智慧廠房
——工業4.0下的廠房升級改造

吳永華

（廣東德爾智慧工廠科技有限公司，東莞　523000）

智慧廠房有別于智慧工廠。智慧工廠側重于產品的生產及跟蹤，而本文提及的智慧廠房則側重于為工廠的生產提供強有力保證的基礎建設。顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層的含義，首先它的核心和基礎還是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；其次，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。智慧廠房就是通過物聯網技術，提升其智能性，從而讓管理者更高效地對設備進行監測、維護。

1　網絡架構

智慧廠房的建立，大致可以分為三層：感知層、傳輸層和應用層。感知層主要是指帶有通訊功能的動力設備和傳感器，如空壓機、除濕機、溫濕度傳感器、壓力傳感器等。傳輸層主要是指廠區內部署的網絡環境。應用層，可以比喻為智慧廠房建設的結晶，主要是指設備、環境、能源的監控平臺。

2　感知層

感知層是體現智慧廠房的核心關鍵。智慧廠房和普通廠房的區別也是在于此。智慧廠房里使用的設備均帶有通訊功能，也就是說廠房在前期設計規劃以及設備選型的時候就要考慮這問題，要和廠家協商，讓他們提供接口放開的服務。通訊協議如RS-485和RS-232等，這些普遍都被西門子、三菱、松下等數據采集器設備所接受。

3　傳輸層

傳輸層是應用層與感知層之間的一道橋梁。傳輸層的斷裂，會造成應用層無法及時展示感知層設備的狀況。傳輸層使用的設備主要就是網絡環境部署使用的設備，如路由器，交換機，防火墻，光纖轉換器等。

4　應用層

應用層主要是指設備的管理平臺，是智慧廠房建設的中樞神經系統。應用層主要負責對原始數據進行整合處理。設備本身提供的數據都是零碎的，要在這零散的數據里挖掘深層次的價值，則必須需要設備的管理平臺來協助。通過大數據的分析處理，從而判斷出設備的利用率、能源消耗以及效益等。

4.1　設備運維監控平臺

我司自主研發的設備運維管理平臺主要是為廠務人員日常的工作而設計的。3E指的是Equipment、Energy和Environment。整個系統共分為五大塊，分別是現場管理、項目管理、設備管理、能源管理和環境管理。

4.2　現場管理模塊

該模塊的主要功能是把日常的廠務工作分派到人。針對常規性的工作，如每日抄寫電表數據、對某設備進行巡檢等，系統會把信息自動儲存起來，用戶下次分派相同的任務時，只需選上即可，無需重復填寫。為了保證信息的真實性和有效性，避免突然情況的出現而影響工作，模塊設有任務變更的功能，確保任務是用戶本人做的，不可弄虛作假。

4.3　項目管理模塊

該項目主要是針對大型項目的施工建設而設計的。從項目的立項、到設計，再到施工，最后到驗收，系統可配合用戶把所有的資料保留歸檔。項目在前期規劃的時候可能會因為領域的不同而分成幾部分，如暖通設計、工藝管道設計等，因此該模塊設有項目拆分的功能，用戶可根據自身需要，自定義各種劃分規則。

4.4　設備管理模塊

本管理平臺的核心功能之一。為了能直觀反映設備的物理位置以及運行狀態，本模塊功能嵌入了BIM的建模技術，通過BIM模型，真實地反映設備的物理位置。該模塊設有維護保養的功能，用戶只需要設置好保養內容、保養周期，當設備到了保養的時候，系統會通知到相關人員，提醒管理員對設備進行保養。當設備出現異常情況報警的時候，系統也會及時通知相關人員，避免對設備造成進一步的損壞。

4.5　能源管理模塊

能源管理模塊的功能主要是監測水、電、氣（包含天然氣、氮氣、壓縮空氣等）的用量，便于管理員對能源消耗進行統計。對于出現異常情況的儀表，本管理平臺能第一時間反映情況，并通知管理員。為了更直觀的反映能源的消耗情況，本管理平臺對于能源管理模塊的設計，不僅僅使用了BIM模型的技術，還根據儀表的上下級關系繪制成圖，這樣既便于管理員了解廠區的儀表分布情況，更重要的是管理員能通過此圖及時發現各儀表是否出現異常狀況。

4.6　環境管理模塊

環境管理模塊監測的主要是溫濕度、氣體濃度、光照度等。對于產品的生產而言，生產環境是否達標，也是很關鍵的。因此環境管理模塊的功能也是一個不可或缺的重要組成部分。為了讓用戶快速地適應管理平臺的操作習慣，環境管理模塊也會采用平面圖的展示方式，展示給用戶。由于環境監測的參數大多數都是瞬時值，所以為了便于跟蹤監測參數的變化，管理平臺會采用圖表的方式輔助監測。

5　結束語

智慧廠房是工業4.0發展下的必然產物。提高設備的有效管理，必然需要對廠房進行升級改造。而減少勞動成本的投入，則必需使用管理平臺的協助。智慧廠房是廠房建設的趨勢，無論從管理上，還是公司形象上，它都會使公司得到一個很大的提升，這也是智慧廠房備受關注和青睞的原因。

[1]工業企業通信設計規范.GBJ 42—1981[S].