工業(yè)的發(fā)展相繼從蒸汽時代、電氣時代、信息時代走過，全球化明確分工加速生產(chǎn)要素的流動和配置，市場風(fēng)向變化和產(chǎn)品個性化的需求對的智能化制造和柔性化生產(chǎn)提出前新的要求，全球進(jìn)入空前的創(chuàng)新密集和產(chǎn)業(yè)變革時代。工業(yè)4.0時代的開啟是以物聯(lián)網(wǎng)和智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)革命。

德國提出了工業(yè)4.0的概念，美國針對制造業(yè)退出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似的概念，中國制造2025也在工業(yè)4.0時代應(yīng)運(yùn)而生。對于這些概念，主要特征都是智能和物聯(lián)，而主旨都在于實現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，提高資源利用率和生產(chǎn)靈活性、增強(qiáng)客戶與商業(yè)伙伴之間的信息連接，并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價值。

“工業(yè)4.0”是一個宏大的愿景，但又是一個簡單的概念：把大量的有關(guān)人、IT系統(tǒng)、自動化原件和機(jī)器的信息融入到虛擬網(wǎng)絡(luò)——實體物理系統(tǒng)中，并利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務(wù)，其本質(zhì)即為“融合”。在制造系統(tǒng)中，工廠現(xiàn)場設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合，并傳到云端進(jìn)行存儲、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)、協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)營。
乾元坤和通過對工業(yè)4.0的深度解讀，建立一種人——技術(shù)互動的嶄新模式，即機(jī)器適應(yīng)人的需求。MES制造執(zhí)行系統(tǒng)具有多通道用戶界面的智能工業(yè)輔助系統(tǒng)，能將數(shù)字和模擬環(huán)境直接搬到生產(chǎn)車間，從局部的機(jī)器智能發(fā)展到全廠智能，實現(xiàn)生產(chǎn)車間的數(shù)字化信息采集、分析與管理的功能。MES制造執(zhí)行系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間的業(yè)務(wù)流程上實現(xiàn)縱向網(wǎng)絡(luò)連接，在分散的價值網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)橫向連接，并可進(jìn)行實時管理——從下訂單開始，直到外運(yùn)物流。這一理念將零散的信息、通訊、虛擬等技術(shù)整合，通過數(shù)據(jù)可視化和共享互聯(lián)，打通企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)與客戶管理、供應(yīng)鏈和能耗管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)從底層控制級、中層產(chǎn)線級，到上層企業(yè)級的整體優(yōu)化，最終幫助制造業(yè)實現(xiàn)更短的上市時間、更高的生產(chǎn)靈活性和資產(chǎn)利用率、更低的擁有成本和更可控的企業(yè)風(fēng)險。

工業(yè)4.0的基礎(chǔ)是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化。工業(yè)4.0時代的工業(yè)自動化，是MES系統(tǒng)將在原有自動化技術(shù)和架構(gòu)下，實現(xiàn)集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，讓設(shè)備從傳感器到因特網(wǎng)的通訊能夠無縫對接，從而建立一個高度靈活的、個性化和數(shù)字化、融合了產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式下，生產(chǎn)自動化技術(shù)可通過自我診斷、自我修正和各種功能軟件讓設(shè)備更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。MES系統(tǒng)要求自動化設(shè)備的通訊功能和集成能力更強(qiáng)，而自動化軟件則需具備更強(qiáng)大的分析處理及與企業(yè)其他軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享能力。

在MES制造智能系統(tǒng)中，統(tǒng)一的控制平臺，順暢的通訊網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。而要實現(xiàn)工業(yè)4.0，智能制造在四個層面上進(jìn)行改進(jìn)：

智能制造系統(tǒng)內(nèi)部的橫向連接。通過全集成自動化、集成架構(gòu)等統(tǒng)一平臺將控制、驅(qū)動、低壓配電等系統(tǒng)深度集成，在單一的編程環(huán)境中為可擴(kuò)展運(yùn)動和機(jī)器控制提供集成的平臺。這種集成可減少需要儲存的備件數(shù)量，而控制平臺的開放性則可確保與第三方組件輕松集成。此外，在每臺機(jī)器上使用的可視化及信息軟件需實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化處理方式。

與下層現(xiàn)場傳感和數(shù)據(jù)采集層及上層企業(yè)管理系統(tǒng)的縱向連接。從機(jī)器運(yùn)行和能源使用到變量處理和材料使用，在生產(chǎn)過程的每個環(huán)節(jié)中，控制器、傳感器及其它設(shè)備均會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。來自生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)在幾年之內(nèi)就會在數(shù)量上超過公司產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。即便是現(xiàn)在，也有大量的此類數(shù)據(jù)正在通過現(xiàn)場的PLC進(jìn)行分析。當(dāng)務(wù)之急乃是將所有來自各工廠運(yùn)行系統(tǒng)不斷劇增的數(shù)據(jù)與來自業(yè)務(wù)應(yīng)用的信息相結(jié)合，從而打造運(yùn)營智能，尤其是遠(yuǎn)程維護(hù)解決方案和基于云技術(shù)的服務(wù)，以應(yīng)對持續(xù)增加的圍繞數(shù)據(jù)分析的服務(wù)需求。如遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測可以對個別部件的運(yùn)動進(jìn)行分析或?qū)φ麄€驅(qū)動鏈實施在線連續(xù)監(jiān)測。

基于開放標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一協(xié)議的通訊網(wǎng)絡(luò)。若要充分利用智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，需要借助統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，來實現(xiàn)工廠內(nèi)所有設(shè)備彼此之間的相互通信。未來，網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備將得到更廣泛的利用。獨(dú)立IP的應(yīng)用可以使產(chǎn)品和設(shè)備具備可識別的獨(dú)立身份、便于追蹤、定位和監(jiān)測。此外，標(biāo)準(zhǔn)通訊可使更多的數(shù)字設(shè)備融入生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)，如攝像機(jī)、RFID讀卡器、數(shù)字平板、安全磁卡等，以提高生產(chǎn)管理的精細(xì)化。

移動技術(shù)和虛擬化。目前在平板電腦或智能手機(jī)上訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息和工廠員工已能夠?qū)崿F(xiàn)“移動”并隨時隨地訪問應(yīng)用程序。未來，很多情況下需要使用云技術(shù)處理和存儲來自各地的數(shù)據(jù)，又要在各地實時地使用這些數(shù)據(jù)。移動技術(shù)讓人變得機(jī)動靈活。人們可以隨時隨地與任何相關(guān)人事聯(lián)系，可以與全球同事交流分享經(jīng)驗知識、解決業(yè)務(wù)問題。不管技術(shù)專家身在何處，呼叫中心代表都可以實時向其咨詢問題，而專家本人也可以隨地訪問世界上任意地點(diǎn)的設(shè)備服務(wù)歷史以及其它裝置的歷史，還能夠核對工廠更新和其它咨詢。例如，很多油井地處分散的偏遠(yuǎn)地區(qū)，過去，技術(shù)人員需要奔波于各個油井之間將數(shù)據(jù)下載到閃存卡中，而現(xiàn)在則可以直接從云端下載數(shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備和過程。他們可以實時生成報告，而不是按天或者按周。

現(xiàn)階段，乾元坤和MES系統(tǒng)已經(jīng)致力于實現(xiàn)工業(yè)4.0環(huán)境下的智能制造生產(chǎn)中，但大部分公司由于生產(chǎn)制造的多樣性和差異性，導(dǎo)致系統(tǒng)的功能模塊存在一定的差異。但是對于乾元坤和MES系統(tǒng)的功能模塊：現(xiàn)場設(shè)備通過傳感器數(shù)據(jù)采集和聯(lián)網(wǎng)傳輸即可實現(xiàn)診斷等智能功能；信息層面，各種數(shù)據(jù)庫軟件、制造執(zhí)行系統(tǒng)、制造運(yùn)行管理系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理軟件等，同企業(yè)資源規(guī)劃解決方案連接起來，則實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)換、輔助商業(yè)決策；分析運(yùn)營層面：現(xiàn)有的云平臺也具備了遠(yuǎn)程分析優(yōu)化的基礎(chǔ)和經(jīng)驗；安全層面：業(yè)界主流廠商都已與信息安全企業(yè)合作推出了實際方案。未來的挑戰(zhàn)主要在于需要MES系統(tǒng)在生產(chǎn)工程、機(jī)械工程、工藝工程、自動化工程、IT和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域建立起一個共同認(rèn)可的問題處理方式和標(biāo)準(zhǔn)。

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