智慧工厂蓝图(信息化篇)

智慧工厂蓝图（信息化篇）一概述：智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，是在数字化工厂的基础上利用物联网技术和设备监控技术加强对信息的管理和服务；达到对产销流程的清楚掌握、提高对生产过程的可控性、减少对生产线人工的干预、达到即时正确地采集生产线数据以及合理的编排生产计划与生产进度的控制。

加上采用绿色智能系统等新兴技术，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。

目前工厂的很多设备独立运行并不相连，设备运行状态、生产周期数据无法流动导致形成信息孤岛，无法对数据进行系统的分析和优化。

借助物联网技术实现对人员（权限管理）、机器（监控设备）、物（数据采集）、生产环境（监测和能耗）的互联互通链接和智慧管理；在智慧工厂的建设中结合物联网技术，可以有效的降低生产成本、节能降耗、优化工艺流程，是由制造向智造的必然选择。

二主要特征：1.设备互联。

能够实现设备与设备互联（M2M），通过与设备控制系统集成，以及外接传感器等方式，由SCAD（A 数据采集与监控系统）实时采集设备的状态，生产完工的信息、质量信息，并通过应用RFID（无线射频技术）、条码（一维和二维）等技术，实现生产过程的可追溯。

2.广泛应用工业软件。

广泛应用MES（制造执行系统）、APS（先进生产排程）、能源管理、质量管理等工业软件，实现生产现场的可视化和透明化。

在新建工厂时，可以通过数字化工厂仿真软件，进行设备和产线布局、工厂物流、人机工程等仿真，确保工厂结构合理。

在推进数字化转型的过程中，必须确保工厂的数据安全和设备和自动化系统安全。

在通过专业检测设备检出次品时，不仅要能够自动与合格品分流，而且能够通过SPC（统计过程控制）等软件，分析出现质量问题的原因。

3.充分结合精益生产理念。

充分体现工业工程和精益生产的理念，能够实现按订单驱动，拉动式生产，尽量减少在制品库存，消除浪费。

推进智慧工厂建设要充分结合企业产品和工艺特点。

在研发阶段也需要大力推进标准化、模块化和系列化，奠定推进精益生产的基础。

4.实现柔性自动化。

结合企业的产品和生产特点，持续提升生产、检测和工厂物流的自动化程度。

产品品种少、生产批量大的企业可以实现高度自动化，乃至建立黑灯工厂；小批量、多品种的企业则应当注重少人化、人机结合，不要盲目推进自动化，应当特别注重建立智能制造单元。

工厂的自动化生产线和装配线应当适当考虑冗余，避免由于关键设备故障而停线；同时，应当充分考虑如何快速换模，能够适应多品种的混线生产。

物流自动化对于实现智慧工厂至关重要，企业可以通过AGV、行架式机械手、悬挂式输送链等物流设备实现工序之间的物料传递，并配置物料超市，尽量将物料配送到线边。

质量检测的自动化也非常重要，机器视觉在智慧工厂的应用将会越来越广泛。

此外，还需要仔细考虑如何使用助力设备，减轻工人劳动强度。

5.注重环境友好，实现绿色制造。

能够及时采集设备和产线的能源消耗，实现能源高效利用。

在危险和存在污染的环节，优先用机器人替代人工，能够实现废料的回收和再利用。

6.可以实现实时洞察。

从生产排产指令的下达到完工信息的反馈，实现闭环。

通过建立生产指挥系统，实时洞察工厂的生产、质量、能耗和设备状态信息，避免非计划性停机。

通过建立工厂的Digital Twin（数字映射），方便地洞察生产现场的状态，辅助各级管理人员做出正确决策。

三. 智慧工厂的建设设备智能化与信息化系统集成化是企业智能化的基础，网络基础建设是信息化系统集成与设备智能化的基础；建设快速、安全、简单、易维护的网络环境是智慧工厂必备的条件。

1.网络基础建设1.1 综合布线按标准的、统一的和简单的结构化方式编制和布置各种建筑物（或建筑群）内各种系统的通信线路，包括网络系统、电话系统、监控系统、电源系统和照明系统等。

因此，综合布线系统是一种标准通用的信息传输系统。

综合布线是智慧工厂建设基础设施,是将所有语音、数据等系统进行统一的规划设计的结构化布线方式，用来支持语音、视频、数据、图文、多媒体等综合应用。

详情如下图：网络建设拓扑图）1.2 无线认证覆盖智慧工厂需要稳定的无线流量、可靠的安全策略、可视化集中管控、移动APP 运维，去支持物联网扩展，实时监测、自动调控办公室温度、湿度、光照等环境因素，助力企业打造舒适的智慧办公环境，能方便及时地掌握诸如网络拓扑结构、网络性能统计、网络故障等信息；可以实现移动管理整个厂区网络，随时随地网络运维。

统一管理全区的无线AP 、楼层交换机、IoT 传感器等，实现万物互联；中心控制器集无线AC 、身份认证、大数据收集分析、上网行为管理和审计、无线有线运维、物联网平台于一体；员工办公、访客网络和无线生产实现三网安全隔离，确保网络安全性；无线生产网采用同频组网技术，接入无线扫码枪、无线摄像头、移动叉车、AGV 无人搬运车等，不允许其他终端接入，保证生产网络的正常运行；员工办公和访客移动终端使用不同的SSID ，内部员工通过账号密码接入无线网络，PDA等办公移动终端使用PSK+MAC 地址白名单接入网络，保证只允许受信任的终端接入。

详情如下图无线AP 网络拓扑图）1.3.RFID射频覆盖：FRID 中文名射频识别技术:是一种利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的自动识别技术技术。

它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID 是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，用在智慧工厂流水线上物流跟踪、立体仓库的物料快速识别等。

详情如下图RFID无线射频拓扑图）1.4 广播系统：智慧工厂主要分为生产车间、办公区、员工生活区、户外活动区等部分。

其中办公区的空间为最小，同时受外界声音对广播的干扰小，主要播放背景音乐和部分通知；员工生活区，休息或作息时人员密集的地方，主要是播放背景音乐和通知等；生产车间，是最主要和最重要的工作场所，空间相对比较大，外界的声音对广播的干扰比较大，适合工厂的通知和部门主管的指示播放；户外活动区，空间是最大，多数为流动人群，主要是播放背景音乐和一些工作的信息、通知等。

详情如下图1.5.智能中心机房建设计算机网络技术的普及和发展，计算机系统的数量与日俱增，其配套的设备也逐渐增多，计算机机房信息中心已经成为企业的重要组成部分，机房的动力设备（市电、配电、UPS 等）、环境设备（空调、新风机、消防等）时刻为机房提供稳定正常的运行环境。

一旦机房动环设备出现问题，就会立刻影响到计算机机房信息中心系统的运行，对其数据传输、存储及系统运行可靠性造成威胁。

所以，对机房进行实时监控、集中监控，实现智能感知、独立运行、数图融合、远程运维，建设一个涵盖动力、环境、视频、安防、消防、能耗管理于一体的整体系统，实现实时监控、事前预警、事中报警、事后取证的安全管理模式，智慧机房就是在这样的环境下诞生的。

详情如下图2.大数据库与云计算数据库是信息化系统建设的基石，每个信息化系统都有一个数据库存储、查阅信息，大中心数据库的出现是为了将分散的信息化系统的数据库集成整合在一个性能强大的数据库中。

云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。

典型的云计算提供商往往提供通用的网络业务应用，可以通过浏览器等软件或者其他Web 服务来访问，而软件和数据都存储在服务器上。

云计算服务通常提供通用的通过浏览器访问的在线商业应用，软件和数据可存储在数据中心。

大数据是云计算非常重要的应用场景，云计算则为大数据的处理和数据挖掘提供最佳的技术解决方案。

3.信息化系统建设3.1外围系统建设3.1.1.智慧一卡通系统智慧一卡通系统是集RFID射频技术、智能卡应用技术、计算机网络技术、自动控制技术于一体，通过一张卡实现多种不同功能的智能管理。

一张卡上通行很多的设备，而不是不同功能有不同的卡，不同的卡在不同的设备上使用。

多种不同的智慧设备都连在中心大数据库下，通过先进的计算机网络技术、通信技术、智能卡技术以及生物识别技术，为一卡通应用领域提供现代化的管理手段，为用户提供方便、快捷和安全的服务，集成了考勤、门禁、消费等系统模块。

流程图如下3.1.2.智能访客管理系统智能访客系统是以物联网、射频识别、AI 人工智能等为核心技术的综合性访客管理平。

可以实现访客线上/线下的预约，访客登记过程中的自动化与身份验证，还可以对访客进入办公区域后的出入权限控制、实时位置定位追踪、视频联动、电子围栏报警，以及访客资料管理，如VIP/黑名单等管理，从而实现访客自动化、可追溯、可视化、智能化的全流程管理模式。

智能访客管理系统流程图3.1.3智慧车辆管理系统：智慧车辆管理系统：采用FRID射频识别技术,每部车辆上预先在系统注册的FRID 感应卡，或者通过车牌识别系统，以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一的车牌号码。

然后远距离读卡器通过485 接口或者RS232或者以太网或者USB 等通信方式将卡信号发给通道控制器或者直接传输给电脑。

通道控制器或电脑通过中心大数据库中数据，判断卡片或车牌的正确性,如果正确, 则控制器上的继电器动作,驱动道闸开启,允许车辆出入,否则不予放行。

流程图如下智慧车辆管理系统网络拓扑图3.1.4智慧工厂安防监控系统：3.1.4.1智慧工厂安防监控系统是在IOT 飞速发展的今天“人防与技防相结合”、“预防为主” 的安全文明生产指导方针深入贯彻到工厂企业，安全文明的生产环境是工厂企业的基本要求。

不管是国有企业、私有企业还是股份制企业都把安全文明生产作为管理的首要任务。

严峻的社会治安形势，对安全文明生产带来了巨大的影响，工厂内不文明生产行为、打架斗殴行为、盗窃破坏行为、消极怠工行为时有发生。

这些负面影响直接关系着工厂企业的生存和发展，如何解决在当前各个工厂企业的现存的问题，除了建立全面的科学的有效的管理制度和激励机制外，还必须建设满足防范功能及可靠性需求的安全文明厂区安防集成管理系统。

智慧工厂安防监控系统网络图3.1.4.2电子围栏系统电子围栏又称周界防盗报警系统是由电子围栏主机和前端探测围栏组成。

电子围栏主机是产生和接收高压脉冲信号，并在前端探测围栏处于触网、短路、断路状态时能产生报警信号，并把入侵信号发送到安全报警中心；前端探测围栏由杆及金属导线等构件组成的有形周界。