、綠色制程管理與智能環(huán)境監(jiān)控等，使制造過(guò)程在符合綠色體系中最終在上、下游廠商與客戶之間共同創(chuàng)造符合環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

2 智能工廠的主要信息技術(shù)

2.1 智能識(shí)別、感知

儀器儀表的智能化是工廠智能化的基礎(chǔ)，在各種設(shè)備的微處理芯片和控制單元里大量應(yīng)用，運(yùn)用進(jìn)化計(jì)算、遺傳演算法等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的自動(dòng)化、智能化，如專家控制系統(tǒng)（expert control system，簡(jiǎn)稱ECS）、模塊控制器（FC-Fuzzy Controller）也稱模塊邏輯控制器（FLC-Fuzzy Logic Controller）。

2.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

目前，現(xiàn)代化工廠的控制設(shè)備、系統(tǒng)之間廣泛采用嵌入式產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)化單元來(lái)實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)傳遞，從而達(dá)到智能化、云端運(yùn)算及存儲(chǔ)的效果，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供更完整的系統(tǒng)和服務(wù)。

2.3 工業(yè)無(wú)線技術(shù)

工業(yè)無(wú)線技術(shù)作為傳統(tǒng)有線技術(shù)的延伸，其面向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用、短程、低速率的信息交互等特點(diǎn)，滿足在全方位的工業(yè)生產(chǎn)流程中的廣泛應(yīng)用，多數(shù)儀表以及自動(dòng)化產(chǎn)品會(huì)嵌入無(wú)線傳輸?shù)墓δ堋?/p>

3 智能工廠搭建模型

智能工廠的建設(shè)應(yīng)充分考慮制造與信息流、價(jià)值鏈、產(chǎn)品全生命周期等過(guò)程因素的關(guān)系。其模型搭建思路應(yīng)分為物理（控制）模型，信息模型，能量（能源）模型。

4 智能工廠的系統(tǒng)解決方案

在分析了智能工廠的技術(shù)和模型之后，承接的應(yīng)用系統(tǒng)解決方案就比較清晰了，主要體現(xiàn)在信息采集過(guò)程、控制過(guò)程、智能防錯(cuò)等方面。

4.1 SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)以傳感器、監(jiān)測(cè)探頭、工控機(jī)為基礎(chǔ)，對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制與調(diào)度。系統(tǒng)可以對(duì)工廠的生產(chǎn)、物流、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，結(jié)合各應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)則，反饋至設(shè)備進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)配置變更、信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。

4.2 AVI自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

AVI自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)能夠通過(guò)非接觸的方式將生產(chǎn)中的產(chǎn)品信息自動(dòng)寫(xiě)入電子標(biāo)簽中，并自動(dòng)與主要的生產(chǎn)、制造系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步，通過(guò)數(shù)據(jù)同步可以發(fā)布命令，以控制相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備完成相應(yīng)的生產(chǎn)工序。

4.3 ANDON安卓系統(tǒng)

ANDON安卓系統(tǒng)作為一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的故障呼叫系統(tǒng)，在各種離散式、連續(xù)式生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，包括上位監(jiān)控、視頻監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集分析和展示呼叫系統(tǒng)、生產(chǎn)線聯(lián)動(dòng)控制等。ANDON安卓系統(tǒng)的高度化集成，可以及時(shí)和準(zhǔn)確采集整個(gè)車(chē)間的數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)的圖像化可以使管理者在中控室了解所有的生產(chǎn)狀況，通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的完全透明化，從而迅速找到生產(chǎn)中的漏洞和不足，從而改進(jìn)生產(chǎn)水平。

4.4 EMS能源管理系統(tǒng)

EMS能源管理系統(tǒng)的目標(biāo)是通過(guò)建立數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而完成能源的實(shí)時(shí)管控，達(dá)到能源的穩(wěn)定、安全、清潔使用，并逐步降低能源消耗值，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。能源管理包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)分析管理，實(shí)現(xiàn)公司能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并在企業(yè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布。

5 智能工廠的完成特征

智能工廠是智能工業(yè)的發(fā)展方向，完成一個(gè)智能工廠的建設(shè)主要體現(xiàn)在制造過(guò)程中的以下特征：

（1）系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)能力?？刹杉c理解外界及自身的資訊，并以之分析判斷及反饋到自身行為。

（2）整體可視技術(shù)的實(shí)踐。結(jié)合訊號(hào)采集、預(yù)測(cè)判斷、現(xiàn)實(shí)模擬及多媒體技術(shù)，將實(shí)際展示現(xiàn)實(shí)生活中的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程。

（3）協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特性。系統(tǒng)可依據(jù)工作任務(wù)內(nèi)容重新組合現(xiàn)有功能形成最優(yōu)組合，自行構(gòu)成新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及加入功能模塊重新組合。

（4）自我學(xué)習(xí)及維護(hù)能力。透過(guò)系統(tǒng)自我認(rèn)知功能，在制造過(guò)程中充實(shí)已有的資料庫(kù)，對(duì)不斷變化的情景自動(dòng)執(zhí)行故障診斷，并具備對(duì)故障排除與維護(hù)，或通知對(duì)的系統(tǒng)執(zhí)行的能力。

（5）人機(jī)共存的系統(tǒng)。人機(jī)之間具備互相協(xié)調(diào)的合作關(guān)系，在不同層次之間進(jìn)行知識(shí)交流。

對(duì)現(xiàn)代化智能工廠的關(guān)鍵信息技術(shù)進(jìn)行研究、應(yīng)用，可以使企業(yè)盡快完成從傳統(tǒng)制造到數(shù)字化、互聯(lián)化、智能化制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、戰(zhàn)略創(chuàng)造價(jià)值的自身要求。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：奇瑞汽車(chē)河南有限公司）