智慧工廠解決方案

一、方案概述

一）、項(xiàng)目背景

隨著物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，工業(yè)作為支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，正在被物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新科技技術(shù)進(jìn)行重構(gòu)和升級(jí)，智能制造已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用、發(fā)展的重要措施，推動(dòng)著我國工業(yè)制造的發(fā)展和升級(jí)。

智慧工廠是通過數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化的方式來提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的工廠。在智慧工廠中，各種先進(jìn)的技術(shù)和系統(tǒng)被應(yīng)用于生產(chǎn)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的大背景下，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特點(diǎn)的智能制造已成為未來發(fā)展趨勢。

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)工廠的生產(chǎn)監(jiān)控、安全生產(chǎn)、智能管理，優(yōu)化工廠生產(chǎn)流程、生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，降低了成本，為現(xiàn)代工廠發(fā)展帶來重要意義。

二）、核心痛點(diǎn)

1. 工廠網(wǎng)絡(luò)多樣化，協(xié)議眾多，層間集成度不高，難以融合互通；
2. 設(shè)備入網(wǎng)接入困難。設(shè)備種類眾多，設(shè)備接入?yún)f(xié)議繁多，缺乏統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，很多設(shè)備缺乏協(xié)議支持無法入網(wǎng)。
3. 現(xiàn)有云平臺(tái)解決方案對(duì)工廠高帶寬、低時(shí)延類應(yīng)用無法滿足要求；
4. 數(shù)據(jù)采集不暢，控制多部署在現(xiàn)場，設(shè)備間協(xié)同不足，影響效率。
5. 現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)接入設(shè)備方案是用戶設(shè)備數(shù)據(jù)需要經(jīng)過第三方和公網(wǎng)，無法滿足工廠數(shù)據(jù)安全要求；
6. 鏈路可配置能力差，應(yīng)用模式固化

二、智慧工廠建設(shè)方案

結(jié)合現(xiàn)代新興技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，針對(duì)工廠制造武漢宜聯(lián)科技提出了智慧工廠解決方案。該方案利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過視頻監(jiān)控、傳感器、智能控制設(shè)備和宜聯(lián)IOT中繼寶盒結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備與智慧工廠生產(chǎn)監(jiān)測管理平臺(tái)連接互通，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠生產(chǎn)管理的智能管理。

一）、綜合管理可視化

設(shè)備監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測等多源物聯(lián)感知數(shù)據(jù)在三維空間場景真實(shí)位置直觀展示，多種監(jiān)測數(shù)據(jù)一張圖呈現(xiàn)，做到一屏瀏覽一圖感知，打破了信息孤島，提升了數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值。幫助管理人員直觀便捷掌控工廠整體運(yùn)行狀態(tài)，減輕工作壓力，提升工作效率，降低管理成本。

針對(duì)視頻的安裝及覆蓋場景的不同，匹配適合的視頻融合方式實(shí)現(xiàn)分散的視頻與三維場景的虛實(shí)融合應(yīng)用。通過工廠現(xiàn)場不同的點(diǎn)位安裝監(jiān)控?cái)z像頭，現(xiàn)場視頻圖像通過宜聯(lián)IOT中繼寶盒傳輸?shù)街腔酃S生成運(yùn)營管理平臺(tái)，工廠管理人員可實(shí)時(shí)了解工廠生產(chǎn)車間、流水線、作業(yè)區(qū)情況、現(xiàn)場設(shè)備、設(shè)施工作情況，根據(jù)實(shí)際情況做出處理。

1、廠區(qū)可視化管理

通過全棧三維可視化技術(shù)來進(jìn)行精細(xì)化建模，打造整個(gè)廠區(qū)環(huán)境，從園區(qū)、車間、生產(chǎn)流水線、設(shè)備的逐級(jí)可視，還原工廠車間布局，生產(chǎn)設(shè)備模型，生產(chǎn)工藝等展示各類設(shè)備的空間位置，清晰完整地展現(xiàn)整個(gè)工廠環(huán)境。

按照從原料入廠到成品出倉(含檢驗(yàn))的實(shí)際工藝流水線仿真展示生產(chǎn)的整體流程，表現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備動(dòng)作、物料流向、生產(chǎn)流程流暢程度等，對(duì)接工藝流程系統(tǒng)，基于3D場景實(shí)時(shí)模擬工藝流水線的狀態(tài)，如正常、故障、擁堵等。通過調(diào)節(jié)特定工藝流程參數(shù)模擬仿真工藝變化調(diào)試生產(chǎn)方案，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線隱含問題，提高實(shí)際生產(chǎn)線工作效率。

2、倉儲(chǔ)管理可視化

以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)，以可視化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化理念為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)的庫區(qū)、倉庫、貨架、設(shè)備等的逐級(jí)可視以倉儲(chǔ)監(jiān)控為重點(diǎn)，集成視頻監(jiān)控、出入庫、庫存盤點(diǎn)、告警等各種管理系統(tǒng)，構(gòu)建倉儲(chǔ)管理的監(jiān)控、預(yù)警、診斷、分析一體化的3D可視化平臺(tái)。

3、設(shè)備可視化管理

廠區(qū)設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)在三維場景精準(zhǔn)位置直觀展示，360度直觀瀏覽精準(zhǔn)掌控廠區(qū)生產(chǎn)、應(yīng)急資產(chǎn)分布情況，賦能廠區(qū)設(shè)備資產(chǎn)的科學(xué)管理。

二）、工廠生產(chǎn)智能化

企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的核心，是建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間的前提和基礎(chǔ)，通過與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器、I/O等多種自動(dòng)化工業(yè)設(shè)備聯(lián)機(jī)，對(duì)車間的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析、處理，達(dá)到工廠生產(chǎn)智能化的目的。

1、生產(chǎn)流水智能化

通過宜聯(lián)IOT中繼寶盒(平臺(tái))把工廠車間生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)流水線設(shè)備及生產(chǎn)監(jiān)控各環(huán)境傳感器設(shè)備物聯(lián)互通，由宜聯(lián)IOT中繼寶盒(平臺(tái))把這些生產(chǎn)設(shè)備和傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)推送到工廠生產(chǎn)運(yùn)營管理平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控、分析處理，根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果通過宜聯(lián)IOT中繼寶盒(平臺(tái))向接入設(shè)備發(fā)送調(diào)度運(yùn)行指令，從而實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化。

通過生產(chǎn)設(shè)備、傳感設(shè)備入網(wǎng)，利用獲取的工廠車間/流水線生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，由工廠生產(chǎn)運(yùn)營平臺(tái)分析處理，適時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)流程，調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率；監(jiān)控調(diào)整生產(chǎn)指標(biāo)從而保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)質(zhì)量。

2、生產(chǎn)、設(shè)備巡檢智能化

基于數(shù)字孿生環(huán)境，可構(gòu)建工廠孿生可視化環(huán)境，根據(jù)需要靈活規(guī)劃巡檢業(yè)務(wù)，支持主動(dòng)與被動(dòng)等多種巡檢方式，管理者可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前工廠車間、流水線、作業(yè)區(qū)內(nèi)巡檢工作完成度及人員位置，或利用機(jī)器人技術(shù)模擬完成虛擬巡檢，大大提升實(shí)施效率和后期可維護(hù)性。

3、生產(chǎn)、設(shè)備監(jiān)測預(yù)警

基于實(shí)時(shí)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)、各數(shù)據(jù)點(diǎn)位采集監(jiān)測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析處理，通過智能化的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，提前進(jìn)行設(shè)備預(yù)警、故障預(yù)警、生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警和處理，避免停機(jī)和生產(chǎn)中斷的發(fā)生，提升設(shè)備運(yùn)行效率，減少維護(hù)成本和提高生產(chǎn)效率。

通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行健康度指標(biāo)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析，及時(shí)對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，提升生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，延長工廠設(shè)備使用壽命。

三）、資產(chǎn)全生命周期管理

通過對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的集中監(jiān)視，匯總生產(chǎn)過程中設(shè)備的實(shí)時(shí)狀況對(duì)設(shè)備運(yùn)行和管理情況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成設(shè)備運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、設(shè)備運(yùn)維知識(shí)庫，為合理安排設(shè)備運(yùn)行維護(hù)，充分發(fā)揮設(shè)備的利用率，滿足設(shè)備操作、車間管理和廠級(jí)管理的多層需求提供依據(jù)。

四）、消防管理

工廠相關(guān)場所煙霧、聲光、電、水、燃?xì)獗O(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備和傳感設(shè)備接入宜聯(lián)IOT中繼寶盒(平臺(tái))，宜聯(lián)IOT中繼寶盒把采集監(jiān)測的消防數(shù)據(jù)推送給工廠消防監(jiān)控平臺(tái)處理，通過監(jiān)測火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)設(shè)備，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)備狀態(tài)，報(bào)管類別，歷史報(bào)警信息.通過對(duì)相關(guān)場所煙霧、聲光、電、水、燃?xì)庑孤┑冗M(jìn)行檢測報(bào)警和處理，提升工廠消防安全。

五）、安防管理

監(jiān)測安防相關(guān)設(shè)備視頻、入侵、門禁邀約。無線對(duì)講等，并獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)。

六）、應(yīng)急救援

廠區(qū)設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生精準(zhǔn)位置直觀展示，360”直觀瀏覽，精準(zhǔn)掌控廠區(qū)生產(chǎn)、應(yīng)急資產(chǎn)分布情況，賦能廠區(qū)設(shè)備資產(chǎn)的科學(xué)管理管理多種應(yīng)急預(yù)案，合理規(guī)劃救援與逃生路線，精準(zhǔn)仿真事件處理過程直觀感知現(xiàn)場狀況，幫助精準(zhǔn)指揮與科學(xué)決策，提升廠區(qū)應(yīng)急事件應(yīng)對(duì)效果，保障廠區(qū)生產(chǎn)安全。

三、方案價(jià)值

1）.穩(wěn)定生產(chǎn) ：

通過數(shù)據(jù)計(jì)算及后臺(tái)控制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的生產(chǎn)。

2）.降低成本 ：

通過自動(dòng)化和智能化的管理也減少了人工干預(yù)的需求，進(jìn)一步降低了運(yùn)營成本。

4）.提高生產(chǎn)效率 ：

通過智能化的管理，能夠?qū)崟r(shí)生產(chǎn)線的環(huán)境參數(shù)，及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)效率。這有助于提高工廠的產(chǎn)出效益，滿足市場需求。

5）.數(shù)據(jù)化：

實(shí)現(xiàn)設(shè)備間高效信息互聯(lián)，及時(shí)掌握生產(chǎn)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境與信息系統(tǒng)無縫對(duì)接。

6）.集成化

建設(shè)企業(yè)信息集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)上下游數(shù)據(jù)無縫連接，向上支撐企業(yè)經(jīng)營管理，向下與生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高度集成，形成一條完整可靠的生產(chǎn)鏈。

7）.可視化

設(shè)備生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)受控，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控;同時(shí)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)大屏，對(duì)異常問題及時(shí)預(yù)警，管理員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，提升企業(yè)經(jīng)營管理決策。

8）.低延遲、高可用

關(guān)鍵設(shè)備處理數(shù)據(jù)計(jì)算在設(shè)備邊緣，使得終端設(shè)備與平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互更高效，數(shù)據(jù)傳輸高速度、超低時(shí)延。避免設(shè)備處理運(yùn)算依賴外部網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算平臺(tái)，即使設(shè)備出現(xiàn)故障，影響也是局部單點(diǎn)，處理恢復(fù)容易。

8）.高效安全

為遠(yuǎn)端平臺(tái)提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)接入，使得終端設(shè)備與平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互更高效。設(shè)備數(shù)據(jù)在用戶側(cè)，提供根本的數(shù)據(jù)安全保障。

9）.易使用、易實(shí)施

提供modbus、串口、http、coap、websocket、mqtt等多種協(xié)議支持和服務(wù)后臺(tái)，方便設(shè)備接入，實(shí)現(xiàn)靈活適配，從而大大提高生產(chǎn)效率。

10）.遠(yuǎn)程運(yùn)維

支持安全連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程穿透運(yùn)維；無需公網(wǎng)IP，基于分布式系統(tǒng)，防掃描攻擊。

四、方案架構(gòu)

五、應(yīng)用部署

審核編輯 黃宇