智慧工廠解決方案

一、方案概述

一）、項目背景

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)進行重構(gòu)和升級，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，推動著我國工業(yè)制造的發(fā)展和升級。

智慧工廠是通過數(shù)字化、自動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，各種先進的技術(shù)和系統(tǒng)被應(yīng)用于生產(chǎn)流程的各個環(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

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)有云平臺解決方案對工廠高帶寬、低時延類應(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)測管理平臺連接互通，實現(xiàn)對工廠生產(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)用價值。幫助管理人員直觀便捷掌控工廠整體運行狀態(tài)，減輕工作壓力，提升工作效率，降低管理成本。

針對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現(xiàn)分散的視頻與三維場景的虛實融合應(yīng)用。通過工廠現(xiàn)場不同的點位安裝監(jiān)控攝像頭，現(xiàn)場視頻圖像通過宜聯(lián)IOT中繼寶盒傳輸?shù)街腔酃S生成運營管理平臺，工廠管理人員可實時了解工廠生產(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)來進行精細化建模，打造整個廠區(qū)環(huán)境，從園區(qū)、車間、生產(chǎn)流水線、設(shè)備的逐級可視，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)整個工廠環(huán)境。

按照從原料入廠到成品出倉(含檢驗)的實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)備動作、物料流向、生產(chǎn)流程流暢程度等，對接工藝流程系統(tǒng)，基于3D場景實時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，提高實際生產(chǎn)線工作效率。

2、倉儲管理可視化

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)，實現(xiàn)倉儲的庫區(qū)、倉庫、貨架、設(shè)備等的逐級可視以倉儲監(jiān)控為重點，集成視頻監(jiān)控、出入庫、庫存盤點、告警等各種管理系統(tǒng)，構(gòu)建倉儲管理的監(jiān)控、預(yù)警、診斷、分析一體化的3D可視化平臺。

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等多種自動化工業(yè)設(shè)備聯(lián)機，對車間的生產(chǎn)設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析、處理，達到工廠生產(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)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)把這些生產(chǎn)設(shè)備和傳感器實時采集數(shù)據(jù)推送到工廠生產(chǎn)運營管理平臺進行監(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)向接入設(shè)備發(fā)送調(diào)度運行指令，從而實現(xiàn)工廠生產(chǎn)的自動化、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)運營平臺分析處理，適時優(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)，支持主動與被動等多種巡檢方式，管理者可實時查看當(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，或利用機器人技術(shù)模擬完成虛擬巡檢，大大提升實施效率和后期可維護性。

3、生產(chǎn)、設(shè)備監(jiān)測預(yù)警

基于實時設(shè)備生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)、各數(shù)據(jù)點位采集監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時分析處理，通過智能化的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，提前進行設(shè)備預(yù)警、故障預(yù)警、生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警和處理，避免停機和生產(chǎn)中斷的發(fā)生，提升設(shè)備運行效率，減少維護成本和提高生產(chǎn)效率。

通過對設(shè)備運行健康度指標(biāo)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析，及時對設(shè)備維護保養(yǎng)，提升生產(chǎn)設(shè)備運行質(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)備的實時狀況對設(shè)備運行和管理情況數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，形成設(shè)備運行情況統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、設(shè)備運維知識庫，為合理安排設(shè)備運行維護，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、燃氣監(jiān)測點監(jiān)測設(shè)備和傳感設(shè)備接入宜聯(lián)IOT中繼寶盒(平臺)，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)控平臺處理，通過監(jiān)測火災(zāi)報警點設(shè)備，監(jiān)測點設(shè)備狀態(tài)，報管類別，歷史報警信息.通過對相關(guān)場所煙霧、聲光、電、水、燃氣泄漏等進行檢測報警和處理，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。無線對講等，并獲取實時狀態(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)對效果，保障廠區(qū)生產(chǎn)安全。

三、方案價值

1）.穩(wěn)定生產(chǎn) ：

通過數(shù)據(jù)計算及后臺控制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)穩(wěn)定的生產(chǎn)。

2）.降低成本 ：

通過自動化和智能化的管理也減少了人工干預(yù)的需求，進一步降低了運營成本。

4）.提高生產(chǎn)效率 ：

通過智能化的管理，能夠?qū)崟r生產(chǎn)線的環(huán)境參數(shù)，及時調(diào)整設(shè)備運行狀態(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：

實現(xiàn)設(shè)備間高效信息互聯(lián)，及時掌握生產(chǎn)運行情況，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境與信息系統(tǒng)無縫對接。

6）.集成化

建設(shè)企業(yè)信息集成平臺，實現(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)過程的實時數(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)過程實時受控，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控;同時可實現(xiàn)數(shù)據(jù)大屏，對異常問題及時預(yù)警，管理員第一時間發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整生產(chǎn)計劃，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)計算在設(shè)備邊緣，使得終端設(shè)備與平臺之間的數(shù)據(jù)交互更高效，數(shù)據(jù)傳輸高速度、超低時延。避免設(shè)備處理運算依賴外部網(wǎng)絡(luò)云計算平臺，即使設(shè)備出現(xiàn)故障，影響也是局部單點，處理恢復(fù)容易。

8）.高效安全

為遠端平臺提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)接入，使得終端設(shè)備與平臺之間的數(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、易實施

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

10）.遠程運維

支持安全連接，實現(xiàn)遠程穿透運維；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