智能工廠的概念_智能工廠的體系架構(gòu)

　　智能工廠的概念

　　智能工廠是利用各種現(xiàn)代化的技術(shù)，實現(xiàn)工廠的辦公、管理及生產(chǎn)自動化，達(dá)到加強(qiáng)及規(guī)范企業(yè)管理、減少工作失誤、堵塞各種漏洞、提高工作效率、進(jìn)行安全生產(chǎn)、提供決策參考、加強(qiáng)外界聯(lián)系、拓寬國際市場的目的。

　　智能工廠特點

　　1、產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)車間“物聯(lián)網(wǎng)”

　　以前的車間只實現(xiàn)了機(jī)器與機(jī)器 （也就是“Machine to Machine”） 之間的連接，這是傳統(tǒng)工廠的T2T的通信模式。

　　而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)實現(xiàn)了物與物、物與人、所有的物品與網(wǎng)絡(luò)（也就是“Things to Things”）的連接，我們一般稱之為“M2M”。

　　2、過程透明化，智能工廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)

　　MES是對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng)，智能工廠的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”主要就是由MES系統(tǒng)（制造執(zhí)行系統(tǒng)）構(gòu)成。

　　因為有了MES系統(tǒng)的存在，整個智能系統(tǒng)才能夠獲取到足夠多的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，才使得智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析成為可能，所以說MES是智能工廠的神經(jīng)系統(tǒng)毫不為過。

　　3、產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行決策

　　在智能工廠的生產(chǎn)現(xiàn)場，智能系統(tǒng)每隔幾秒就收集一次MES系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)。

　　工廠的智能系統(tǒng)可以利用這些數(shù)據(jù)對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析并制定相應(yīng)的改進(jìn)方案，通過不斷優(yōu)化來使工廠的生產(chǎn)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

　　4、現(xiàn)場無人化，真正做到“無人”工廠

　　在自動化生產(chǎn)的情況下，智能系統(tǒng)一般自行管理工廠中的所有生產(chǎn)任務(wù)，如果生產(chǎn)中遇到問題，一經(jīng)解決，立即恢復(fù)自動化生產(chǎn)，整個生產(chǎn)過程無需人工參與，真正實現(xiàn)“無人”的智能生產(chǎn)。

　　5、產(chǎn)文檔無紙化，實現(xiàn)高效、綠色制造

　　生產(chǎn)文檔進(jìn)行無紙化管理，需要的生產(chǎn)信息都可在線快速查詢、瀏覽、下載，不僅提高了效率，更降低了浪費。

　　智能工廠的體系架構(gòu)

　　由于CPS進(jìn)入制造和物流的技術(shù)集成以及在工業(yè)流程中使用物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù)，從而產(chǎn)生了創(chuàng)新的工廠系統(tǒng)———智能工廠。完全不同于傳統(tǒng)的工廠自動化系統(tǒng)，智能工廠采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)。從中可以看出，對應(yīng)于傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；對應(yīng)于控制級采用ＣＰＰＳ；對應(yīng)的監(jiān)控管理級連接到安全可靠和可信的云網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)，采用服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)。

　?。保┗?a target="_blank">嵌入式Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技術(shù)、無線自組織的機(jī)器對機(jī)器通信Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ－ｔｏ－Ｍａｃｈｉｎｅ）通信網(wǎng)絡(luò)。Ｍ２Ｍ是基于特定終端行業(yè)，以公共無線網(wǎng)絡(luò)為接入手段，為客戶提供機(jī)器到機(jī)器的通信解決方案，滿足客戶對生產(chǎn)過程監(jiān)控、指揮調(diào)度、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和測量、遠(yuǎn)程診斷等方面的信息化需求。

　?。停玻筒皇呛唵蔚臄?shù)據(jù)在機(jī)器和機(jī)器之間的傳輸，它是機(jī)器之間的一種智能化、交互式通信，即使人們沒有實時發(fā)信號，機(jī)器也會根據(jù)既定程序主動進(jìn)行通信，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)智能化地作出選擇，對相關(guān)設(shè)備發(fā)出正確的指令。工業(yè)控制需要實現(xiàn)智能化、遠(yuǎn)程化和實時化，隨著無線寬帶的突破，具有高數(shù)據(jù)傳輸速率、低占空比、ＩＰ網(wǎng)絡(luò)支持以及泛在移動性的Ｍ２Ｍ將提供更佳的承載基礎(chǔ)。

　?。玻茫校校印Ｓ捎诠I(yè)控制的可靠性要求非常高，因而生產(chǎn)流程控制采用靠近工廠機(jī)器設(shè)備的ＣＰＰＳ。CPS是計算過程和物理過程的集成系統(tǒng)，利用嵌入式計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)對物理過程進(jìn)行監(jiān)測和控制，并通過反饋環(huán)實現(xiàn)計算過程和物理過程的相互影響。ＣＰＰＳ是一種網(wǎng)絡(luò)型嵌入式系統(tǒng)，它將打破在ＰＣ機(jī)時代建立的傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)的體系架構(gòu)，從而全面實現(xiàn)分布式智能。

　　３）安全可靠和可信的云網(wǎng)絡(luò)。智能工廠的ＩＴ設(shè)施建立在云計算網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，云計算的本質(zhì)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)模式，它類似于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。控制室可以理解為私有云，考慮到控制的可靠性要求非常高，為ＣＰＰＳ提供服務(wù)的Ａｐｐ平臺建立在工廠企業(yè)的私有云上。但是一些營運和生產(chǎn)管理，例如ＰＬＭ，ＳＣＭ，ＣＲＭ，ＱＭＳ，ＥＲＰ以及ＭＥＳ的一些功能可以通過云計算網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，從而可以降低創(chuàng)建和優(yōu)化基礎(chǔ)架構(gòu)的成本、提升生產(chǎn)管理的智能化水平、高效地跨地域協(xié)同以及提高快速響應(yīng)市場需求的能力等。

　?。矗┗贑PS的高級工廠輔助系統(tǒng)?！爸悄芄S創(chuàng)新聯(lián)盟”十分重視將各種無線技術(shù)、平板電腦、智能手機(jī)以及室內(nèi)精確定位等多種ＩＴ領(lǐng)域成熟的最新技術(shù)，創(chuàng)新地引入新一代工廠系統(tǒng)，制成高級工廠輔助系統(tǒng)。２０１２年４月，谷歌公司發(fā)布了“谷歌眼鏡“新產(chǎn)品，這是一款可穿戴移動終端產(chǎn)品?！肮雀柩坨R“采用了“擴(kuò)增實境”（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）又稱增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，在“實境”現(xiàn)實基礎(chǔ)上，將圖像、聲音和其他感官增強(qiáng)功能實時添加到真實世界的環(huán)境中，以虛擬現(xiàn)實把它擴(kuò)增，把真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或空間，可以使用戶充分感知和操控虛擬的立體圖像。

　　為此，“智能工廠創(chuàng)新聯(lián)盟”專門成立了項目組，經(jīng)過研究試驗，打算將該技術(shù)用于工業(yè)維護(hù)系統(tǒng)：通過頭盔式顯示器將多種輔助信息顯示給用戶，包括虛擬儀表的面板、被維修設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及被維修設(shè)備零件圖等，從而大幅提高維護(hù)效率。利用這些高級工廠輔助系統(tǒng)還可以支持、幫助和培訓(xùn)新一代工作人員。