基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)流程控制系統(tǒng)

【摘 ?要】生產(chǎn)流程也稱作加工流程，其指的是產(chǎn)品按照順序生產(chǎn)的整個(gè)過程，即從產(chǎn)品原材料出庫一直到成品生產(chǎn)完成的過程。由于在整個(gè)生產(chǎn)流程中，包含許多步驟以及生產(chǎn)設(shè)備的連續(xù)加工、原材料的質(zhì)量的檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控等許多原因，均對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量存在直接關(guān)聯(lián)。因此，對(duì)于整個(gè)流程實(shí)行相應(yīng)控制，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵手段。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);生產(chǎn)流程控制;全面感知

引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，對(duì)過程控制提出了新的要求。智能控制技術(shù)的發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)過程的完善提供了條件。智能控制系統(tǒng)具有足夠的“智能”，其核心在于高層控制，即對(duì)廣義問題的求解。智能控制具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，系統(tǒng)具有變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能總體自尋優(yōu)，有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)能力。如果工業(yè)生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)出現(xiàn)擬合失真現(xiàn)象，可以通過智能算法進(jìn)行補(bǔ)償。這些特性能夠輔助機(jī)器在無人干預(yù)的情況下自主完成生產(chǎn)作業(yè)。目前，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在全力進(jìn)行工廠綜合自動(dòng)化研究，期望形成一個(gè)能夠適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境和市場(chǎng)需求，具有多變性，總體最優(yōu)的高質(zhì)量、高收益、高柔性的控制系統(tǒng)。

1 物聯(lián)網(wǎng)的概況與特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是通過對(duì)物體信息的動(dòng)態(tài)捕捉，再通過互聯(lián)網(wǎng)將各種物品互相串聯(lián)，從而達(dá)到物物相連、信息互通的技術(shù)。但是物聯(lián)網(wǎng)并不是獨(dú)立存在的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系，在實(shí)際運(yùn)行中，物聯(lián)網(wǎng)必須要依附于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的延展系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是互聯(lián)網(wǎng)與智能有機(jī)物的融合，將科技智能運(yùn)用到城市的建設(shè)中，建立一個(gè)擁有識(shí)別功能、監(jiān)管功能、定位追蹤功能等多種功能的通訊系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一物聯(lián)網(wǎng)的核心是互聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)的體系中不管是智能化還是自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)都離不開互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)在城市智能化建設(shè)中主要體現(xiàn)在感應(yīng)技術(shù)和識(shí)別追蹤技術(shù)，在城市的交通、通訊等等基礎(chǔ)建設(shè)系統(tǒng)中都有感應(yīng)裝置的存在，通過感應(yīng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的收集采納。其二便是物聯(lián)網(wǎng)最為獨(dú)特的識(shí)別功能，想要能在各類系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獨(dú)立的收集信息，便需要各類系統(tǒng)中的感應(yīng)識(shí)別功能都有自己獨(dú)特的識(shí)別功能，每個(gè)系統(tǒng)的感應(yīng)裝置都能對(duì)數(shù)據(jù)信息做出處理整合，進(jìn)而在每個(gè)系統(tǒng)中都能應(yīng)用流通。其三是物聯(lián)網(wǎng)的高度自由化和智能化，高度智能化和自由化使得物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市的建設(shè)中占據(jù)了核心的地位，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的通信功能實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的連接。而物聯(lián)網(wǎng)的高度自由容納了更多的系統(tǒng)，進(jìn)一步促進(jìn)智慧城市的建設(shè)。

2 現(xiàn)狀及存在的問題

目前，大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)更加重視企業(yè)內(nèi)部控制制度的建立和設(shè)計(jì)。他們通常期望自己的企業(yè)有一個(gè)更完善的制度模式，卻忽視了內(nèi)部控制的建設(shè)。雖然生產(chǎn)型企業(yè)內(nèi)部控制制度建設(shè)是正確的，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，制度建設(shè)只是整個(gè)內(nèi)部控制工作的開始。內(nèi)部控制制度是指對(duì)企業(yè)原有的工作管理流程進(jìn)行梳理和再造，建立更加完善的適合企業(yè)自身運(yùn)作的管理體系流程，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)促進(jìn)企業(yè)提高管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。因此不得不說在目前階段，生產(chǎn)型企業(yè)對(duì)于內(nèi)部控制工作的研究與探索存在著偏離終點(diǎn)的現(xiàn)象，重要問題的存在也導(dǎo)致生產(chǎn)型企業(yè)的內(nèi)部控制工作過于形式化，不能夠進(jìn)一步推進(jìn)，導(dǎo)致內(nèi)部控制的真正作用不能充分發(fā)揮。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)包括三個(gè)層次：感知層、傳輸層和控制層。傳感層通過各種傳感器全面感知生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)信息，如設(shè)備溫度、產(chǎn)品加工順序等，并通過傳輸層將感知到的信息傳輸給控制層。控制層對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析后，根據(jù)設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布控制指令，可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行終端控制操作。感知層：該層主要用于完成生產(chǎn)流程中所有信息高效、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地采集和傳送，其中包含溫度傳感器、濕度傳感器、圖像采集傳感器、電子標(biāo)簽等，對(duì)生產(chǎn)過程中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、溫度、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)產(chǎn)品過程等信息實(shí)現(xiàn)全面感知，實(shí)時(shí)將感知信息傳送至控制層。傳輸層：該層由無線傳輸節(jié)點(diǎn)組成，該節(jié)點(diǎn)包含無線傳輸模塊A和B、GPRS模塊以及存儲(chǔ)器等，可完成感知的暫存，傳輸模塊A和B則保證信息的近距離、遠(yuǎn)距離的可靠傳輸。控制層：該層是系統(tǒng)的核心層，其由控制模塊、計(jì)算機(jī)終端、PAD等部分組成。其中，控制模塊包含控制終端、操作終端，可通過控制終端直接完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程控制[8]，也可利用操作終端控制，可對(duì)控制終端的運(yùn)行模式、參數(shù)等實(shí)行設(shè)定，全程監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全部生產(chǎn)流程情況，控制結(jié)果可通過顯示屏完成交互。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)流程控制系統(tǒng)

4.1 智能控制技術(shù)在質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)依賴于人員使用工具的熟練程度。隨著人工時(shí)間的增加，人眼對(duì)小目標(biāo)的分辨力會(huì)逐漸減弱，視覺疲勞后漏檢率會(huì)增加，延誤生產(chǎn)進(jìn)度，人工測(cè)量誤差大，使得人工檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。智能控制技術(shù)克服了這些缺陷檢測(cè)的困難，工人可以通過方便的操作實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的檢測(cè);基于智能控制技術(shù)的機(jī)器視覺能夠長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行測(cè)量、分析和識(shí)別任務(wù)，檢測(cè)速度快，測(cè)量誤差小;測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的一致性很強(qiáng)。它可以將定量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化。還可以根據(jù)產(chǎn)品測(cè)試要求調(diào)整測(cè)試精度，提高測(cè)試效率。同時(shí)可配合自動(dòng)化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理，降低次品率，減少人工成本，使生產(chǎn)效率顯著提升。此外，可提供準(zhǔn)確的剔除信號(hào)，保證生產(chǎn)效率。

4.2 注重信息化建設(shè)

生產(chǎn)型企業(yè)的內(nèi)部控制要想進(jìn)一步加強(qiáng)內(nèi)部信息化建設(shè)，就必須充分利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加安全有效的信息溝通和信息處理模式。生產(chǎn)型企業(yè)在建立信息系統(tǒng)的過程中，應(yīng)充分了解自身的組織結(jié)構(gòu)，在組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立與自身運(yùn)作相適應(yīng)的信息系統(tǒng)，確保信息的有效傳遞，各部門、各管理層之間的溝通和反饋，以及生產(chǎn)型企業(yè)內(nèi)部信息的對(duì)稱性。除此之外，鑒于生產(chǎn)型企業(yè)的特殊性質(zhì)，如果想要確保行業(yè)以及市場(chǎng)甚至整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的信息能夠及時(shí)傳遞到內(nèi)部信息中心，則需要通過智能化手段來實(shí)現(xiàn)傳遞和反饋。可以說生產(chǎn)型企業(yè)對(duì)信息化技術(shù)的利用和升級(jí)能夠最大程度加快企業(yè)信息采集的效率。最后對(duì)于他數(shù)據(jù)以及人工智能等技術(shù)的利用是生產(chǎn)型企業(yè)促進(jìn)內(nèi)部信息系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)的重要舉措，是內(nèi)部控制建設(shè)工作提供有效支撐的重要方法。

4.3 智能控制技術(shù)在智能識(shí)別分揀中的應(yīng)用

人工分揀速度慢，尤其是體積小、顏色形狀多的產(chǎn)品分揀難度更大，很容易造成分揀失誤。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)來說，分揀速度慢意味著生產(chǎn)出的產(chǎn)品會(huì)在產(chǎn)線上積壓，造成生產(chǎn)線流轉(zhuǎn)不順暢，拉低生產(chǎn)效率。基于智能控制技術(shù)的分揀系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)備中，由智能裝備研發(fā)的智能分揀機(jī)器人可通過機(jī)器視覺識(shí)別分揀取代傳統(tǒng)人工識(shí)別分揀產(chǎn)線，不需要人工干預(yù)。其在保證高效率的同時(shí)也能保證貨物分揀正確，分揀失誤率低，不易造成產(chǎn)品在產(chǎn)線上積壓。自動(dòng)化分揀為企業(yè)減少了很多勞動(dòng)成本，一臺(tái)設(shè)備大概可取代三人，降低了企業(yè)成本。同時(shí)也加快了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)度，方便管理存儲(chǔ)貨物，確保貨物分揀安全;尺寸可根據(jù)客戶需求設(shè)計(jì)，極大方便了生產(chǎn)加工。

結(jié)束語

生產(chǎn)流程的有效控制，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)流程的全面控制、質(zhì)量影響關(guān)鍵步驟控制，本文設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)流程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成生產(chǎn)流程的全面監(jiān)管、控制，并且可針對(duì)設(shè)備溫度實(shí)行針對(duì)性控制。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周津.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下信息融合基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2014.

作者簡(jiǎn)介：

羅茂元（1981.12），男，漢族，四川成都，碩士，中共黨員，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)負(fù)責(zé)人，副教授，主要從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的研究。