試論新時代下智慧工廠實現的方法策略

陳浩

【摘要】? ? 隨著德國“工業4.0”，美國“工業互聯網”概念的提出，我國為加快工業的發展，有效實現工廠智能化與信息化的深度融合，提出“中國制造2015”，旨在以信息化帶動工業化、以工業化促進信息化，走新型工業化道路，實現可持續發展模式。目前設備軟硬件不匹配、車間聯網不完善、存在信息化化孤島等問題，嚴重阻礙我國智能工廠的發展與建設。本文針對信息化時代智能工廠的發展需求，結合兩化融合發展目標，提出智能工廠建設規劃方案，為智能工廠的建設提供參考。

【關鍵字】? ? 智能工廠? ? 兩化融合

一、智能工程建設背景及意義

隨著信息技術的迅速發展，我國制造業面臨嚴峻挑戰，如何實現傳統制造業的智能化生產，并將智能化生產與信息化技術完美融合是發展中面臨的一大挑戰。

智能工程建設是我國制造強國戰略的重要組成部分，針對傳統制造業發展中面臨的問題我國提出“中國制造2015”，目的是促進智能化與信息化深度融合，傳統的生產制造企業應根據時代的發展不斷改進，摒棄傳統生產過程中復雜的人力勞動，實現設備自動化生產，將人、設備、資源等組成可以相互溝通協作的社交網絡[1]。

智能工廠的建設代表了未來傳統制造業的轉型和創新方向，能夠提高工廠自動化生產水平、實現車間自動化管理、帶動公司智能化與信息化發展，為公司的創新提供依據。

二、國內外智能工廠建設現狀

國外工廠智能化與信息化水平較高，西門子工廠早已實現多品種的工控機的混線生產，混線生產是設備生產智能化的高度體現。FANUC公司利用智能化與信息化的高度融合，實現了自動化立體倉庫的建設，通過PLC智能編程實現物料之間自動傳遞，減少了大量物力人力，通過提高了生產效率。

我國工廠的智能化實現還處于發展階段，同時在發展過程中面臨的巨大轉型壓力，很多工廠目前依然處于傳統型階段，設備自動化水平不高，無法實現自動化生產與管理，更無法與上層信息化緊密融合，導致工廠無法轉型創新、工業化發展停滯不前，同時車間管理的規范化和標準化停滯不前，越來越多的寶貴信息無法實現共享。

三、智能工廠建設框架

智能車間管理系統是一套多種軟硬件結合，基于對企業人、機、料等制造要素全面精細化感知，并采用大規模、多種物聯網感知技術手段，支持生產管理科學決策的智能化制造過程管理系統。ERP層：可與MES系統有效集成，主要實現工廠供應鏈管理、庫存管理及財務管理;MES層：面向車間執行層的生產信息化管理軟件，可實現從訂單下達到生產再到質量追溯整個生產過程的優化管理，系統中可產生相關報表對生產、質量數據進行分析，減少人力，提高生產效率;通信層：包含交換機、zigbee和wifi等通信技術，實現車間內的網絡覆蓋;工業控制層：通過組態軟件實現與控制設備PLC通信，進行實時數據采集及控制;設備執行層：包含自動化的物流機械，比如車間內生產設備、儀器儀表、工業機器人等設備。

四、智能工廠建設方案

針對工廠智能化與信息化管理，成為“智慧工廠”，提出智能工廠功能模塊具體內容如下：

1、智能設備層。機床作為加工生產的基本設備，決定了工程智能化程度及生產效率，可采用數控機床取代傳統手工機床。車間生產環境對生產安全尤為重要，在工廠主要區域安裝環境傳感器對工廠環境實時監測，安裝水電氣儀表實現對水電氣熱的抄表的自動化管理。使用AGV小車和立體倉儲對物料轉運進行有效管理。

2、設備控制層。在生產作業時，現場和智能設備會產生大量事實數據，數據包含設備信息、環境信息、生產信息和能耗等信息，這些數據對企業快速決策起到重要作用。數據采集方式可通過DNC、工控現場終端去實現。例如大型生產設備自帶工控機，工控機通過串口與設備PLC連接，通過工控機上組態軟件實時獲取設備參數，并遠程存儲到服務器數據庫中。

3、制造執行層。MES系統可通過信息傳遞整個生產過程，當生產過程中出現問題，MES系統可實時進行管理，管理人員在MES中下達訂單任務，生產員工根據訂單任務進行生產，生產過程中出現問題MES系統會進行追蹤和反饋，例如生產過程中出現質量問題，MES系統可根據問題追溯到質量產生問題的源頭。MES能減少人力、提高生產過程中工作效率，并對質量進行嚴格把控。4、數據展示層。將智能化生產過程中采集的數據進行信息化管理，建設基于WEB或者手提終端設備的系統，實現智能車間對生產數據的統計、能耗的監控、設備保養維修提示和產品質量追溯等功能。

結論：綜上所述，智能工廠到來，實現工業化和信息化的深度融合，為中國工業化可持續發展帶來了新的機遇和挑戰，智能車間的管理需要在數據自動采集的基礎上，對能耗、生產數據進行整理分析，尋找控制成本、提高產量、提高質量的最優方案，實現真正意義上智能化管理車間。

參? 考? 文? 獻

[1] 吳智慧.工業4.0：傳統制造業轉型升級的新思維與新模式[J].家具，2015，36（01）：1-7.

[2] SmartNest生產管控系統在山推板材件生產和管理中的應用[J]. 李賀德，李勇.? 金屬加工（熱加工）. 2017（06）