试论新时代下智慧工厂实现的方法策略
来源:用户上传
作者:陈浩
【摘要】 随着德国“工业4.0”，美国“工业互联网”概念的提出，我国为加快工业的发展，有效实现工厂智能化与信息化的深度融合，提出“中国制造2015”，旨在以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路，实现可持续发展模式。目前设备软硬件不匹配、车间联网不完善、存在信息化化孤岛等问题，严重阻碍我国智能工厂的发展与建设。本文针对信息化时代智能工厂的发展需求，结合两化融合发展目标，提出智能工厂建设规划方案，为智能工厂的建设提供参考。
【关键字】 智能工厂 两化融合
一、智能工程建设背景及意义
随着信息技术的迅速发展，我国制造业面临严峻挑战，如何实现传统制造业的智能化生产，并将智能化生产与信息化技术完美融合是发展中面临的一大挑战。
智能工程建设是我国制造强国战略的重要组成部分，针对传统制造业发展中面临的问题我国提出“中国制造2015”，目的是促进智能化与信息化深度融合，传统的生产制造企业应根据时代的发展不断改进，摒弃传统生产过程中复杂的人力劳动，实现设备自动化生产，将人、设备、资源等组成可以相互沟通协作的社交网络[1]。
智能工厂的建设代表了未来传统制造业的轉型和创新方向，能够提高工厂自动化生产水平、实现车间自动化管理、带动公司智能化与信息化发展，为公司的创新提供依据。
二、国内外智能工厂建设现状
国外工厂智能化与信息化水平较高，西门子工厂早已实现多品种的工控机的混线生产，混线生产是设备生产智能化的高度体现。FANUC公司利用智能化与信息化的高度融合，实现了自动化立体仓库的建设，通过PLC智能编程实现物料之间自动传递，减少了大量物力人力，通过提高了生产效率。
我国工厂的智能化实现还处于发展阶段，同时在发展过程中面临的巨大转型压力，很多工厂目前依然处于传统型阶段，设备自动化水平不高，无法实现自动化生产与管理，更无法与上层信息化紧密融合，导致工厂无法转型创新、工业化发展停滞不前，同时车间管理的规范化和标准化停滞不前，越来越多的宝贵信息无法实现共享。
三、智能工厂建设框架
智能车间管理系统是一套多种软硬件结合，基于对企业人、机、料等制造要素全面精细化感知，并采用大规模、多种物联网感知技术手段，支持生产管理科学决策的智能化制造过程管理系统。ERP层：可与MES系统有效集成，主要实现工厂供应链管理、库存管理及财务管理;MES层：面向车间执行层的生产信息化管理软件，可实现从订单下达到生产再到质量追溯整个生产过程的优化管理，系统中可产生相关报表对生产、质量数据进行分析，减少人力，提高生产效率;通信层：包含交换机、zigbee和wifi等通信技术，实现车间内的网络覆盖;工业控制层：通过组态软件实现与控制设备PLC通信，进行实时数据采集及控制;设备执行层：包含自动化的物流机械，比如车间内生产设备、仪器仪表、工业机器人等设备。
四、智能工厂建设方案
针对工厂智能化与信息化管理，成为“智慧工厂”，提出智能工厂功能模块具体内容如下：
1、智能设备层。机床作为加工生产的基本设备，决定了工程智能化程度及生产效率，可采用数控机床取代传统手工机床。车间生产环境对生产安全尤为重要，在工厂主要区域安装环境传感器对工厂环境实时监测，安装水电气仪表实现对水电气热的抄表的自动化管理。使用AGV小车和立体仓储对物料转运进行有效管理。
2、设备控制层。在生产作业时，现场和智能设备会产生大量事实数据，数据包含设备信息、环境信息、生产信息和能耗等信息，这些数据对企业快速决策起到重要作用。数据采集方式可通过DNC、工控现场终端去实现。例如大型生产设备自带工控机，工控机通过串口与设备PLC连接，通过工控机上组态软件实时获取设备参数，并远程存储到服务器数据库中。
3、制造执行层。MES系统可通过信息传递整个生产过程，当生产过程中出现问题，MES系统可实时进行管理，管理人员在MES中下达订单任务，生产员工根据订单任务进行生产，生产过程中出现问题MES系统会进行追踪和反馈，例如生产过程中出现质量问题，MES系统可根据问题追溯到质量产生问题的源头。MES能减少人力、提高生产过程中工作效率，并对质量进行严格把控。4、数据展示层。将智能化生产过程中采集的数据进行信息化管理，建设基于WEB或者手提终端设备的系统，实现智能车间对生产数据的统计、能耗的监控、设备保养维修提示和产品质量追溯等功能。
结论：综上所述，智能工厂到来，实现工业化和信息化的深度融合，为中国工业化可持续发展带来了新的机遇和挑战，智能车间的管理需要在数据自动采集的基础上，对能耗、生产数据进行整理分析，寻找控制成本、提高产量、提高质量的最优方案，实现真正意义上智能化管理车间。
参 考 文 献
[1] 吴智慧.工业4.0：传统制造业转型升级的新思维与新模式[J].家具，2015，36（01）：1-7.
[2] SmartNest生产管控系统在山推板材件生产和管理中的应用[J]. 李贺德，李勇. 金属加工（热加工）. 2017（06）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15138910.htm
