智能制造與工業互聯網技術架構解析

望君儒

摘要：現代信息技術的廣泛應用，使得社會進入第四次工業革命階段，技術的不斷革新與融合發展，讓制造業走上了智能化發展方向，實現遠程測控也成為現代制造業的轉型目標。當前，智能制造與工業互聯網之間實現了深入融合，該系統的構建為提高智能制造水平提供了輔助。不過，為了讓智能制造業和工業互聯網實現可持續地融合發展，就必須建立明確而清晰的技術架構。

關鍵詞：智能制造;工業互聯網;“互聯網+”;技術架構;技術解析

引言

制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。國務院發布的中國制造2025戰略，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。近年來，制造業面臨較大下行壓力，加上全球疫情的影響，短期還將面臨企業招工難、成本負擔重和市場需求降速等影響。國內外行業巨頭紛紛跨界，搶抓當下全球產業鏈和價值鏈重構的關鍵時期，通過建構優質的工業互聯網產業生態布局制造業。作為21世紀社會發展的最強動力之一，信息通信技術已成為促進工業、農業、服務業和公共事務發展的重要力量。經過近幾年的摸索與發展，逐漸形成了以工業互聯網平臺作為流程工業智能制造引擎的應用模式。

1智能制造的特性

（1）智能制造以智能工廠為載體。智能制造以制造為本智能是實現制造的手段，沒有制造的加工過程，智能化便無從談起。智能工廠作為智能制造的載體，以構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠為目標，將智能化融入整個生產制造過程中，構建智能化生產系統、網絡化分布生產設施，將人機物料多維度融合，高效完成智能化生產控制中心、智能化生產過程管控以及智能化倉儲運輸和物流等工作。（2）智能制造以生產關鍵制造環節智能化為核心。生產關鍵制造環節包含產品、裝備、生產過程、管理以及服務等內容，各環節的智能化要同步實施，相互融合，密不可分，缺一不可。（3）智能制造以端到端數據流為基礎。數據實時流通共享是實現智能制造的重要條件，是數字化的具體體現。智能制造的系統層級自下而上共有五層，分別為設備層、控制層、車間層、企業層和協同層，不同層級之間數據暢通，實現信息協同共享，為各層級生產管理提供依據。（4）智能制造以網絡互聯為支撐。工業互聯網是數字經濟時代的重要基礎設施，智能制造用工業物聯網把設備連接到網絡上，用大數據驅動制造智能化，實現設備之間、設備與控制系統之間、企業之間的互聯互通。

2機電一體化技術與智能制造的關聯性和應用價值

機電一體化技術融合多種技術手段，具有十分鮮明的特征以及極高的技術優勢。我國智能制造行業在不斷發展的過程中，運用機電一體化技術能夠充分發揮其技術優勢，對工業生產的轉型升級具有重要的推動作用。首先，機電一體化技術廣泛在工業生產中的實踐運用，能夠提高生產檢測的效率，促使工業生產產出更加高質量的產品。在智能制造領域的運用，不斷凸顯機電一體化技術的優勢，通過計算機技術實現對相關內容的模擬可以縮短制造業人力物力及資源投入，切實提高工業生產的安全性。其次，機電一體化技術在發展過程中離不開信息技術的支持，將其應用于智能制造實踐能夠凸顯信息技術優勢，充分發揮其價值，在信息技術的支持下，推動我國智能制造業快速發展。

3智能制造與工業互聯網技術架構

3.1數據庫分析

智能制造與工業互聯網技術架構的運行必須以數據作為支撐，數據交互是這一架構的主要作用。人機交互軟件、偵聽程序之間的數據交互處理和同步，都必須以數據庫為中間件，所以數據庫的性能將直接影響整體架構的性能。從這一角度來看，智能制造與工業互聯網技術架構中的數據庫建設，必須以滿足數據使用需求、優化數據處理邏輯和便于運行維護為建設要求。從實際情況來看，數據庫技術框架設計步驟相對較多。技術人員必須選完成整體規劃和需求分析，從而確定數據庫設計與建設的具體方向，然后再對概念結構、邏輯結構和物理結構進行設計，而后還需要確保數據庫規劃方案得以順利實施，并制定完善的運行維護方案。在這一環節，需要重點關注關系模型規范化，以便于加快數據庫的整體操作速度、規避數據冗余風險、增加有效儲存空間和減少系統I/O次數，讓數據的一致性擁有保障。現階段，關系數據庫有第一范式、第二范式、第三范式、Boyce-Codd范式、第四范式、第五范式等六種類型，他們之間有著十分明確的層級之分且級別越高要求越嚴格。在分析數據庫技術框架時，相關工作人員還應該對數據表的設計問題加以重視。

3.2傳感技術

機電一體化中的核心技術，即傳感技術。將機電一體化技術運用于智能制造實踐過程中，能夠實現傳感技術與智能制造的有機結合。與此同時，為了充分發揮傳感技術運用的價值，提高其靈敏性，同時要構建相應的傳感網絡系統。在此系統的保障下，能夠在很大程度上避免傳感技術被信號干擾，可以更加準確地接收和傳輸目標信號，將信息技術融入計算機系統內，繼而形成對工業生產的智能化、自動化控制。將傳感技術運用于我國智能制造領域的過程中，智能設備十分容易受到傳感技術信息干擾，繼而對信號接收產生消極影響。因此，在智能制造系統建設的過程中，應充分發揮傳感器網絡系統的作用，借助計算機系統的支撐，實現對信息內容的快速獲取、分析以及相關處理。提高設計的合理性與科學性，增強智能制造技術的整體水平，對智能制造的發展發揮著重要的推動作用。

3.3云制造與云計算技術

快速發展的自動化技術改變了工業品的生產方式，是科學技術層面的跨越式發展，企業管理者可將用于產品生產活動的社會資源、技術資源與客戶所提出的產品質量需求進行匹配，構建按需生產的先進作業模式，在實體硬件層與虛擬化網絡層之間建立多個數據轉接點與網絡接口，讓客戶能夠通過網絡系統，探知生產線上各類智能化設備的運作方式，為客戶提供延遲較低、反映速度較快的在線服務，將海量的信息數據整合到數據庫之中，做好數據集成工作。制造業企業管理者可主動利用仿真技術、數據模擬技術搭建大型系統模型，模擬在主要產品生產過程中使用的各類技術設備、工作人員的反應，整合常見的機械制造資訊，預知產品的使用效果與耐用性，發現產品設計方案中存在的潛在問題，并及時與產品設計者進行深入交流，改進制造業產品的基本功能，提升產品的實際質量，控制企業新產品的研發周期。

結束語

既然制造領域存在“術業有專攻”，那么工業互聯網的踐行過程必然會“聞道有先后”。目前智能制造水平較高的，大概率也是較早實現工業互聯網的領域，一般處于資金密集型、設備更新快、競爭激烈、利潤率高的行業。其發展過程必然是從點到面、從量到質、從分散到集中的，遵循優勝劣汰的叢林法則。工業互聯網落地之路任重而道遠。一方面，我國完整的工業體系潛藏著巨大的應用需求和市場，為工業互聯網平臺的培育和壯大提供了土壤。另一方面，我國的互聯網發展理念、應用實踐都較成熟，有覆蓋全社會的互聯網生態。因此，必須堅定目標并持續改進，以實現工業和信息化的深度融合。

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