數字工廠的自動化設備聯網與數據采集分析

李 娟，張 冬，周 猛

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

1 數字工廠的相關敘述

數字工程本身就是從某種意義上達到了3個現代化的標志：信息化、數字化和網絡化。在這中間主要包括產品的研發、生產線的準備和營銷數字化3個內容。因此，網絡科技也是隨著數字工廠發展逐漸成長起來的，以模擬的方式進行每個環節的測試，這個結果也是有一定的參考意義。

根據數字工廠發展的具體情況，文章給以后更好的發展制定出一個比較全面的計劃。一大部分工業數據的來源主要就是靠數字工廠進行采集和整理出來的。這項技術的應用在很大程度上減少了企業在自動化方面的花費，也為以后數字工廠更好的發展起到了很好的引導作用。

其中，也存在了此問題。相關工作人員沒有提前對這方面的知識進行了解，所以在使用過程中沒有經驗，需要花費很多時間和精力去學習，也不能做到全部理解。對于整體發展的規劃會在很大程度上對數字工廠產生影響，其設計的范圍包括階段、設計、仿真、分析和優化這5個方面的內容，都可以通過自動化設備進行成品的整個制造過程，以控制產品質量，促進數字工廠的健康發展。

2 加強工業設備的數據采集

工業數字化的發展速度是比較緩慢的，目前，也是處于發展的初期。即，傳感器和硬件設備的不齊全，與采集數據時受到的影響因素太多何設備之間的關聯程度小，導致精確度和效率都未達標。其最主要的原因就是沒有做好設備聯網的系統工作。網絡保持正常是數字工廠能夠正常運行最主要的保障，但是實際的情況卻是目前能夠做到這些的企業很少，調查結果顯示如下。

（1）企業對它的發展根本沒有在意。

（2）企業根本對其就沒有多少投入，由此看來是降低了一部分成本，但是數字化就沒有實現的可能性，要想讓工廠正常的運行就只能使用那些不需要聯網的設備進行生產。

（3）企業只想依靠先進的設備來使自己的工廠達到數字化的程度，在很大程度上來說這是不現實的。員工對于這些設備的操作流程一無所知，也沒有相應的專業的培訓和指導。在具體進行設備聯網時，員工有時候甚至不知道連接口在哪，還會因操作不當導致斷網的情況發生，這在很大程度上限制了企業的發展速度。數據采集工作是非常重要的，而數字工廠的發展情況就在很大程度上決定了這項工作的準確性。工業數據的采集內容主要有4個方面：數字化的設備、設備的主要來源、整個設備運行的環境、包括員工在內的所有用戶，最后將這些數據進行匯總。

數據的采集過程是依靠物聯網技術實現的，不僅要對設備通過數字化的管理，而且要精確到各個環節中，在最后一個環節進行數據的總結，這就是一套完整的數字化的數據收集程序。一般情況下，工業數據的收集主要包括兩個方面：內部數據的收集；對于數字工廠外的一些設備數據的采集。雖然二者在工作流程上基本是一樣的，但二者之間的差別還是很大。

這個程序主要涉及3個方面：線路、太網和光纖網。

（1）購買設備的時候要根據具體的預算標準，主要就是傳感器、變送器和采集器，在一定程度上通過加大投入資金來進行設備的優化，在PTU 或者安裝鑲嵌模式方面投入比較大，同時還能進行相關數據的采集，最主要的就是利用自動化設備，包括AI 智能機器人或者數字化機床，總結分析數字化工廠發展情況，通過比較選擇比較好的方式，同時也要做出相應的智能化的解決方式，在最大程度上推進數字化工廠的可持續發展。數據采集系統在使用方面的要求，在用戶或者是操作人員使用之前要安裝好自動化的設備，根據用戶的具體需求制定具體的使用協議。如果是口頭協議的話，就可以安裝一些比較高級的口音讀取設備來進行約定，但是這也存在了一些問題，因為沒有明文規定，所以口頭承諾的情況就沒有辦法進行履行。

（2）客戶的需求是各種各樣的，在進行了解的同時，也應該做到有具體的文件說明來增加用戶的使用感，這樣就可以盡量降低以上出現的這些情況的概率。

（3）數字工廠以外的數據采集，主要可以通過物聯網中的遠程設備，收集到的數據都是一些關于設備運行的重要數據，最主要就是電流、電壓和電池電量。

3 工業數據采集的應用措施

一般都會用一些電子設備對設備的各項數據進行采集，這個協議的簽訂就顯得非常重要，同時也要規定好這些文件的標準，這就在最大程度上保證自動化通信設備的統一。一般會牽扯到樣式比較多的企業電子化的通信協議相關準則，這就造成了一些自動化設備的生產廠家，會按照市場形式和不同程度的規定進行協議的編寫，這也就是一種合同形式的附加條件，而且還要和數字工廠的合作企業不能一樣，在就會出現各種形式的協議，兼容的效果也會受到很大的影響。除此之外，設備會受到很多因素的影響，數據沒有辦法實現分享。加上數據的開放口比較緊缺，文件也沒有具體的說明和標注信息，就會給相關的使用人員帶來困難，再加上自己的專業知識不全面和技術掌握的不成熟，這造成了因為操作失誤導致沒有辦法讓設備處于聯網的狀態進行工作，其實也就是一種形式，沒有得到實際的應用，不能實現設備的數據及時進行處理，而且各種數據也沒有辦法進行相互借鑒，從而造成數字工廠不能做到運行過程中數據的收集、記錄和自動化程度的發展。

物聯網這項技術被廣泛的應用于企業的數據采集過程中，同時也可以通過可視化的方式表現出來，根據不同用戶的具體要求制定出專屬的數據采集方案。根據具體的情況決定了數字工廠的競爭力，數據丟失和盜竊的情況也是時有發生，因為工業數據采集到的一般都是非常重要且有用的數據，這里面也有很多客戶的信息，所以就需要在傳輸和收集的時候特別注意，并且加大這一方面數據的保護措施。有時候也會因為企業領導自身的原因，造成市場和企業之間不好的競爭關系。數字工廠涵蓋的范圍比較大，無論測量得到的數據是生產方面的，還是優化和仿真方面的，也因為沒有規定好具體流程和公司整體的發展經營方式，這就在最大程度上造成了具體流程工作中的一些流程被忽視掉，也就不能得到這一部分的數據，很多數據都是都是可以進行備份的，但是數據的完整性和準確性不能得到保證，數據的真實性也不能夠確定。

（1）就好比工業數據的采集用到的通信技術是非常重要的，所以這些運營商就可以利用物聯網發展確定好發展方向，在這期間學習到了一些技能，在數字工廠的運行方面最大程度上表現出其最大的優勢，也可以將物聯網的發展和數據采集這兩方面進行完美結合，通過這樣的方式為企業制定數據采集的方案，對一些設備要及時進行更新和維護，這樣做的目的就是優化網絡系統，在最大程度上保證數據和設備的一致性。與此同時制定一套比較專業和高精度的工業網絡系統，實現全過程的工程連接服務，當然也可以把石墨光纖和5G 兩項技術應用到數字工廠自動化，在一定程度上通過寬帶和網速實現工業化，并且制定安全可靠的網絡運輸方案。同時也可以進行智能化和自動化技術的研發，在最大程度上促進工業數據的采集工作。

（2）數字工廠在發展的過程中，逐漸擁有了一套屬于自己的體系，這在設備運行一方面起到了很大的作用，不管如何也需要一套具體的方案，來針對物聯網自動化設備進行正常的檢查和維修工作，其最大用處就是可以分析具體的情況得到具體數據，這樣就可以優化設備狀態、位置、傳感器、警告和性能這五個方面的內容，逐漸實現對設備的遠程控制，最好的用處就是可以在發生故障的第一時間進行反映，可以進行及時的維護處理和相關性能的改進，在此基礎上對服務質量和效率進行優化。

最主要可以通過下面3個方面進行優化：

（1）對設備運行的監視工作。數據監測的主要內容就是可以通過對開關的狀態和運行情況，利用最簡潔的方法把采集到的數據進行詳細的分析，然后用具體的方式表示出來，主要就是報表、標識和發展這三個方面，在此基礎上自動化設備也能安裝一些報警設備，它的最大的作用就是能夠在第一時間內檢測到異常情況，并且及時發出警告信息，相關工作人員可以及時了解情況，進行檢查和及時的改進。隨后對自動化設備進行遠程監控管理，還可以利用專門的APP或者是對PLC 程序進行及時更新，來保證數據的及時性和準確性。

（2）對設備進行預測性的維護。主要就是利用數字工廠的設備在正常運行情況下的數據采集、存儲，來進行分析設備使用的情況和日常操作等一些問題，按照平時數據的記載的情況及時分析發現問題，從而制定出解決方案。對于用戶使用自動化設備的情況，及時做出優化措施和提供及時有效的監測，在一定程度上了解設備的具體使用情況和服務，同時也可以提高工作的質量和效率，從而減少了設備的保養維修費用，對于產品之間的不同之處也有了很大的區別。

（3）做好設備的預測技術維護系統。這項技術可以幫助分析設備所處的環境，也可以為設備故障預測、維修方式方面找到方式，也可以將智能制造技術、物聯網技術、大數據和平臺技術進行全方面的應用，來達到數字工廠每個設備數據的相互利用和傳輸，一些相關平臺也可以通過這種數據的采集方式的不同達到不同的效果。

通過計算機計算出一些需要的數值，還可以通過大數據將設備創建模型，這樣做的主要目的就是幫助及時的處理一些出現的異常數據，這樣也可以同時處理一些緊急發生的情況，根據具體問題制定出相應的解決措施。將所有的方案進行完善優化以后，數字工廠得到了很多行業的一致好評，在很大程度上都是非常贊同且接受的，這種情況下，很多企業都在廣泛的將這項技術應用到設備的遠程監控和維修工作中。

在數字工廠中被大量的應用于各種設備中。就好比一個設備需要進行安裝螺栓，這時候就可以將這種安裝方式和得到的一些重要的數據記錄下來，也可以通過很多方式從多種角度進行分析，螺栓是否安裝成功。

4 結束語

綜上所述，文章主要通過對數字工廠的自動化設備聯網與數據采集的分析。物聯網的發展進步在很大程度上影響了數字工廠的發展，并且數字工廠也一直在保持一個不斷發展更新和優化的過程，在此基礎上，專門提出一種促進數字工廠發展的技術，也就是工業數據的采集技術，這不但推進了數字工廠的發展，而且在最大程度上為數字工廠的更好的發展提供了一定的條件，因此在數字工廠領域的應用非常廣泛，來進行設備和自動化產品的遠程操控和智能化的預防措施，可以按照位置、狀態和傳感器這些運行數據進行分析，來完全體現出物聯網的各種功能，在很大程度上提高數字工廠的效率和效能。