关键词：智能制造；物联网；顶层规划；设计
Research on the planning and design of factory intelligent manufacturing and Internet of things system
Lv Shao Yu Liu Kang Song Shuai
HYCET Transmission Technology Hebei Co.,Ltd
Abstract: the top-level planning and design of the intelligent manufacturing system and the Internet of things system in the plant engineering design stage can make a practical implementation plan for the construction of the new intelligent manufacturing mode plant, and form a construction plan of overall planning, step-by-step implementation and orderly promotion, so as to improve the use efficiency after the completion of the plant and reduce the waste in the construction process.
Key words: intelligent manufacturing; Internet of things; top level planning; design
随着“中国制造2025”和“工业4.0”理念在制造业领域的不断深化，通过信息技术和制造技术的深度融合，搭建系统的软硬件平台，结合企业的运营、研发、生产特点，推进智能化生产单元建设、实现工厂万物互联，打造智能制造新模式工厂已成为当前工厂建设中的首要任务。在工厂工程设计阶段进行智能制造体系和物联网系统的顶层规划，加入互联网和智能制造技术，更好地实现机器人、生产线和用户3方面的交流，进行业务数据的集成共享，全面建成智能制造新模式工厂，正逐步成为当前工厂工程设计的必要内容。
1设计原则
工厂智能制造体系及物联网系统的顶层规划设计一般按照整体规划、分步实施、有序推进的设计思路进
行，应遵循以下原则。
1.1系统适用性
以工厂产品的研发、制造、试验和维保等特征作为设计输入条件，充分体现工厂的生产特点进行个性化设计。整个系统覆盖产品的全生命周期的各环节，通过定制算法挖掘工厂各运营环节所需的核心数据，保证系统在各层级快速、稳定、高效的运行，为各层级使用者提供可靠的数据，支撑全工厂的数字化与智能化运作。
1.2自主可控性
在制造设备、试验设备、网络设备、终端设备、软件系统等5个方面进行设备选型时，选择具有自主知识产权的控制系统为主，定制标准企业数据接口和生产标识体系；国外引进的成套设备，采用协议转换技术对输入输出数据按标准企业数据格式进行重新编码后应用，确保信息的安全可靠、生产系统的自主可控。
1.3技术先进性
在确保技术成熟可靠的基础上，采用最先进的基于模型的企业（MBE）、信息物理系统（CPS）、窄带物联网（NB-IOT）、工业大数据、云平台等技术，实现企业智能制造体系和物联网系统的构建，提高系统的运行效率，降低投入成本。
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1.4持续扩展性
定制企业标准的数据接口和系统界面，服务器通过虚拟化技术实现增量式扩展的能力，所有设备与终端均预留通讯模块，选用的系统软件要充分考虑开放性、定制化和可扩展性，网络系统预留足够的冗余带宽，保证智能制造体系后期新增系统、设备和终端的需求。
2智能工厂中的工业物联网
2.1工业物联网的体系结构
现场设备在工业生产的底端，借助现场总控网络，对工业环境中数据进行感知并且完成命令下发，工业物联网中的传感器网络用灵活组网以及通信优势，与总线网络是共存的，在工业控制中可以发挥出不可忽视的作用。与以往的物联网不同，工业物联网中加入工业企业的各类服务器以及系统，一方面可以对实时性的控制命令进行快速地决策，另一方面可以借助数据库将底端数据传输到应用层。数据的处理要借助互联网进行传动。
2.2智能制造对工业物联网的要求
在智能工厂中诸多的终端设备，比如移动机器人，就是有一定随机移动能力的设备，虽然是在工程中的固定设备，也是在一个时段中产生不同的加工情况。这些设备的信道环境以及业务模式，是随着节点的运动发生改变的。[2]在智能工程中传感器网络是非常复杂的，其中有大量的节点存在，对不同参数进行适当的收集，将信息依据重要性分成不同优先级，工业数据的传输需要一定的可靠性以及实时性，现场设备的数据监测实效性则是在1S以上。另外是成千上万在工业物联网中分布的传感器，时刻产生着大量的数据，工业物联网的处理任务就是将信息收集，然后是借助数据挖掘等先进的技术，在其中提取到有效的信息。
3智能制造环境下工业物联网的核心问题
3.1全互联制造网络
工业物联网的建设目标就是互通互联，为了达到智能制造的目的，网络需要对不同的设备实现互联互通，如今缺乏标准化的操作信息交换协议。在工业物联网中收集到的信息往往是鼓励的以及封闭的，这对工业物联网大范围应用是有一定影响的。因此要找到合适的解决方案，对多源异构数据进行融合。初期数据的融合是针对传感器，解决的是异构传感器的互联。
3.2工业无线通信
工业领域的无线通信，需要部署灵活，成本低廉，便于进行维护以及维修。无线通信为诸多的智能设备以及自动化设备提供无线链接以及网络拓扑结构，在一定的条件下无线通信可以弥补有线网络的不足。在工业中的无线通信，如今来看有针对蓝牙技术的，设计出链路负载调整算法，让通信的质量的测定了改善。也有人提出了基于WiFi的监测技术，通过WiFi来实现无线传感器与分析终端之间的相互连接。
3.3工业物联网中数据处理
在智能工程中，底端设备是数据的主要来源，时刻产生大量的感知数据，这些数据的数量大，还是从不同的设备中产生的，在网络传输的条件以及现实环境下，受到硬件以及工艺等因素的影响，让不同的设备数据得到有效的处理，找到工业物联网的指导信息，
3.4工业网络的安全性
工业物联网是现阶段智能工厂建设的重要内容，工业物联网的信息安全是至关重要的，涉及到数据的感知层，应用层以及传输层的信息安全。其中工业物联网中数据主要是源自于感知层，安全性主要是涉及到数据的完整性以及保密性，对于硬件上的一些漏洞，是要坚决避免的，在传输层中信息海量的，身份认证、密钥协议、机密性等诸多的方面都是影响到工业物联网的数据安全性。
4结论
总之，工业化发展在现阶段已经进入到新的时期，工业物联网成为工业发展的一种趋势，也是智能工厂中的重要部分。工业物联网可以解决设备的互联互通问题，在设备的监控以及自动化操作方面，工业物联网起到非常重要的作用，也是让工业生产的整体水平实现了提升。
参考文献：
[1]乔宇.共创物联世界?洞见智能未来——访研华（中國）有限公司工业物联网事业群中国区总经理蔡奇男先生[J].电气时代，2018（10）：8-10.
[2]罗克韦尔.自动化利用工业物联网技术将制造决策时间从数小时缩短至几毫秒[J].智慧工厂，2017（10）：10.
[3]特约记者.基于工业物联网的智能制造技术体系——访中科院沈阳自动化研究所刘意杨副研究员[J].中国仪器仪表，2016（10）：33-34.
论文作者:吕少瑜 刘康 宋帅
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月4 期
论文发表时间:2020/4/23
标签：工业论文; 智能论文; 数据论文; 工厂论文; 系统论文; 设备论文; 互联论文; 《工程管理前沿》2020年2月4 期论文;