淺談智能化工廠解決方案

魯欣萌

(哈爾濱空調股份有限公司，哈爾濱 150078)

0 引 言

信息技術的應用使機械產品本身向數字化轉變，深刻改變了機械產品的內涵。計算機輔助設計、工藝、制造、檢測、管理等先進技術手段使企業生產的自動化、柔性化、智能化程度大大提高，全面提升了企業的能力。信息技術向制造業的全面滲透，還產生了許多的工業化理念，如“協同生產”、“敏捷制造”、“大規模客戶化定制”等。信息技術新的發展，如下一代互聯網、云計算、無限傳感、物聯網等，將更加廣泛而深刻地引起機械工業的變革。

1 數字化工廠概述

建設基于物聯網的能源管控平臺，利用傳感器網絡、短距離無線通信等在內的物聯網技術實時在線監測和控制能耗設施，并能根據實時的能耗信息，實現優化控制和集約化生產。將智能傳感器技術、工業無線傳感網技術、國際開放現場總線和控制網絡的有線/無線異構智能集成技術、信息融合與智能處理技術等融入到生產各環節，與現有的企業信息化技術融合，實現復雜工業現場的數據采集、過程監控、設備運維與診斷、產品質量跟蹤追溯、優化排產與在線調度、用能優化及污染源實時監測等應用。在企業銷售鏈實施智能物流、智能安防等應用。在倉儲、調度、跟蹤監控和產品追溯等環節實現對物品、集裝箱、車輛和人員的全程狀態監測和智能調度，構建高效率、低成本和安全的現代物流體系。

建立數字化工廠應具備以下核心內容：

(1)產前準備數字化：將設計圖紙信息模塊化，提取特征保存到服務器中，在進行產品圖紙設計時，通過特征分析選取最佳模塊，提升設計效率；工藝部門依據產品特點，提前給出生產所需工具設備，工藝工裝等；檢查部門給出檢測方法以及相關檢測器具等。將這些信息全部提交至服務器，以便于生產部門進行整體規劃調度。

(2)生產能力數字化：將設備狀態和參數、工位信息、關鍵崗位人員等數據上傳至服務器。

(3)生產過程數字化：將各工位運行情況，工藝執行情況，檢查檢測情況均實時在線上傳至服務器，使得生產部門可以根據實際情況指揮生產。

(4)物料控制數字化：將物流信息、庫存信息、半成品信息、成品信息等上傳至服務器，可根據物料信息，合理安排生產任務。

(5)車間環境安全數字化：將現場的等光、溫度、濕度、煙塵、廢氣等信息通過傳感器上傳至服務器，安全管理部門可實時監控現場的環境，可有效預防危害的發生。

2 廠區環境及能耗監測的典型場景

環境監控系統主要用于實時監測車間內的空氣質量、揚塵排放情況，能耗監控則主要用于廠區內各辦公區的水表、電表的監控。

2.1 環境監控系統的組成

利用傳感器、傳統信息采集裝置，協同采集區域中的環境信息。將不同的傳感器采集到的信號集中采集處理，根據不同的場景要求將信號傳輸到相應的工控機或云平臺，傳輸包括RS485、GPS、以太網、WiFi、藍牙、Zigbee等通信技術。數據最終應用處理環節，將末端監測到的數據通過相應的通信方式，將信號傳輸至工控機活云平臺遠端訪問、LED顯示屏等。

圖1 環境監控系統流程圖

2.2 廠區能耗管理

在辦公區每層安裝智能電表和智能水表以監控整個辦公區的總能耗。系統采用遠程控制方式，把控制參數通過4G、GPRS等傳送到RTU，RTU根據控制策略，進行自動的控制；同事把控制的相關參數反饋回來，實現遠程智能控制。通過此系統可實現如下功能：運動檢測，自動亮燈管理。對照明路段分區域管理，人車經過一定時間自動回到原先誰定亮度等。該系統無需布線，節省電纜費用；按需照明，減少光污染；提高燈具使用壽命，節省燈具費用等。

圖2 智能路燈系統

3 結束語

隨著信息技術和智能化革命的深入，特別是互聯網技術在制造業的廣泛應用，對制造業創新、組織結構、生產模式等方面產生積極的推動作用以外，也對其提出了新的要求。從長期來看，工業4.0對于智慧工廠的投入將遠超過一般工業，項目盈利能力也將顯著提高，并且資本投入越大、斜率越陡峭，即投資的邊際回報率越高。無論在何種經濟體，工業4.0都將是制造業發展不可繞開的必由之路。