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·技術支持分類 ·智能工廠:自動化制造業(yè)的未來
常見問題

  

 

“工業(yè)4.0”是德國政府提出的高科技戰(zhàn)略計劃,旨在提升制造業(yè)的智能化水平,建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智能工廠(或稱智慧工廠)。智能工廠作為“工業(yè)4.0”項目的三大主題之首,著重研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程,以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)。

 

“智能工廠”的概念最早由美國羅克韋爾自動化有限公司CEO奇思·諾斯布希于2009年提出,其核心是工業(yè)化和信息化的高度融合。智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎上,利用物聯(lián)網(wǎng)的技術和設備監(jiān)控技術加強信息管理和服務。未來,將通過大數(shù)據(jù)與分析平臺,將云計算中由大型工業(yè)機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉化為實時信息(云端智能工廠),并結合綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術,構建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。

 

 

智能工廠到底有多智能?

    智能工廠通過“信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System簡稱CPS)”來建立一個完整的網(wǎng)路系統(tǒng),這當中包括了相互連結的智能機械、倉儲系統(tǒng)及高效的產(chǎn)品設備等,這些設備可以獨立自主的運作,或者互相交換訊息、互相控制,并且以嵌入式系統(tǒng)來監(jiān)測生產(chǎn)環(huán)境。當指令經(jīng)過CPS系統(tǒng)時,縱向需要經(jīng)過工廠和公司的商業(yè)流程,橫向則連接了可以實時管理的衍生價值體系,這兩方面共同構建了嵌入式制造的系統(tǒng)網(wǎng)絡。從生產(chǎn)機臺的運動控制到整體工廠運作無不講究智能,未來的工廠工人,將不再只是單調(diào)地操作機器,而是將自己的經(jīng)驗儲存到系統(tǒng)中,更加智能地與生產(chǎn)機器溝通互動。

 

 智能工廠的三個特質(zhì):   

可視化、監(jiān)管全方位、綠色化

目前智能工廠概念仍眾說紛紜,其基本特征主要有制程管控可視化、系統(tǒng)監(jiān)管全方位及制造綠色化三個層面。

 

制程管控可視化

   

   由于智能工廠高度的整合性,在產(chǎn)品制程上,包括原料管控及流程,均可直接實時展示于控制者眼前,此外,系統(tǒng)機具的狀況亦可實時掌握,減少因系統(tǒng)故障造成偏差。而制程中的相關數(shù)據(jù)均可保留在數(shù)據(jù)庫中,讓管理者得以有完整信息進行后續(xù)規(guī)劃,也可以依生產(chǎn)線系統(tǒng)的現(xiàn)況規(guī)劃機具的維護。

系統(tǒng)監(jiān)管全方位

   

   通過物聯(lián)網(wǎng)概念、以傳感器做鏈接使制造設備具有感知能力,系統(tǒng)可進行識別、分析、推理、決策以及控制,這類制造裝備,可以說是先進制造技術、信息技術和智能技術的深度結合。從訂單開始,到產(chǎn)品制造完成、入庫的生產(chǎn)制程信息,都可以在數(shù)據(jù)厙中一目了然,在遇到制程異常的狀況,控制者亦可更為迅速地作出反應,以促進更有效的工廠運轉與生產(chǎn)。

制造綠色化

   

   除了在制造上利用環(huán)保材料、留意污染等問題之外,需與上下游廠商間從資源、材料、設計、制造、廢棄物回收到再利用處理等方面形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán),協(xié)助上下游廠商與客戶之間共同創(chuàng)造符合環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

 

 

建設智能工廠需要哪些基礎技術?

  智能工廠的建設主要基于以下三大基礎技術。

 

無線感測器

  無線感測器將是實現(xiàn)智能工廠的重要利器。儀器儀表的智慧化,主要是以微處理器和人工智能技術的發(fā)展與應用為主,包括運用神經(jīng)網(wǎng)路、遺傳演算法等智慧技術,使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機動靈活等性能,如專家控制系統(tǒng)(Expert Control System,ECS)、模塊邏輯控制器(FLC—Fuzzy Logic Controller)等都成為智能工廠相關技術的關注焦點。

 

 

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化(云端智能工廠)

   在工業(yè)自動化領域,隨著應用和服務向云端運算轉移,資料和運算位置的主要模式都已改變,云端運算將可提供更完整的系統(tǒng)和服務。一旦完成連線,體系結構、控制方法以及人機協(xié)作方法等制造規(guī)則,都會因為控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化而產(chǎn)生變化。此外,由于影像、語音信號等大數(shù)據(jù)高速率傳輸對網(wǎng)絡帶寬的要求,對控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化,更構成嚴厲的挑戰(zhàn),而且網(wǎng)絡上傳遞的資訊的多樣化都要靠控制系統(tǒng)的智慧能力,進行適當?shù)呐袛嗖拍艿靡詫崿F(xiàn)。

 

工業(yè)通信無線化

   工業(yè)無線網(wǎng)絡技術通過支持設備間的交互與物聯(lián),提供低成本、高可靠、高靈活的新一代制造信息系統(tǒng)和環(huán)境。隨著無線技術日益普及,各家供應商正在提供一系列軟硬體技術,協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術支援的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。

 

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