中国发展中的智慧工厂

发布日期:2018年07月15日    浏览次数:241    关键字: 资讯

    基本概述     

       智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段。是在数字化工厂的基础上,利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的生产计划编排与生产进度。并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。是IBM"智慧地球"理念在制造业的实际应用的结果。

    数字化工厂

数字化工厂以产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境中,对整个生产过程进行仿真、评估和优化,并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂主要解决产品设计和产品制造之间的"鸿沟",实现产品生命周期中的设计,制造、装配、物流等各个方面的功能,降低设计到生产制造之间的不确定性,在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前,并得以评估与检验,从而缩短产品设计到生产的转化的时间,并且提高产品的可靠性与成功率。

实现的技术

无线感测器

无线感测器将是未来实现智慧工厂的重要利器

智慧感测是基本构成要素,但如果要让制造流程有智慧判断的能力,仪器、仪表、感测器等控制系统的基本构成要素,仍是关注焦点。仪器仪表的智慧化,主要是以微处理器和人工智慧技术的发展与应用为主,包括运用神经网路、遗传演算法、进化计算、溷沌控制等智慧技术,使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。

如专家控制系统(expert control system;ECS)就是一种而具有大量的专门知识与经验的程式系统。它运用人工智慧技术和电脑技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。

此外,模块控制器(FC-Fuzzy Controller),也称模块逻辑控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller),也是智慧工厂相关技术的关注焦点。由于模块控制技术具有处理不确定性、不精确性和模块控制系统网路化

随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多,透过云端架构部署控制系统,无疑已是当今最重要的趋势之一。

在工业自动化领域,随着应用和服务向云端运算转移,资料和运算位置的主要模式都已经被改变了,由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如随着嵌入式产品和许多工业自动化领域的典型IT元件,如制造执行系统(manufacturing execution systems;MES)以及生产计划系统(production planning systems;PPS)的智慧化,以及连线程度日渐提高,云端运算将可提供更完整的系统和服务,生产设备将不再是过去单一而独立的个体。但将孤立的嵌入式设备接入工厂制造流程,甚至是云端,其实具有高度的颠覆性,必定会对工厂制造流程产生重大的影响。一旦完成连线,一切的制造规则都可能会改变。

包括体系结构、控制方法以及人机协作方法等,都会因为控制系统网路化,而产生变化,如控制与通信的耦合、时间延迟、工业通信无线化

工业通信无线化也是当前智慧工厂探讨比较热烈的问题。根据专家分析,到2013年,全球工厂自动化中的无线通讯系统应用,将每年增加约40%。随着无线技术日益普及,各家供应商正在提供一系列软硬体技术,协助在产品中增加通信功能。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax 。

然而,在增加无线连网功能时,晶片及相关软体的选择极具挑战性,包括优化性能、功耗、成本和规模,都必须加以考虑,更重要的是,由于工厂需求不像消费市场一样的标准化,必须适应生产需求,有更多弹性的选择,最热门的技术未必是最好的通信标准和客户需要的技术。

此外,无线技术虽然在布建便利性方面,对比有线显然有相当的优势,但无线技术目前的完善、可靠性、确定性与即时性、相容性等还有待加强。因此,工业无线技术的定位,目前仍应是传统有线技术的延伸,多数仪表以及自动化产品虽会嵌入无线传输的功能,但要舍弃有线技术,目前还言之过早。