[嵌入式]“未来工厂”——数字化车间

数字化车间是数字化、网络化技术在生产车间的综合应用，它将数控设备与工艺设计系统、生产组织系统和其他管理系统的信息进行集成，形成综合信息流自动化的集成制造系统。从整体上改善生产的组织与管理,提高制造系统的柔性,提高数字化设备的效率。

早前“十四五规划"明确提出，巩固壮大实体经济根基，深入实施制造强国战略。《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》提出，到2025年，信息化和工业化在更广范围、更深程度、更高水平上实现融合发展，新一代信息技术向制造业各领域加速渗透。进一步加速制造业数字化转型的步伐。但热火朝天的数字化转型中，我们看到的往往是大型企业的成功案例，占比90%以上中小型企业的报道可谓凤毛麟角。

面对着头部企业数字化转型之后的欣欣向荣，中小企业主表现出了一种可望而不可即的态度。在智能化、设备化、联网化程度偏底的中小型制造业车间，如何走出一条低成本、便捷化、快速化的数字化转型之路成为一个普遍关注的问题点。

一、智能化生产

智能化在引入数控机床、机器人等生产设备并实现生产自动化的基础上，再以ERP、MES等管理软件作为中枢管理系统，以视觉相机、RFID标签、扫码器、条码、传感器等为组件，以NC数控系统或PLC为控制单元，以现场总线PROFIBUS、工业以太网PROFINET、MODUBUS等通信技术为传输网络。能够借助完善的系统获取状态信息、传递控制指令，以此实现科学决策、智能设计、合理排产，监控设备状态，提升设备使用率，指导生产运行，让自动化生产智能设备高效运转。

二、智能硬件

智能化生产制造单元是将一组能力相近的加工设备和辅助设备进行模块化、集成化、一体化的聚合，使其具备多品种少批量产品的生产输出能力。打造智能制造单元是开启智能化道路行之有效的切入点。为各车间配置智能制造单元，“智造单元”是一种模块化的小型数字化工厂实践，整个单元由自动化模块、信息化模块和智能化模块三部分组成，以“最小的数字化工厂”实现在多品种小批量的生产智能化。在加工领域，注重从单一功能型设备向多功能型设备过渡；在装配领域，突破人工操作的枷锁，逐步由人工操作向人机协作、自动化作业转变；不断发掘高精尖设备，致力于质量检测、SPC工站建设；将传统、简易的人工搬运等，采用机器人配合视觉定位技术全部实现自动化搬运。

三、智能设备互联

智能化生产车间以信息化作为根基，通过将生成车间的不同设备与通讯网络连接，收集设备的状态数据和质量数据，并作为数据采集和分析的基础。对不同生成设备，采取不同的数据采集方式：对存在数据接口的设备，如加工中心、磨床、PLC控制器、机器人、仪器仪表等，通过Profibus或Profinet网络将设备数据传输到网关；对于没有数据接口的设备，通过外接传感器完成设备状态采集，提升通讯能力，可采取有线或无线两种方式进行，数据传输到网络后，通过边缘计算方式完成数据就地分析和存储，对于数据分析结果汇总，并采用有线或无线的方式，存储到云服务器进行数据显示和后续数据分析工作。设备的联网接入需完成三项重要的工作：硬件接口的连接、软件数据接口互通、接口规范定义。

四、智能设备数据采集

完整的制造设备应具备完善的档案信息，包括产品编号、产品描述、产品状态、产品时间戳等信息。按照已定义的通信接口，与其他设备、装置以及执行层实现设备和数据的互联互通。对收集完成的数据进行分析，筛选出合格数据，对于不合格数据采用自动处理和人工处理两种模式完成，最终保证产量质量状态的稳定，并可满足产品的质量追溯。

五、智能制造执行系统

建立MES制造执行系统，运用生产调度管理、工艺执行与管理、过程控制管理、排程管理、质量管理、设备管理等模块，可时刻管理和展示生产制造全流程。通过开发数字化生产制造执行平台，打通计划、生产、物流、设备间的数据流，构成计划、控制、反馈、调整的完整系统，通过规范的定义接口实现计划、命令的传递和实际生产的无缝衔接，使生产计划、控制命令、信息数据在整个MES系统、过程控制系统、自动化体系中透明、及时、顺畅地交互传递，最终实现生产全过程数字化，打造数字化生产车间。

六、智能化物流仓储

物流仓储是制造业中极为重要的一环，通过应用智能物流仓储系统可快速完成产品原材料、产品配套件、成品件之间快速流转和输送工作，通过采用堆垛机输送方式和立体仓库存储方式提升仓库货位周转效率，降低仓库转运过程造成的人工成本，提升转运效率，实现仓库储流数字化管控和智能化运输。

建设智能物流仓储系统，完善系统组成架构:设备层、操作层、企业层。设备层建设立体仓库、智能叉车、码垛机器人、提升机等仓储设备，建设AGV、智能托盘、物流机器人等物流设备、RFID、机器视觉、智能摄像头等识别设备;操作层增加WMS、WCS、TMS等运维软件;企业层则对接ERP、CRM、SCM等管理软件的采购、计划、库存、发货等模块，融入总系统的闭环中。

七、数字化车间平台搭建

工艺是将研发设计的产品赋予灵魂的重要一环，推进数字化技术应用并覆盖于产品的设计、工艺、制造全生命周期，是实现智能制造的关键一点。通过工艺数字化信息平台建设，将打通设计、工艺、制造之间数据流，实现上下游高效协同，通过数字化工艺的深化应用，工艺一致性将实现100%，20%的问题将在规划早期被验证发现，产品的生产准备周期将缩短20-30%。

”十四五”规划纲要提出，到2025年，中国数字经济核心产业增加值占GDP比重达到10%。如今，我们更确信，下一个十年，最大的商业机遇就在数字经济中。数字经济发展速度之快、影响范围之广前所未有，并逐渐重塑全球经济结构。

中国经济高速增长40年，一批企业在经济发展中高速成长。中国14亿人口超大体量的市场，造就了中国产业的完整性与独特性。凭借数字化创新，中国企业将有机会成为改变全球竞争格局的关键力量，能够适应中国复杂产业结构的数字化创新，很可能也会具有全球应用价值。

我们相信，数智化，一定是未来十年最大的创新趋势。2021年接近尾声，世界依旧与疫情抗争，但商业格局已经飞速演变。继“信息在线化”、“商品在线化”、“资金在线化”后，一切商业正在在线化。加速中的数智化不断推进商业生态整合与演变。2022年开场在即，新l日周期的交替讨论依然在继续，但数智化的实现路径仍然充满不确定性，需要聪明的智慧、睿智的头脑、勇敢的好奇心结伴同行，一起探索。(sofastsoft . com)