魯欣萌

(哈爾濱空調(diào)股份有限公司，哈爾濱 150078)

0 引 言

信息技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)械產(chǎn)品本身向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，深刻改變了機(jī)械產(chǎn)品的內(nèi)涵。計算機(jī)輔助設(shè)計、工藝、制造、檢測、管理等先進(jìn)技術(shù)手段使企業(yè)生產(chǎn)的自動化、柔性化、智能化程度大大提高，全面提升了企業(yè)的能力。信息技術(shù)向制造業(yè)的全面滲透，還產(chǎn)生了許多的工業(yè)化理念，如“協(xié)同生產(chǎn)”、“敏捷制造”、“大規(guī)模客戶化定制”等。信息技術(shù)新的發(fā)展，如下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計算、無限傳感、物聯(lián)網(wǎng)等，將更加廣泛而深刻地引起機(jī)械工業(yè)的變革。

1 數(shù)字化工廠概述

建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的能源管控平臺，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)、短距離無線通信等在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時在線監(jiān)測和控制能耗設(shè)施，并能根據(jù)實(shí)時的能耗信息，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和集約化生產(chǎn)。將智能傳感器技術(shù)、工業(yè)無線傳感網(wǎng)技術(shù)、國際開放現(xiàn)場總線和控制網(wǎng)絡(luò)的有線/無線異構(gòu)智能集成技術(shù)、信息融合與智能處理技術(shù)等融入到生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，與現(xiàn)有的企業(yè)信息化技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)維與診斷、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤追溯、優(yōu)化排產(chǎn)與在線調(diào)度、用能優(yōu)化及污染源實(shí)時監(jiān)測等應(yīng)用。在企業(yè)銷售鏈實(shí)施智能物流、智能安防等應(yīng)用。在倉儲、調(diào)度、跟蹤監(jiān)控和產(chǎn)品追溯等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對物品、集裝箱、車輛和人員的全程狀態(tài)監(jiān)測和智能調(diào)度，構(gòu)建高效率、低成本和安全的現(xiàn)代物流體系。

建立數(shù)字化工廠應(yīng)具備以下核心內(nèi)容：

(1)產(chǎn)前準(zhǔn)備數(shù)字化：將設(shè)計圖紙信息模塊化，提取特征保存到服務(wù)器中，在進(jìn)行產(chǎn)品圖紙設(shè)計時，通過特征分析選取最佳模塊，提升設(shè)計效率；工藝部門依據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，提前給出生產(chǎn)所需工具設(shè)備，工藝工裝等；檢查部門給出檢測方法以及相關(guān)檢測器具等。將這些信息全部提交至服務(wù)器，以便于生產(chǎn)部門進(jìn)行整體規(guī)劃調(diào)度。

(2)生產(chǎn)能力數(shù)字化：將設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)、工位信息、關(guān)鍵崗位人員等數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。

(3)生產(chǎn)過程數(shù)字化：將各工位運(yùn)行情況，工藝執(zhí)行情況，檢查檢測情況均實(shí)時在線上傳至服務(wù)器，使得生產(chǎn)部門可以根據(jù)實(shí)際情況指揮生產(chǎn)。

(4)物料控制數(shù)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(wù)器，可根據(jù)物料信息，合理安排生產(chǎn)任務(wù)。

(5)車間環(huán)境安全數(shù)字化：將現(xiàn)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(wù)器，安全管理部門可實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場的環(huán)境，可有效預(yù)防危害的發(fā)生。

2 廠區(qū)環(huán)境及能耗監(jiān)測的典型場景

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要用于實(shí)時監(jiān)測車間內(nèi)的空氣質(zhì)量、揚(yáng)塵排放情況，能耗監(jiān)控則主要用于廠區(qū)內(nèi)各辦公區(qū)的水表、電表的監(jiān)控。

2.1 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成

利用傳感器、傳統(tǒng)信息采集裝置，協(xié)同采集區(qū)域中的環(huán)境信息。將不同的傳感器采集到的信號集中采集處理，根據(jù)不同的場景要求將信號傳輸?shù)较鄳?yīng)的工控機(jī)或云平臺，傳輸包括RS485、GPS、以太網(wǎng)、WiFi、藍(lán)牙、Zigbee等通信技術(shù)。數(shù)據(jù)最終應(yīng)用處理環(huán)節(jié)，將末端監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的通信方式，將信號傳輸至工控機(jī)活云平臺遠(yuǎn)端訪問、LED顯示屏等。

圖1 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)流程圖

2.2 廠區(qū)能耗管理

在辦公區(qū)每層安裝智能電表和智能水表以監(jiān)控整個辦公區(qū)的總能耗。系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程控制方式，把控制參數(shù)通過4G、GPRS等傳送到RTU，RTU根據(jù)控制策略，進(jìn)行自動的控制；同事把控制的相關(guān)參數(shù)反饋回來，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制。通過此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：運(yùn)動檢測，自動亮燈管理。對照明路段分區(qū)域管理，人車經(jīng)過一定時間自動回到原先誰定亮度等。該系統(tǒng)無需布線，節(jié)省電纜費(fèi)用；按需照明，減少光污染；提高燈具使用壽命，節(jié)省燈具費(fèi)用等。

圖2 智能路燈系統(tǒng)

3 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)和智能化革命的深入，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，對制造業(yè)創(chuàng)新、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式等方面產(chǎn)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(yè)4.0對于智慧工廠的投入將遠(yuǎn)超過一般工業(yè)，項(xiàng)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(jīng)濟(jì)體，工業(yè)4.0都將是制造業(yè)發(fā)展不可繞開的必由之路。