隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)快速發(fā)展，給制造業(yè)帶來(lái)巨大的變革，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、數(shù)字工廠等形態(tài)不斷出現(xiàn)。數(shù)字工廠將監(jiān)測(cè)、控制、管理有機(jī)融合，對(duì)全廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)采集，對(duì)實(shí)時(shí)報(bào)警事件進(jìn)行及時(shí)處理，對(duì)生產(chǎn)效率和能耗情況進(jìn)行分析，同時(shí)為了兼容未來(lái)信息化、智能化的發(fā)展要求，預(yù)留與其他系統(tǒng)類似MES/ERP 等的數(shù)據(jù)通信接口，具備從外界接收生產(chǎn)指令并向其反饋處理結(jié)果的能力。

數(shù)字工廠不僅能有效解決企業(yè)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理的難題，使企業(yè)能更輕松地管理生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全流程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和追蹤，而且也能為企業(yè)提供生產(chǎn)效能統(tǒng)計(jì)、能耗分析等數(shù)據(jù)，提高企業(yè)經(jīng)營(yíng)分析水平。

基于該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全廠區(qū)所有生產(chǎn)車間的工業(yè)以太網(wǎng)全覆蓋、全連接，為生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)采集工業(yè)數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。搭建“數(shù)據(jù)采集中心”，對(duì)各車間各工序的不同接口、不同協(xié)議的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、工藝信息、能耗信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。

建設(shè)生產(chǎn)綜合監(jiān)控平臺(tái)，包括可視化門戶、廠貌廠況、生產(chǎn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、報(bào)表管理、能耗管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)管理功能，以動(dòng)態(tài)分析圖表、靜態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等形式分析生產(chǎn)工況及運(yùn)營(yíng)情況。

集成現(xiàn)有系統(tǒng)和第三方通訊接口，方便與其他智能制造子系統(tǒng)通信或集成。一方面與現(xiàn)有的ERP、MES、BPM等業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接，同時(shí)直接和已有物聯(lián)設(shè)備系統(tǒng)對(duì)接。

成本管理控制一體化，對(duì)成本自動(dòng)核算，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本管理有效統(tǒng)計(jì)與分析。生產(chǎn)執(zhí)行一體化，與智能下料系統(tǒng)和BIM平臺(tái)全面集成，對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行有效管理。質(zhì)量管理一體化，做到生產(chǎn)進(jìn)度可把控、質(zhì)量情況可追溯，成品出庫(kù)可跟蹤。

建設(shè)三維模擬仿真平臺(tái)，建立數(shù)字工廠的主體規(guī)劃，周邊地形地貌三維數(shù)據(jù)，各主要車間和主要作業(yè)工藝流程的三維立體圖像建模及工藝流程三維動(dòng)態(tài)模擬，展示整體廠區(qū)、主要車間的三維信息。

一、數(shù)據(jù)采集管理

數(shù)字工廠會(huì)自帶I/O數(shù)據(jù)采集器，里面集成了各種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，支持通過(guò)RJ45接口傳輸?shù)某Ｒ?jiàn)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，絕大部分子系統(tǒng)可通過(guò)這些綜合監(jiān)控軟件內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，少量的子系統(tǒng)需定制開(kāi)發(fā)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)或解析軟件，極少數(shù)子系統(tǒng)需通過(guò)專用的接口轉(zhuǎn)換/協(xié)議規(guī)范設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集。

系統(tǒng)支持通過(guò)MODBUS/TCP通訊協(xié)議接入、OPC UA通訊協(xié)議接入、MODBUS/RTU通訊協(xié)議接入等多種接入方式。采集包括生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)設(shè)備的開(kāi)閉情況、運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵部件的電壓、電流值、電機(jī)頻率、用電量及各種儀表、傳感器的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)及累積讀數(shù)等。

對(duì)于采用PLC控制的子系統(tǒng)，平臺(tái)I/O服務(wù)器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與PLC的以太網(wǎng)接口相連，而該P(yáng)LC通過(guò)其私有或標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通訊協(xié)議與I/O服務(wù)器進(jìn)行信息交互。該聯(lián)接方式須具備兩個(gè)條件：一是該P(yáng)LC具有以太網(wǎng)通訊模塊或可插入以太通訊模塊，其次是子系統(tǒng)的控制邏輯在PLC中，而不是在其上位機(jī)中，并且配套廠家需提供PLC的接口協(xié)議資料。

嵌入式控制器以其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但功能強(qiáng)大而受到工控業(yè)內(nèi)人士青睞，I/O服務(wù)器通過(guò)MODBUSRTU/TCP或定制開(kāi)發(fā)接口協(xié)議與該類型的嵌入式控制器PC相聯(lián)。傳輸該聯(lián)接方式須具備兩個(gè)條件：一是該嵌入式控制器具有以太網(wǎng)通訊接口，或控制器采用RS232\RS485的接口通訊，可通過(guò)串口轉(zhuǎn)換設(shè)備將其轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)的接口。其次配套廠家提供的統(tǒng)一格式的MODBUS等方式通訊的設(shè)備類型配置表。

對(duì)于專業(yè)性較強(qiáng)的子系統(tǒng)，I/O服務(wù)器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)及OPC/DDE/FTP/XML接口協(xié)議與該類型的子系統(tǒng)主機(jī)相聯(lián)。傳輸該聯(lián)接方式須具備兩個(gè)條件：一是該上位機(jī)具有以太網(wǎng)通訊模塊。其次配套廠家提供的統(tǒng)一格式的OPC/DDE/FTP/XML等方式通訊的設(shè)備類型配置表。

一個(gè)典型的制造業(yè)工廠會(huì)包含以下分層結(jié)構(gòu)，從最底層的設(shè)備層，到自動(dòng)控和數(shù)據(jù)傳輸管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、業(yè)務(wù)管理以及決策分析。由于在生產(chǎn)、質(zhì)檢、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，制造行業(yè)都在產(chǎn)生著龐大的數(shù)據(jù)。內(nèi)部信息系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一的平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、整合及聯(lián)通，導(dǎo)致產(chǎn)銷存等各環(huán)節(jié)無(wú)法協(xié)同工作，難以完全釋放數(shù)據(jù)的真正價(jià)值。

除了以上系統(tǒng)外，還可以直接對(duì)接現(xiàn)有的財(cái)務(wù)、人力、OA、CRM、物流等各種系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多來(lái)源數(shù)據(jù)打通和融合，建立企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一平臺(tái)，為企業(yè)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)企業(yè)精細(xì)化運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)業(yè)務(wù)創(chuàng)新和差異化競(jìng)爭(zhēng)。

二、數(shù)據(jù)分析管理

能耗管理：

生產(chǎn)能耗作為制造型企業(yè)日常生產(chǎn)成本的一項(xiàng)重要開(kāi)支，如何進(jìn)行科學(xué)的能耗管控成為企業(yè)精細(xì)化管理的重要手段和途徑。能耗在線監(jiān)測(cè)和能耗管理。一方面能夠?yàn)槠髽I(yè)提供所有的能耗情況；另一方面幫助企業(yè)從根本上進(jìn)行生產(chǎn)節(jié)能。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集或人工錄入方式分類對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，進(jìn)行水、電、氣等消耗量的統(tǒng)計(jì)；結(jié)合不同工序每條線生產(chǎn)量情況，進(jìn)行能耗成本平均核算；可以對(duì)企業(yè)設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以及設(shè)備報(bào)警、維修次數(shù)等。可以并根據(jù)相應(yīng)的指標(biāo)及形式，生成能耗趨勢(shì)圖和能耗日?qǐng)?bào)表。

成本管理：

根據(jù)用戶需求利用系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)可以對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率、物料的良率、人員的工作效率、設(shè)備效率、訂單的完成狀況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。并能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果生成圖表統(tǒng)計(jì)形式，滿足工廠管理層的要求。成本核算我們主要以項(xiàng)目為核算主體，通過(guò)設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及生產(chǎn)耗能統(tǒng)計(jì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以通過(guò)目前現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接采集，對(duì)于未監(jiān)測(cè)的機(jī)械設(shè)備可通過(guò)安裝智能傳感進(jìn)行采集。目前可采集展示的參數(shù)有：設(shè)備的開(kāi)閉情況、運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵部件的電壓、電流值、電機(jī)頻率、用電量及各種儀表、傳感器的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)及累積讀數(shù)等。針對(duì)特殊設(shè)備可根據(jù)實(shí)際需求情況進(jìn)行特定數(shù)值采集。

進(jìn)度管理：

生產(chǎn)管理是指對(duì)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)和控制，達(dá)到降低成本，滿足產(chǎn)品交付，提升效益和實(shí)現(xiàn)公司各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。

三、可視化展示

基于三維模擬仿真平臺(tái)，建立數(shù)字工廠的主體規(guī)劃，周邊地形地貌三維數(shù)據(jù)，各主要車間和主要作業(yè)工藝流程的三維立體圖像建模及工藝流程三維動(dòng)態(tài)模擬，展示整體廠區(qū)、主要車間的三維信息，能夠通過(guò)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景各個(gè)角度的呈現(xiàn)以及站內(nèi)的虛擬漫游；并可以展示靜態(tài)文字、視頻以及 3D 交互展示等多媒體信息。

利用高分辨率的航拍圖片、DEM 數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、工廠CAD 數(shù)據(jù)等等，通過(guò)一定的三維建模技術(shù)和三維顯示方法，快速構(gòu)建真實(shí)的三維工廠，做到能夠?qū)崟r(shí)、任意角度瀏覽工廠不同的車間場(chǎng)景、工廠的結(jié)構(gòu)布局、車間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)線的重要設(shè)施，提供真實(shí)的三維空間環(huán)境。在三維場(chǎng)景中提供重要信息顯示功能，例如工廠出入口的信息。

在一個(gè)門戶頁(yè)面展示全廠關(guān)鍵、綜合生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，如：產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、車間進(jìn)度、車間任務(wù)、任務(wù)保有量、任務(wù)狀態(tài)、負(fù)荷信息、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

智能制造的實(shí)現(xiàn)主要依托兩個(gè)基礎(chǔ)能力，一個(gè)是工業(yè)制造技術(shù)，另一個(gè)就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。前者包括先進(jìn)裝備、先進(jìn)材料和先進(jìn)工藝等，是決定制造邊界與制造能力的根本；后者包括智能傳感控制軟硬件、新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等，是充分發(fā)揮工業(yè)裝備、工藝和材料潛能，提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置效率、創(chuàng)造差異化產(chǎn)品和實(shí)現(xiàn)服務(wù)增值的關(guān)鍵。通過(guò)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)積累，搜集智能工廠、車間計(jì)劃調(diào)度控制執(zhí)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)智能決策是工業(yè)大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵應(yīng)用，它將為智能制造提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，并打造新的工業(yè)生態(tài)體系。