智能工厂建设架构研究论文

智能工厂的架构与功能定义智能工厂是实现智能制造的基础与前提，它在组成上主要分为三大部分。在企业层对产品研发和制造准备进行统一管控，与ERP进行集成，建立统一的顶层研发制造管理系统。管理层、操作层、控制层、现场层通过工业网络(现场总线、工业以太网等)进行组网，实现从生产管理到工业网底层的网络联接，满足管理生产过程、监控生产现场执行、采集现场生产设备和物料数据的业务要求。除了要对产品开发制造过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，在投入运行前就要了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产制造过程中的流程优化和大规模网络制造提供支持。 (1)企业层一基于产品全生命周期的管理层 企业层融合了产品设计生命周期和生产生命周期的全流程，对设计到生产的流程进行统一集成式的管控，实现全生命周期的技术状态透明化管理。通过集成PLM系统和MES、ERP系统，企业层实现了全数字化定义，设计到生产的全过程高度数字化，最终，实现基于产品的、贯穿所有层级的垂直管控。通过对PLM和MES的融合实现设计到制造的连续数字化数据流转。 (2)管理层一一生产过程管理层 管理层主要实现生产计划在制造职能部门的执行，管理层统一分发执行计划，进行生产计划和现场信息的统一协调管理。管理层通过MES与底层的工业控制网络进行生产执行层面的管控，操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态，同时获取底层工业网络对设备工作状态、实物生产记录等信息的反馈。 (3)集成自动化系统 自动化系统的集成是从底层出发的、自下而上的，跨越设备现场层、中间控制层以及操作层三个部分，基于CPS网络方法使用TLA技术集成现场生产设备物理创建底层工业网络，在控制层通过PLC硬件和工控软件进行设备的集中控制，在操作层有操作人员对整个物理网络层的运行状态进行监控、分析。智能工厂架构可以实现高度智能化、自动化、柔性化和定制化，研发制造网络能够快速响应市场的需求，实现高度定制化的节约生产。

就拿智能制造来说，智能制造他包含哪些内容，哪些方面？这个问题换个问法就是，作为企业，哪些地方可以体现智能化，那我们的企业是不是就得思考一下？

什么是智能化

我的产品是不是可以智能化？我产品的生产过程是不是可以智能化？我的研发，管理，物流供应链的管理上是否可以智能化？我的产线是否要换很多智能装备？比如机器人，比如加工中心，在比如各种各样的智能设备，以实现我们数据获取的智能化，从而实现我共产生产线的智能化？那么如果这些都实现了智能化，这些的实现又如何的来智能化影响我们的决策层，基于工业大数据分析从而实现决策智能化呢？

方面很多，那么我们就需要将自己（这个自己可以简化抽象成一家普通的工厂），但实际上每家工厂在当下都是或多或少的有着一些软件或者自动化装置等再用的（那我们姑且也不考虑）。

智能工厂（或者说智能企业）整体的智能体现：

智能制造包含哪些技术

智能制造包含什么我们知道了，那么我们实现智能制造需要哪些分门的技术来支撑呢？这个也很容易可以罗列出来：

1、信息与通信技术；

2、自动化技术

3、先进制造技术 每个行业每个产业都应该有与之匹配的先进生产技术促使其发展

4、人工智能技术 脸部识别 语音识别 翻译 工业上的故障诊断 缺陷查验等

5、精益思想技术  现代生产企业的智能制造构建不能基于没有精益生产思想的基底里

上面的技术，其实分开说都是可以延伸出非常庞大并且深邃的知识技术架构体系，我们不可能每个技术都是用最精锐，最高端的，再说了技术这个东西 永远没有最前沿，永远有新的技术出来。那么我们就得基于这些技术，勾勒下智能工厂的架构。

1.基础设施层 工厂网络 车间联网 信息安全 视频监控 身份识别 工业安全

2.智能装备层 智能生产设备 能源测量与监控设备 智能物流设备 智能检测与数据采集设备

3.智能产线层 自动化 柔性生产线 电子看板 创阿奇 机器视觉 SPC

4.智能车间层 MES APS WMS 车间仿真 AGV 立体仓库等物流设备

5.工厂管控层 生产指挥系统

智能工厂规划（无行业特征）

下面就是智能工厂的规划，搜集的几个方面，其实是个框架，（其实相对来说还是比较粗的没有具体到某个行业某个企业），每个人参考只能看到个粗线条的思路，可以参考的步骤，具体到某个企业的时候，做智能工厂那是需要具体的调研规划的，具体从哪几步开始，三年内完成几项，还是怎么的？不过一些接口协议，一些设备采购上一定是要考虑在前面的，稚嫩工厂是个长远的路，如果要做，前期的功课一点也少不了：

1、制造工艺的分析与优化

考虑制造工艺分析优化，这是智能工厂的最最最基础的，你的工艺功夫如若还是落后的，那么你的网络，你的设备再好，也是华丽的外壳落后的动力，比如做一条新的生产线或者建一个新的工厂，首先得思考你的核心工艺是什么：  冲压？ 锻造 热处理？ 喷涂啊？等，这工艺本身有什么特点，

举个例子：参观德国奥迪A8的工厂，这个奥迪A8主要是铝制车身，一旦材料变成了铝再加上少量的高强度钢和其他的一些复合材料以及金属镁这些材料，那么他的制造工艺就完全变了， 传统的点焊就不适用了，那么就要用到其他的工艺，比如摩擦焊 、激光焊加上一些铆接等等方法。这个算是内功的修炼了。

2.数据采集

不管你现在采集不采集，在规划的时候一定要按照将来要采集这个先决条件来规划，预先考虑好数据采集接口的规范，以及SCADA系统的应用。

3.设备联网

这边就是需要考虑几点：如何实现设备与设备之间的互联？采用怎样的通信方式（有线还是无线）？采用哪种通信协议和接口方式？采集出来的数据如何处理？等

这些问题都想明白了并且解决了，差不多是工厂网络基础算是建好了。

4.工厂智能物流

建立集中拣货区域，

规划采用带有导轨的工业机器人、桁架式机械手等方式来传递物料

采用AGV、RGV或者悬挂式输送链等方式传递物料；

根据前后道工序之间产能的差异，设立生产缓冲区；

应用立体仓库和辊道系统。

▽自动拣货 （图源自网络）

5.质量管理方面

我们都听过这样一句话：质量是设计生产出来的，不是检验出来的，检验是产生数据，那么对这些数据的管理就是要下功夫的地方，我们需要将质量控制在信息系统中嵌入生产主流程，如：检验，试验在生产订单中作为工序或工步来处理。

质量审理以检验表单为依据启动流程开展活动，最小单位订单量，以及质量检验表单数据与生产订单相互关联、穿透，建议做到订单与质检数据可以一步阅取，那么数据有记录，数据有关联，这还不够，需要按结构化数据存储质量记录，为产品单机档案提供基本的质量数据，为质量追溯提供依据；质量控制设置--检测--记录--评判--分析--持续改进。

数据得以分析，在质量检验上做调整，比如：可分为自检，互检，专检，也可分为过程检验和终检；当然最重要的还是在生产工艺生产设备上的原因检查与改善，产品就是设备生产出来的孩子，那么产品的缺陷有些是可以后期修改依然可以合格，更主要的是要检查是不是 机器吃的东西不好，是不是机器自身的那个零件不好，温度，压力不对等等，这些都是可能的原因，当然具体是从哪个方面改进是需要我们的工艺工程师进行专业性的判断的。

质量管理的目的是降低浪费，这个环节在一些安全性产品零件行业就很重要，大大的影响着企业的品牌形象，客户满意度等，

6.设备管理方面

生产管理信息系统中设置设备管理模块，使得设备有宏观的掌控，可以释放最高产能，在设备管理模块中，建立各类设备数据库，设置编码，及时对设备进行维保，通过实时采集设备状态数据，为生产排产提供设备的能力数据；同事要建立设备的健康管理档案，根据积累的设备运行数据建立故障预测模型，进行预测性维护，就是从机器坏了再修，到预防性维修，再到预测性维修，当然某些行业还要进行设备的备品备件管理。

设备的管理其实最主要的是提现精益的思维，机器的产能都是生产企业比较关注的，机器的投资价值也都不低。

7.智能装备的应用

这个一部分是智能化提现的比较明显的一part,

首先是数控装备，这个是数字化所必须的，然后就是智能装备，比如：制造设备与切削加工设备组合应用的智能制造单元，可以实现部分工序（或者部分产线）的自动化，数字化，智能化

再比如：SCADA机器人，并联机器人，协作机器人这些装备的联合运用等等。

8.智能产线规划

智能产线设计的注意点这个很重要：

1）需要考虑节约空间，减少人员的移动，如何进行自动检测，从而提高生产效率和生产质量

2）需要分析哪些工位可以布置自动化设备以及机器人，哪些工位只能采用人工，

当然在规划之前首先得知道智能产线的功能，他可以实现什么或者说可以带来哪些便利？

1）智能产线是可以自动采集生产和装配过程中的生产，质量，能耗，设备等等的数据的；

2）通过电子看板能显示实时的生产状态，防呆措施；

3）通过安灯系统实现设备维护与工程人员的信息传递，减少设备异常反馈时间，提高生产效率；比如：机器异常，红灯闪烁，那么我们的主管维修人员手机就收到了一个短信，那么就可以快速的去进行检查：

4）能够及时快速的发现冗余产能，设备，可以根据反馈及时作出生产调整等；

5) 工人的工位操作基于智能的提示，比如：生产工位上工位机的使用就很方便：查阅SOP，生产操作指南等

的规划与应用

MES是智能工厂规划落地的着力点，（虽然说上了MES不等于就是智能工厂，但是不得不说现在很多企业在做智能工厂的时候 很多都仅仅是用了个MES）旨在加强MRP计划的执行功能，贯彻落实生产策划，执行生产调度，实时反馈生产进度

面向生产线上的工人，他需要生产什么，按照什么生产，需要达到什么标准，什么时候开始生产，什么时候完工，使用什么原料等；

当然生产过程的“人员，物料，工艺，质检等”各种数据都可以及时获得；

MES从ERP中获取生产订单信息，获取BOM信息，获取产品库存信息，工艺信息从而可以提高设备资源的利用率和生产排成效率。

转的一张图，好像上一篇博客中也有

....

其实细分还有很多方面，产品全生命周期成本管理，电气设计软件开放数据模型等等非常多的方面，今天先梳理到这里吧，

更多分享与整理，慢慢梳理，关于制造业，关于信息化，关于智能工厂。

以电子制造业智能工厂的基础规划和建设为例：

Step1产品线规划：企业首先应对自身产品市场进行调研、分析，划分产品大类，确定智能制造的产品线

Step2产品制造工艺流程梳理：在确定符合市场要求的智能制造产品之后，须由专业生产工艺人员进行产品制造工艺流程的梳理

Step3车间管理优化：智能制造绝不仅仅是机器智造，它实际是人、机、物的高效协同，车间管理优化是一项很重要的前提工作

Step4信息管理框架和系统建设：通过科远智慧iMIS智能制造信息管理系统，覆盖供应链SCM、生产制造MES、销售管理CRM、研发管理PLM及人资、OA等，打通各信息系统之间的数据壁垒，构建企业一体化信息化系统。

Step5建设车间级CPS系统：顶层的信息管理系统固然关键，但人机共融的媒介——信息物理系统（CPS）亦非常重要，它被认为是智能制造的核心支撑技术。

Step6效果评估：在以上各方面建设的基础上，车间通过网络及软件管理系统把数控自动化设备，实现互联互通，达到感知状态，实时数据分析，从而实现自动决策和精确执行命令的经营管理境界。

Step7智能工厂拓展-工厂环境的智能化管控-供应链管理升级-工厂级智能化物流系统建设

工厂自动化控制论文

自动化该专业是以自动控制理论为主要理论基础，以电子技术、计算机信息技术、传感器与检测技术等为主要技术手段，对各种自动化装置和系统实施控制。以下是我整理好的工厂自动化控制论文，欢迎大家阅读参考！

摘要： 在电气自动化控制系统在实际发展中，由于信息化技术手段以及智能化手段的实际推动。使得电气自动化控制系统逐渐走上科学化、信息化发展方向。同时，随着科技不断进步，会使得针对电气自动化控制系统相关行业的发展得到推动，实现技术更新速度的提升。现代企业在实际发展中，应该针对电气自动化控制技术进行不断完善和更新，保证设备运行高效性以及可靠性，促进电气自动化控制技术可持续发展。

关键词： 工厂 电气自动化 控制技术

正文：

一、当前电气自动化控制技术的状况与发展

早在上个世纪50年代，人们就是对电气自动化进行研究开发，而随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的科学技术和管理理念应用的电气自动化当中，从而电气自动化控制技术进行相应的改进和完善。目前，电气自动化控制技术已经被人们广泛的应用到了各个行业当中，并且取得了不错的效果。

电气自动化控制技术的实际状况

近年来，人们也将现代化的信息技术应用的到了电子自动化技术当中，这不仅有利于电气自动化系统的业务信息数据的管理，还可以对电气自动化系统的整个运行过程的实际动态进行监控，从而实现生产数据的现代化、规范化的管理。并且将信息技术应用到电气自动化当中，也可以充分的发挥出电气自动化设备的应用效果，这也有利于人们对电气自动化的控制系统的日常维护工作和检修工作的开展。此外，在当前社会经济的发展的过程中，人们也可以借助计算机技术来对电气自动化系统进行有效的控制，进而将人员工作和计算机运作紧密的结合在一起，使得人们在对电气自动化系统进行维护和检修的过程中更加便利。

电气自动化控制技术的发展

目前，电气自动化技术已经得到了广泛应用，这不仅有效的促进了我国社会经济的发展，还有利于我国电气自动化技术的改革，为我国国民经济的发展提供一个持续、稳定、健康发展环境，从而进一步的强化了企业或者事业单位在当前社会主义市场经济体制中的竞争力，使其工作效率得到全面的增长。

二、电气自动化技术优势

1）实现了设备与系统全工作流程内的高效监控。现代建筑电气系统结构复杂、功能多样，传统运行方式常留下管理盲区，导致故障的发生。而现代自动化技术通过“采集―处理―反馈”模块，对系统进行实时的数字化监控，能及时将控制中心的指令传达到系统，并将反馈信息同时传递到控制中心，实现对整个系统的高效控制。

2）联动性的提高。电气自动化技术将建筑中照明、配电、消防、空调等系统连接为一体，提高了其联动效果，解决了电梯系统依照各层用户流量实现其速度的自动调节，以及紧急情况下系统的自动识别、判断，及时实现预设的应急处理方案，实现子系统间的配置与互动。

3）安全性强。因电气系统固有的危险性，操作失误、设备故障等都可能造成系统产生安全风险，而自动化控制有利于系统对异常情况做出及时反应，并可通过遥控模式降低故障对维修管理人员产生直接伤害的'风险。

4）数据完备、计算精确。自动化系统可综合其操作流程、故障处理等数据建立准确清晰的数据库，为后期优化的决策提供信息支持。

三、电气自动化控制技术研究

针对电气自动化控制技术进行实际研究，主要根据电气自动化控制技术特征、技术作用、设计理念等方面进行实际研究，明确整个电气自动化控制技术在企业生产过程中的重要作用。

1.电气自动化控制技术基本作用

电气自动化控制系统自动控制

整个技术在企业生产过程中的使用，能够实现自动化控制方式进行实际控制。在具体运行过程中，选用分散式控制系统进行控制，实现系统的集中控制。当整个设备无法实际运行时，控制系统会检测故障问题，进行自动切断运行电源，保证设备运行安全性提升。这就需要一整套技术进行实际操作与控制，实现控制过程完整性，提升生产效率性[2]。

电气自动化控制技术具有保护作用

电气设备在企业实际生产过程中，会存在相应故障发生的可能性。如电路实际运行电流超过电路最大限制，会导致系统运行出现问题，致使故障发生。这就需要安全措施进行保护，实现具体问题应对策略制定，实现自动化控制技术对设备运行问题进行解决。同时需要针对系统实际运行过程中，出现的具体问题进行实际分析，通过电气自动化控制系统自动控制进行实际调整或者更换，保证电气系统运行安全[3]。

电气自动化控制技术监督功能

电气自动化控制技术在实际使用中，内部电流无法用肉眼观察。并且系统实际运行过程中内部是否有电流通过，也需要进行实际信号以及指示灯的设定。在整个监督系统下，进行电气自动化控制系统下指示灯的设计，能够实现故障问题及时预警。同时，应该严格管理与控制电气自动化控制系统设备安全性，控制故障发生。这样系统设计，能够有效减少设备故障发生频率，利用电气设备维护质量问题实现效率的提升。

电气自动化控制技术测量功能

保证企业生产质量以及实现高效生产，需要对于设备整个运行过程进行实时监控，保证设备运行安全性，随时对设备进行实际观察，检查运行过程中可能出现的问题。电气自动化控制技术的使用，能够及时通过相应数据测量参数分析具体故障原因，并制定良好的控制方式，实现设备运行稳定性的提升[4]。

2. 电气自动化控制技术设计理念

电气自动化控制技术具体设计方式分为三种，分别为集中控制、远程控制以及现场总线控制方式。

集中控制

集中控制是整个自动化控制系统当中的重要方式，其在实际控制过程中，主要优点：处理过程中由中央处理机进行集中处理，实际设计过程相对简单，并且具体保护措施设定过程中要求较低，设备运行以及维护过程相对便捷；主要弊端：由于所有信息处理过程由中央控制系统进行集中处理，处理器工作量巨大，导致处理器运行压力增加，导致处理速度缓慢，生产投资加大。同时，在进行长距离电缆干扰也会影响系统安全性，错误操作机率提升。   远程控制

远程控制系统在电气自动化控制技术当中有所应用，优点：远程控制实际组态灵活，并且节省电缆，节约成本，并且在实际使用过程中具有材料靠抗性较高等特点。弊端：由于远程控制电气设备实际通讯量较大，使得现场总线实际使用过程中处理速度缓慢。远程控制系统在设定过程中只能够满足电气设备系统需求，不能够在大型电气自动化系统当中进行实际应用，导致应用范围降低。

现场总线控制

以太网技术以及现场总线技术的应用，对于电气设备的发展具有重要意义，实现智能化电气自动化设备可持续发展。现场总线控制方式能够针对电气设备当中具体问题进行实际分析，实现现场总线设备有效控制，其在实际应用当中具备以上控制方式的所有优点。并且节省变速器、隔离设备以及I/O卡件等等。并且智能设备在实际安装当中具有较好效果，实现安装与维护工作量成本较低。由于整个系统各项功能装置具备安全性，不会出现设备运行与信息处理过程中设备瘫痪状态出现，实现电气自动化控制技术的有效发展。

四、建筑电气自动化控制的发展方向

随着科技的不断发展，建筑电气自动化控制水平也得到了较快的发展，自动化控制也成为了建筑电气自动化控制发展的必然趋势。在Windows平台越来越普及的背景下，可以很好的将网络技术与其电气技术结合起来，这有利于促进建筑工程电气自动化的良好发展。计算机技术以及网络技术在各个领域中运用得越来越广，建筑电气自动化控制已经成了市场发展的必然趋势。 另外，实现IT平台与自动化相结合也是顺应电子商务发展的趋势。随着网络技术的发展和多媒体技术的不断普及，自动化控制技术在未来的发展中有着十分广阔的前景。从建筑电气自动化控制的发展现状来看，自动化控制技术将应用于多个领域中。此外，相关科研人员要根据实际情况对电气自动化控制系统不断的改进，使之更好的适应社会发展的需要，在提高生产率的同时还要降低生产成本，从而有效扩大产品的市场占有率。

结束语：

由于自动化控制技术在实际应用的过程中，容易受到各方面因素的影响，而出现许多问题，因此我们就要采用合理有效的解决措施，来确保电气自动化控制系统的正常运行。随着社会的不断发展，电气自动化控制技术也已经广泛的被人们应用到各个领域当中，这虽然有效的促进了我国国民经济的增长，但大大的降低了工作人员的劳动强度。

参考文献；

【1】申凌云，何俊正. 基于PID控制的煤气鼓风机变频调速系统[J].{H}电机与控制应用，2009.

【2】温为生. 浅谈电气自动化系统的应用及发展趋势[J].建材与装饰，2011.

【3】 刘祖茂. 两种电气控制技术在电厂中的应用与分析[J].机电工程技术，2006.