智能制造与数字化工厂论文

下一代工业革命逐步逼近，我们将如何应用融会贯通新的功能？工业将由自动化进步支持，工业物联网和基于电脑的控制器转型就是明显的例子。 工业比前面3次工业革命来势更加迅猛，变革的速度更快，影响也更深远更彻底。 IP通讯的智能设备已经逐步主导工业版图。工业物联网概念性元素之一就是使设备与设备之间的通讯（M2M：Machine to Machine）成为可能。对很多工业用户来讲，M2M并不新奇。在过去的几十年里，炼油厂就可以使成千上万个设备与控制系统沟通。M2M的新奇之处在于，设备变得更加智能，通过IP通讯，交换的信息也更加丰富。每个设备都有自己的IP地址，所以任何人在任何地方都可以通过互联网与这个设备联通。用户对这个功能的影响力的理解才逐步开始。为什么数字化如此重要？制造业的设备，无论是用于加工还是工厂自动化，在他们的测量能力、如何监控自身状态与如何沟通的本质上都变得更加智能。传统的哑巴式压力传感器或近距离传感器 (proximity sensor)把压力或距离读数转化为模拟信号，仅此而已。他们或许能代表M2M通讯，但是只是粗糙的原型。缺陷诸多的模拟通讯，正在被数字化迅速取代。其中的效果就好比智能手机取代原始的两个罐头盒加一根绳子构成的电话机。精密的设备需要精密的控制器来发挥最大效用。一二十年前的一台PLC可以读取I/O数据并按步骤操作。然而，今天的制造业的要求远不止如此。今天的控制器必须能够处理运行数字工厂所需的控制功能。新一代控制器的兴起，结合了世界上最好的PLC的功能与电脑的多功能性。设备和控制器的强大结合新一代设备和控制器的结合帮助我们开设基于信息物理系统的数字化工厂。尽管电脑在上个世纪70年代就已经用于车间，但是电脑所能做的事情却发生了天翻地覆的变化。早期的PLC并不比之前的继电器好很多，但是PLC所能控制的事情随着技术发展和人们的创新思维的发展也日新月异。传统的工业机器人只是被程序设定每天做单一重复的事情。但是随着网络物理概念的发展，机器人和它的控制器被编程，可以根据当前状况而独立判断下一步要做什么反应。举一个简单的例子，传送机可以输送各种瓶子到封口机，这些瓶子的基本形状相似，但是总共有5种颜色，每种颜色的瓶子需要对应该种颜色的封口。信息物理系统可以观察瓶子，并指令机器人抓取对应颜色的封口拧紧瓶子。机器人能做的还可以更多。该信息物理系统还可以判断瓶子是否变形、是否贴了标签以及注入液体水平是否正确。使用一组智能传感器的信息，同一台机器人可以抓取不合格的瓶子移出产线。该系统可以经过编程“思考”所有可能发生的状况，并合理应对。智能应用的智能控制器有创造力的用户在创造新的方法帮助制造系统在更加复杂的应用里实施更加复杂的功能。由于各种操作和现场设备繁多，新的基于电脑的控制器是信息物理系统的关键之处。一种控制器可能会同时用于压力和流量传感器、机器视觉摄像机、条形码阅读器、马达驱动、阀门驱动装置、机器人以及其他各种设备。以上提到的那些设备可能依赖从模拟电流环到工业以太网的多种通讯协议。这种系统的速度依赖更快的协议转换，因此每个设备可以兼容合作，支持生产。而且，所有那些设备可以发送诊断信息到中央控制处以供评估，比如发送信息到人类操作员或者维修部门，这些信息可能包括视觉摄像机上的LED灯要烧坏了，或者设备机柜冷却风扇被灰尘堵塞了等。这些预防性的维修能力预防生产时的故障或停机的可能性。展望未来所有这些元素——智能设备、基于电脑的控制器、信息物理系统和互联网通讯——正在相互结合支持工业和目前的数字制造革命。产品设计者将在电脑上开发新产品，包括所有的零部件。设计平台将需要理解每个零件的特性、结构材料和制造过程。一件产品可能涉及注塑塑料零件、机械金属部件以及其他金属粉末或添加处理。系统会“考虑”所有这些元素如何相关，以及如何联系起来、每个元素是否结构完整，经过预设的处理是否可以被有效构建并组装。设计平台下一步将决定生产和最终组装需要什么，目前的生产设施是够足够完成生产的任务，某个零件是否需要调整，是否需要创造新的生产线等问题。设计的结构将会是非常清晰详细的蓝图，解决产品如何生产包括降成本和提高生产率的问题。一旦开始生产，所有开发服务程序的信息将完整呈现，在产品的整个生命周期里支持这个产品。产品和产品的制造流程都使用兼容软件虚拟设计而成，生产设施也可以使用生产设备、控制器和软件构建。制造车间如此设计的生产设施将达到前所未有的集成程度。每个设备（细化到每个传感器和驱动器）都将使用IP通讯，每个设备都有自己的IP地址。任何经过授权的人都可以在任何地方通过互联网访问设备，获得诊断和生产相关的信息。通过输送到维修程序的诊断信息，生产将会达到高度稳定水平，意外状况将成为过去时。制造系统将无缝集成，并受周全的网络安全战略保护。多家分公司的企业在任何地方都可以共享信息。实现以上描述的智能制造系统的技术很多已经被研发出来了。运行于工业电脑的产品设计软件主导创造设计，同样的平台可以启动和控制制造设施。最后我们需要的元素就是可以通过工业以太网通讯的工业传感器和驱动器。一大批工业传感器和驱动器已经设计出来，还有更多的正在设计当中。工业所需的技术元素已经万事俱备，现在制造商只需要具备想象力和创造力来运用它。此时工业中的通讯系统就显得尤为重要了，济南有人物联网（）是专注于工业物联网的一家资深公司。里面的新型产品能有效的解决这方面的问题

数字化工厂（DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。然而，智能工厂是在数字化工厂基础上的升级版，但是与智能制造还有很大差距。智能制造系统不只是“人工智能系统，而是人机一体化智能系统，是混合智能。系统可独立承担分析、判断、决策等任务，突出人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器配合下，更好发挥人的潜能。机器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本质是人机一体化。镑镑天工打造-制造企业转型升级一站式服务平台，专业的服务客户，使客户变得更加的专业。

一、工业阐述

是基于工业发展的不同阶段作出的划分。

第一阶段：工业是蒸汽机时代；

第二阶段：工业是电气化时代；

第三阶段：工业是信息化时代；

第四阶段：工业则是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。

二、智能制造-阐述

智能制造技术利用计算机模拟制造业领域的专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动，并将这些智能活动和智能机器融合起来，贯穿应用与整个制造企业的子系统，以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和高度集成化，从而取代或延伸制造环境领域的专家的部分脑力劳动，并对制造业领域专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展，是一种极大提高生产效率的先进制造技术。

三、数字工厂-阐述

数字工厂是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。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。

四、MES系统-阐述

MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时，为公司提供实现执行目标的执行手段，通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据，并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能，MES不只是工厂的单一信息系统，而是横向之间、纵向之间、系统之间集成的系统。

五、相互之间的关系

MES系统与工业，智能制造，数字化工厂这三者有着千丝万缕，密不可分的关系，MES系统是实现数字化工厂的核心，智能制造的核心是信息化+智能化，所谓的工业则是一个工业时代的变革，智能制造的目标是了完成工业的核心。工业包含的先进制造技术、智能制造技术及工业信息化系统，MES系统则为工业信息化系统的核心一员。