工業(yè)4.0時(shí)代的廠(chǎng)房升級(jí)改造智慧廠(chǎng)房

文/王強(qiáng) 中國(guó)聯(lián)合工程有限公司 浙江杭州 310000

工業(yè)4.0時(shí)代是在對(duì)先進(jìn)的數(shù)字化智能制造技術(shù)進(jìn)行充分利用的情況下來(lái)提高滿(mǎn)足客戶(hù)需求的時(shí)間，進(jìn)而讓用戶(hù)的滿(mǎn)意度更高，企業(yè)在該領(lǐng)域也能夠提高自身競(jìng)爭(zhēng)力，也就是說(shuō)工業(yè)4.0并不是單純的為了追求現(xiàn)代的高新技術(shù)。和側(cè)重于產(chǎn)品生產(chǎn)和跟蹤的智慧工廠(chǎng)存在一定的區(qū)別的智慧廠(chǎng)房，其重點(diǎn)更加偏向于為工廠(chǎng)的生產(chǎn)提供具有保障的基礎(chǔ)建設(shè)。智慧廠(chǎng)房是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為支撐，來(lái)充分的發(fā)揮出其自身的智能作用。其中物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)就是互聯(lián)網(wǎng)，也就是說(shuō)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行延伸和擴(kuò)展，同時(shí)延伸到物品之間可以進(jìn)行信息的交換。這樣一來(lái)，管理者就可以在對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)的時(shí)候更加高效。

1、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

建立智慧廠(chǎng)房主要由感知層、傳輸層以及應(yīng)用層三個(gè)層次組成。其中感知層說(shuō)的是有很多通訊功能的動(dòng)力設(shè)備和傳感器，比如有壓力傳感器、除濕機(jī)等。在傳輸層有著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境事有廠(chǎng)區(qū)該層部署形成的。對(duì)于應(yīng)用層來(lái)說(shuō)，其具體的功能是對(duì)運(yùn)行設(shè)備、工作環(huán)境以及能源的情況進(jìn)行監(jiān)控，所以是一個(gè)監(jiān)控平臺(tái)，被學(xué)者稱(chēng)為是“智慧廠(chǎng)房建設(shè)的結(jié)晶”。

2、感知層

在感知層有很多通訊功能的動(dòng)力設(shè)備和傳感器，它是智慧廠(chǎng)房當(dāng)中的核心部位，對(duì)于智慧廠(chǎng)房的順利運(yùn)行具有十分關(guān)鍵的作用，這也就體現(xiàn)出了它和其他突通廠(chǎng)房之間的區(qū)別了。在智慧廠(chǎng)房當(dāng)中會(huì)使用到很多設(shè)備，這些設(shè)備都是具有通訊的功能，廠(chǎng)房在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)之前，以及準(zhǔn)備對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇的時(shí)候需要充分的考慮到這個(gè)問(wèn)題，需要及時(shí)與廠(chǎng)家進(jìn)行協(xié)商和討論，要確保廠(chǎng)家在提供服務(wù)的時(shí)候有提供接口放開(kāi)的服務(wù)。比如被西門(mén)子、三菱等數(shù)據(jù)采集器可以普遍接受的通訊協(xié)議RS-485或者RS-232。

3、傳輸層

在應(yīng)用層和感知層之間需要有傳輸層作為連接，如果傳輸層發(fā)生故障，那么感知層設(shè)備的運(yùn)行情況就無(wú)法通過(guò)應(yīng)用層及時(shí)準(zhǔn)確的展現(xiàn)出來(lái)。在傳輸層會(huì)有很多設(shè)備，這些設(shè)備都是用來(lái)部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的，比如經(jīng)常會(huì)使用到的交換機(jī)、路由器、防火墻以及光纖轉(zhuǎn)換器等設(shè)備。

4、應(yīng)用層

對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理是應(yīng)用層的主要作用，在智慧廠(chǎng)房建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用層的存在與人類(lèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在的作用一樣重要。在應(yīng)用層具有十分重要的一項(xiàng)工作那就是整合并且高效的處理原始數(shù)據(jù)。因?yàn)槊恳粋€(gè)設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)，這樣所得的數(shù)據(jù)是十分分散的，為了能夠在這些零散的數(shù)據(jù)當(dāng)中準(zhǔn)確并且高效的尋找出真正有價(jià)值的數(shù)據(jù)，那么需要通過(guò)應(yīng)用層的管理平臺(tái)進(jìn)行深度的挖掘，經(jīng)過(guò)對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究并處理之后，來(lái)迅速的判斷出不同的數(shù)據(jù)給設(shè)備帶來(lái)的作用、能夠利用的幾率以及能源的消耗情況，從而快速的挑選出最有使用價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。

設(shè)備運(yùn)維管理平臺(tái)可以通過(guò)公司內(nèi)部的設(shè)備運(yùn)維管理工作人員在日常工作當(dāng)中研發(fā)出來(lái)，也可以由專(zhuān)門(mén)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研發(fā)。在工作發(fā)展的過(guò)程中為了能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，采取3E模式發(fā)展，即Equipment、Energy和 Environment。設(shè)備運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)主要分為現(xiàn)場(chǎng)管理、項(xiàng)目管理、設(shè)備管理以及能源管理和環(huán)境管理五個(gè)模塊，通過(guò)這五個(gè)模塊之間的相互協(xié)作共同發(fā)展促使設(shè)備運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)更加高效的運(yùn)行。

現(xiàn)場(chǎng)管理模塊的主要作用是給每個(gè)員工分配廠(chǎng)區(qū)的工作任務(wù)，進(jìn)行日常的工作，比如需要有工作人員對(duì)電表進(jìn)行抄寫(xiě)，整理電表上的數(shù)據(jù)，要定期或者不定期的巡檢廠(chǎng)區(qū)的設(shè)備，并且要做好記錄，然后由系統(tǒng)將將信息進(jìn)行儲(chǔ)存，在下次有同樣的任務(wù)分派下來(lái)的時(shí)候，可以直接進(jìn)行選擇，不用再重新填寫(xiě)一遍。在現(xiàn)場(chǎng)管理模塊當(dāng)中設(shè)有任務(wù)變更的功能，這樣主要是為能夠確保工作的信息是準(zhǔn)確且真實(shí)的，如果有突發(fā)情況任務(wù)需要改變也會(huì)通過(guò)系統(tǒng)展現(xiàn)出來(lái)，這樣一來(lái)可以有效的保證本人所負(fù)責(zé)的工作是由本人完成，避免產(chǎn)生弄虛作假的現(xiàn)象。

項(xiàng)目管理模塊的建立主要是為了大型項(xiàng)目的施工建設(shè)。對(duì)于大型建設(shè)來(lái)說(shuō)，會(huì)產(chǎn)生很多各種各樣的數(shù)據(jù)，在項(xiàng)目開(kāi)始立項(xiàng)的時(shí)候到具體進(jìn)行設(shè)計(jì)，接著在施工環(huán)節(jié)以及到項(xiàng)目最后被驗(yàn)收都是會(huì)有很多數(shù)據(jù)和資料產(chǎn)生，如果不妥善報(bào)關(guān)就很給項(xiàng)目后期出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候造成消極影響，所以項(xiàng)目管理模塊的系統(tǒng)就可以根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)展對(duì)用戶(hù)的所用資料進(jìn)行保留并且歸檔。一個(gè)項(xiàng)目是由很多個(gè)部分組成的，比如電力、水利、暖通設(shè)計(jì)等，所以在前期進(jìn)行規(guī)劃的時(shí)候就會(huì)根據(jù)所涉及的內(nèi)容不同分為不同的部分，所以為了滿(mǎn)足項(xiàng)目的實(shí)際需求，該模塊具有項(xiàng)目拆分的功能，從而根據(jù)不同客戶(hù)的實(shí)際情況，可以自行定義項(xiàng)目劃分的具體內(nèi)容。

設(shè)備管理模塊是五大模塊以及管理平臺(tái)當(dāng)中具有核心位置的功能。在設(shè)備管理模塊當(dāng)中融入了先進(jìn)的BIM建模技術(shù)，以此為基礎(chǔ)可以對(duì)設(shè)備的物理位置進(jìn)行真實(shí)客觀(guān)的反映，從而就能夠更加直觀(guān)的對(duì)不同設(shè)別的運(yùn)行情況和具體位置進(jìn)行查看。為了使設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間更加長(zhǎng)久，更能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，從而在這個(gè)模塊當(dāng)中設(shè)置了維護(hù)保養(yǎng)功能，因此主要用戶(hù)提前將需要保養(yǎng)的具體內(nèi)容和周期，在設(shè)備需要保養(yǎng)的時(shí)候系統(tǒng)能夠及時(shí)提醒工作人員，從而工作人員就可以按時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，從而設(shè)備的使用壽命就會(huì)大大增加，避免設(shè)備受到損壞。

在能源管理模塊可以對(duì)設(shè)備的使用能源用量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中包括水、電、天然氣等，有利于管理人員統(tǒng)計(jì)能源消耗情況。如果儀表發(fā)生故障，能源管理平臺(tái)會(huì)及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)，管理人員在了解情況后就可以及時(shí)采取措施解決問(wèn)題。在設(shè)計(jì)該模塊的時(shí)候，使用到了BIM模型，并將儀表的上下級(jí)關(guān)系繪制成圖，從而管理人員對(duì)儀表的分布情況就更加清晰。

監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的濕度、溫度、氣體濃度以及光照度等都需要通過(guò)環(huán)境管理模塊實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)環(huán)境的好壞對(duì)于生產(chǎn)以及產(chǎn)品的質(zhì)量具有直接的影響，所以該模塊是不可缺少的一部分。環(huán)境管理模塊以平面圖的方式展現(xiàn)，這樣有利于客戶(hù)更快的適應(yīng)管理平臺(tái)的具體操作。

結(jié)語(yǔ)：

在新時(shí)代發(fā)展的背景下，智慧廠(chǎng)房的產(chǎn)生是必然的，為了能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行有效的管理，需要對(duì)工業(yè)4.0下的廠(chǎng)房進(jìn)行升級(jí)改造，從而有利于減少成本，提高企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)的快速發(fā)展。