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新聞動(dòng)態(tài)導航圖

智能制造系統的靈魂——智能“神經(jīng)系統”

2019-04-294236

智能制造是通過(guò)新一代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)軟件及現代管理思想在制造企業(yè)全領(lǐng)域、全流程的系統應用而產(chǎn)生的一種全新的生產(chǎn)方式。搭建智能制造系統即是將這種生產(chǎn)方式應用至制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中,使企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等方面變得更加“聰明”,實(shí)現制造智能化的過(guò)程。

智能制造系統=智能“神經(jīng)系統”+自動(dòng)化設備

我們可以把搭建智能制造系統理解為企業(yè)在引入數控機床、工業(yè)機器人等生產(chǎn)設備并實(shí)現生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎上,再配備一套精密的智能“神經(jīng)系統”。所謂的智能“神經(jīng)系統”,是以實(shí)現數據縱向集成的ERP(企業(yè)資源計劃系統)、MES(生產(chǎn)過(guò)程執行系統)等管理軟件組成中樞神經(jīng),以傳感器、嵌入式芯片、RFID標簽、條碼等組件為神經(jīng)元,以PLC(可編程邏輯控制器)為鏈接控制神經(jīng)元的突觸,以現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)、NB-IoT等通信技術(shù)為神經(jīng)纖維的一整套完整的數據采集、流轉、分析系統。企業(yè)能夠借助智能“神經(jīng)系統”感知環(huán)境、獲取信息、傳遞指令,以此實(shí)現科學(xué)決策、智能設計、合理排產(chǎn),提升設備使用率,監控設備狀態(tài),指導設備運行,讓自動(dòng)化生產(chǎn)設備如臂使指。

智能“神經(jīng)系統”之中樞神經(jīng)——ERP+MES

如以人類(lèi)神經(jīng)系統與智能“神經(jīng)系統”進(jìn)行類(lèi)比,我們可把ERP看做腦部、MES則作為脊髓,兩者共同組成智能制造系統的中樞神經(jīng)。

ERP是企業(yè)最頂端的資源管理系統,強調對企業(yè)管理的事前控制能力,它的核心功能是管理企業(yè)現有資源并對其合理調配和準確利用,為企業(yè)提供決策支持;MES是面向車(chē)間層的管理信息系統,主要負責生產(chǎn)管理和調度執行,能夠解決工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的“黑匣子”問(wèn)題,實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的可視化和可控化。ERP與MES兩大系統在制造業(yè)企業(yè)信息系統中處于絕對核心的“C位”,但兩者也都存在著(zhù)比較明顯的局限性。ERP長(cháng)于計劃調度,但它并不能起到定位生產(chǎn)瓶頸、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等作用;MES側重于生產(chǎn)執行,而財務(wù)、銷(xiāo)售等業(yè)務(wù)不在其監控范疇。

企業(yè)要搭建一套健康的智能“神經(jīng)系統”,ERP與MES就如同“任督二脈”一般,必須要將兩者打通,構成計劃、控制、反饋、調整的完整系統,通過(guò)統一接口進(jìn)行計劃、命令的傳遞和實(shí)績(jì)的接收,使生產(chǎn)計劃、控制指令、實(shí)時(shí)信息在整個(gè)ERP系統、MES系統、過(guò)程控制系統、自動(dòng)化體系中透明、及時(shí)、順暢地交互傳遞并逐步實(shí)現生產(chǎn)全過(guò)程數字化。

智能“神經(jīng)系統”之神經(jīng)突觸——PLC

PLC即可編程邏輯控制器,主要由CPU、存儲器、輸入/輸出單元、外設I/O接口、通信接口及電源共同組成,根據實(shí)際控制對象的需要配備編程器、打印機等外部設備,具備邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計數等功能,能夠完成對各類(lèi)機械電子裝置的控制任務(wù)。

在智能制造系統中,PLC不僅是機械裝備和生產(chǎn)線(xiàn)的控制器,還是制造信息的采集器和轉發(fā)器,類(lèi)似于神經(jīng)系統中的“突觸”,一方面收集、讀取設備狀態(tài)數據并反饋給上位機(SCADA/DCS系統或MES系統),另一方面接收并執行上位機發(fā)出的指令,直接控制現場(chǎng)層的生產(chǎn)設備。

智能“神經(jīng)系統”之神經(jīng)元——傳感器與RFID標簽

神經(jīng)元是神經(jīng)系統的基本組成單位,在智能“神經(jīng)系統”中,擔任此角色的就是與物料、在制品、生產(chǎn)設備、現場(chǎng)環(huán)境等物理界面直接相連的傳感器、RFID標簽、條碼等組件。傳感器與RFID標簽組成了智能制造系統感知物理世界的最前端數據源。

傳感器能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,傳感器使智能制造系統有了觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)等感官。

RFID標簽具有讀取快捷、批量識別、實(shí)時(shí)通信、重復使用、標簽可動(dòng)態(tài)更改等優(yōu)秀品質(zhì),與智能制造的需求極為契合。通過(guò)射頻識別技術(shù),企業(yè)可以將物料、刀具、在制品、成品等一切附有RFID標簽的物理實(shí)體納入監測范圍,幫助企業(yè)實(shí)現減少短貨現象、快速準確獲得物流信息等目標。

智能“神經(jīng)系統”之神經(jīng)纖維——工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )

企業(yè)在日常經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,研發(fā)、計劃、生產(chǎn)、工藝、物流、倉儲、檢測等各個(gè)環(huán)節都會(huì )產(chǎn)生大量數據,要讓海量數據在智能“神經(jīng)系統”內順暢流轉,就要綜合利用現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò )、TSN、NB-IoT等各類(lèi)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )建立一套健全的神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò )。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )總體上可以分為有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。

有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )主要包括現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò )、TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò ))等,現階段工業(yè)現場(chǎng)設備數據采集主要采用有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù),以保證信息實(shí)時(shí)采集和上傳,對生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監控的需求。

無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)正逐步向工業(yè)數據采集領(lǐng)域滲透,是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的重要補充,主要包括短距離通信技術(shù)(RFID、Zigbee、WIFI等),用于車(chē)間或工廠(chǎng)內的傳感數據讀取、物品及資產(chǎn)管理、AGV等無(wú)線(xiàn)設備的網(wǎng)絡(luò )連接;專(zhuān)用工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)(WIA-PA/FA、WirelessHART、ISA100.11a等);以及蜂窩無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)(4G/5G、NB-IoT)等,用于工廠(chǎng)外智能產(chǎn)品、大型遠距離移動(dòng)設備、手持終端等的網(wǎng)絡(luò )連接。

智能“神經(jīng)系統”是智能制造系統架構最為重要的中軸線(xiàn)

完整的智能“神經(jīng)系統”在智能制造中發(fā)揮著(zhù)極為重要的作用,制造業(yè)企業(yè)的布置工作計劃→發(fā)布工作指令→執行生產(chǎn)任務(wù)→監測生產(chǎn)設備→上傳現場(chǎng)數據→預處理現場(chǎng)數據并繼續上報→反饋總體生產(chǎn)情況→調整工作計劃等一系列生產(chǎn)流程均由智能“神經(jīng)系統”負責發(fā)布指令、收集信息、處理數據、傳輸數據。智能“神經(jīng)系統”是智能制造系統的中軸線(xiàn),是智能制造系統運轉的核心,也是智能制造系統的靈魂所在。

文章來(lái)源:信息化和軟件服務(wù)網(wǎng)


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