《電子技術(shù)應(yīng)用》
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工業(yè)4.0趨勢(shì)引領(lǐng) 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)制造到智造的蛻變

2016-10-20

   工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)(包括能夠自學(xué)習(xí)的認(rèn)知計(jì)算)、企業(yè)級(jí)云平臺(tái)等新一代IT技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)深度融合形成的一種新的應(yīng)用生態(tài),。工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型要從自身的條件出發(fā),,先在實(shí)踐中摸索,然后逐漸深入和延伸,。轉(zhuǎn)型過(guò)程中重要的是要有一個(gè)統(tǒng)一、開(kāi)放和可擴(kuò)展的架構(gòu),為后續(xù)漸進(jìn)的深入和延伸提供平臺(tái)支撐,,這就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能制造體系的系統(tǒng)支撐。

  當(dāng)前,,智能制造熱度高漲,,石化、鋼鐵,、機(jī)械裝備制造,、汽車制造,、航空航天、飛機(jī)制造等行業(yè)紛紛開(kāi)始探索建設(shè)智能工廠,?!吨袊?guó)制造2025》明確提出要推進(jìn)制造過(guò)程智能化,在重點(diǎn)領(lǐng)域試點(diǎn)建設(shè)智能工廠,、數(shù)字化車間,,這必將加速智能工廠在工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。預(yù)計(jì)未來(lái)3-5年,,全國(guó)將涌現(xiàn)出一批智能工廠,。

  一、以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)視角探索智能制造演進(jìn)

  從工業(yè)發(fā)展的歷程來(lái)看,,歷經(jīng)蒸汽機(jī)工業(yè)1.0時(shí)代,、電氣化工業(yè)2.0時(shí)代、信息化工業(yè)3.0時(shí)代,,而物聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的深度融合,使得工業(yè)進(jìn)入智慧化的時(shí)代,,即工業(yè)4.0,。工業(yè)4.0是在個(gè)性化智能產(chǎn)品的需求驅(qū)使下,并在以物聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下出現(xiàn)的新一代變革趨勢(shì),。新的變革具備三個(gè)特征:

  垂直整合(企業(yè)內(nèi))

  各機(jī)器及生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)、工廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),、以及ERP等系統(tǒng)的整合,,打破信息化系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)之間的歷史鴻溝,使工廠與企業(yè)的生產(chǎn)制造能力得以優(yōu)化,。

  水平整合(企業(yè)間)

  企業(yè)內(nèi)部及跨企業(yè)邊界的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的整合,,使得信息的共享、業(yè)務(wù)功能的組合可以跨越組織的邊界,,使價(jià)值鏈的整體競(jìng)爭(zhēng)力得以提升,。

  端到端價(jià)值鏈的數(shù)字化整合(生態(tài)鏈)

  這是實(shí)現(xiàn)“智能制造云”的愿景,用戶只要提交需求,,就可以獲得所需的產(chǎn)品,,而云端相關(guān)價(jià)值鏈各企業(yè)的制造與業(yè)務(wù)能力都以API的方式發(fā)布,使得快速柔性組合與安全調(diào)度執(zhí)行成為可能,,最大化發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),、制造、服務(wù)等多方面的綜合能力,。

  二,、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)智能制造的“三駕馬車”

  資產(chǎn)智能管理,、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析以及物聯(lián)網(wǎng),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這“三駕馬車”,,是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵,。資產(chǎn)智能管理是智能制造數(shù)據(jù)的核心來(lái)源,通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)連接了所有人,、物與事,,然后利用大數(shù)據(jù)工具來(lái)分析已知事件,預(yù)測(cè)問(wèn)題,,挖掘新知識(shí),,協(xié)助管理決策等。

  資產(chǎn)智能管理是一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)來(lái)源

  資產(chǎn)智能管理(AIM),、傳統(tǒng)資產(chǎn)管理(EAM)以及資產(chǎn)性能管理(APM)能夠?qū)崟r(shí)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),。資產(chǎn)智能管理無(wú)間斷地處理制造各個(gè)領(lǐng)域生成的數(shù)據(jù),包括歷史記錄數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)質(zhì)量流程中獲得的時(shí)域信息,。以資產(chǎn)只能管理為例,,僅僅通過(guò)監(jiān)測(cè)一定數(shù)量的設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間來(lái)安排預(yù)防性維護(hù)并不足以成為大數(shù)據(jù)手段。但是如果用戶使用震動(dòng)分析,、熱紅外成像,、流程條件數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)位置信息以及在互聯(lián)網(wǎng)上搜索有關(guān)類似設(shè)備的失效模式時(shí),,才真正涉及到了大數(shù)據(jù)處理。概括的說(shuō),,把所有這些資產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)源結(jié)合起來(lái),,再利用演繹和預(yù)測(cè)分析等方法對(duì)這些數(shù)字進(jìn)行分析時(shí),這是實(shí)現(xiàn)智能制造管理關(guān)鍵步驟,。


    工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的可溯源,,降低了質(zhì)量成本,而且在流程數(shù)字化方面推動(dòng)了制造業(yè)智能化,。流程數(shù)字化帶來(lái)的好處是從設(shè)計(jì)到用戶體驗(yàn),,一切都是有數(shù)據(jù)信息可追溯。這樣,,制造商不僅可以理解實(shí)體產(chǎn)品是怎樣設(shè)計(jì)和制造的,,還可以了解用戶體驗(yàn)如何以及如何與產(chǎn)品互動(dòng)。

  大數(shù)據(jù)分析工具

  隨著數(shù)字處理能力的不斷提升以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)日益成熟,,海量的數(shù)據(jù)需要被解鎖處理,,這些與制造流程緊密相關(guān)的數(shù)據(jù)與其他的數(shù)據(jù)加以融合,應(yīng)用新的分析工具(例如:圖像,、視頻,、地理空間,、時(shí)間序列、預(yù)測(cè)模型,、機(jī)器學(xué)習(xí),、優(yōu)化、模擬和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制等分析工具)對(duì)組合后的全新數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析,,可以根據(jù)需求得到不同的分析結(jié)果,。

  三、新華三工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐

  企業(yè)動(dòng)靜資產(chǎn)管理,、物聯(lián)平臺(tái)建設(shè),、大數(shù)據(jù)分析,作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三駕馬車,,在企業(yè)不同階段的新業(yè)務(wù)探索時(shí),,往往是先單一系統(tǒng)建設(shè),然后集成整合,,最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的新業(yè)務(wù)架構(gòu),。如下,我們闡述了新華三供應(yīng)鏈基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建新IT業(yè)務(wù)的實(shí)踐,。

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圖1 方案整體技術(shù)架構(gòu)

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圖2 軟硬件功能實(shí)施模塊

  項(xiàng)目方案整體技術(shù)架構(gòu)如圖1所示,。該項(xiàng)目希望通過(guò)協(xié)同制造智能監(jiān)控平臺(tái)搭建實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)。

  實(shí)現(xiàn)代工生產(chǎn)廠家的各種生產(chǎn)信息收集與智能化處理,。

  實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)統(tǒng)一監(jiān)控與管理,。

  實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻、遠(yuǎn)程技術(shù)支持,,遠(yuǎn)程視頻管控,、遠(yuǎn)程物流監(jiān)控。

  通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程智能化的工業(yè)采集與分析平臺(tái)建設(shè),,實(shí)現(xiàn)提升工藝能力,,提高生產(chǎn)質(zhì)量,生產(chǎn)效率,。

  通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的可預(yù)見(jiàn)性維護(hù),,包括銷售數(shù)據(jù)、售后服務(wù)數(shù)據(jù),、以及用戶信息等多維度分析,,使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)資源的洞察力,。

  具體的軟硬件功能實(shí)施模塊建設(shè)內(nèi)容(如圖2所示)主要包括以下幾個(gè)方面,。

  面向制造能力的協(xié)同化制造與精益生產(chǎn)管控平臺(tái)建設(shè);

  生產(chǎn)過(guò)程智能化的工業(yè)采集與管控平臺(tái)建設(shè),;

  工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)建設(shè),。

  結(jié)束語(yǔ)

  基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造轉(zhuǎn)型,,將為企業(yè)帶來(lái)全面的業(yè)務(wù)價(jià)值與能力提升,主要集中在加速產(chǎn)品創(chuàng)新,,優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及交付全新服務(wù)三個(gè)方面,。具體而言:

  企業(yè)具備生產(chǎn)制造的高靈活性和更能適應(yīng)市場(chǎng)的生產(chǎn)流程

  在完善全面產(chǎn)品生命周期管理,企業(yè)生產(chǎn)價(jià)值鏈互聯(lián)互動(dòng)之后,,企業(yè)已經(jīng)具備針對(duì)特定用戶需求的專業(yè)化聚焦能力

  提升以價(jià)值鏈為單位的整體競(jìng)爭(zhēng)能力,。通過(guò)新的服務(wù)與業(yè)務(wù)模型開(kāi)創(chuàng)新市場(chǎng) 


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