工业互联网技术在智慧化工厂的应用.pdf
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1、第1 8 期(总第5 49 期)工业互联网技术在智慧化工厂的应用游之晋(南京航空航天大学,江苏南京摘要:随着计算机科学与技术的不断发展,“工业互联网+”概念的不断推广,人们逐渐意识到利用工业互联网技术构建智慧化工厂的必要性,从而有效提高了智慧化工厂的运行效率。基于此,本文首先针对工业互联网技术在智慧化工厂中的应用优势进行介绍,同时提出具体的应用策略,保证智慧工厂的生产效率和管理质量,为后续类似工作的顺利实施提供参考。关键词:计算机科学;智慧化工厂;智能控制;管理在“工业互联网+”和智能制造的大背景下,传统的工业生产模式已经无法适应时代发展的需求,而作为信息化、智能化的重要载体即智慧工厂,正在以
2、其强大的技术优势和较高的生产效率,为我国工业经济发展注入新活力。智慧工厂是以智能制造为基础、以互联网技术为载体,将互联网与制造业深度融合而形成的新型生产方式。它将人、机器、设备、产品、管理等要素融入一个统一平台,充分发挥各个要素的生产优势和协同作用,进而实现企业管理和生产模式的优化升级,智慧工厂是工业互联网的典型应用场景,也是我国建设智能制造强国的重要举措。一、工业互联网技术在智慧化工厂中使用的重要性在现阶段的智慧化工厂中,计算机科学技术被广泛应用,且能够发挥极大作用,对提升智慧化工厂的生产效率以及整体运行水平都具有积极意义,工业互联网技术具有如下优势:对各种资源进行合理分配,以满足当前生产需
3、求。工业互联网技术在智慧化工厂中应用,能够实现对各种资源的有效分配,以此满足当前生产需求。将生产数据进行整理与分析,使其能够有效指导生产工作。对各大生产环节进行及时监控,并及时调整相关操作,提升生产效率。实现数据共享与交换,将多个数据进行集中处理,以提升整体工作效率。在智慧化工厂中实现全方面控制与管理;在工业互联网技术的使用下,可以实现对不同设备的有效控制与管理。对数据进行储存与管理,并对数据进行统计与分析。新潮电子二、智慧化工厂的平台建立(一)工业互联网平台的建立按照先进性、开放性、安全性和可扩展性的思路,对平台进行规划设计。数据的大融合:平台采用模块化、分布式结构,对数据进行标准化统一接口
4、共享;在数据中心的基础上,对工厂主要数据/元数据进行标准化管理,实现数据管理和业务融合。建模驱动的数学机制模型构建:将现有的数学机制模型与数据库中的统一指数模型相结合,以工厂的实际状况和特定的业务为对象,建立一个统一的数学机制模型;建模驱动的数字李生模型构建:以3 D虚拟平台为引擎,对实体装备的全生命周期进行仿真,实现从实体装备到虚拟环境的映射,并在虚拟环境中对其进行仿真分析、优化诊断,最后以实施指导真实的制造流程。整体信息安全:按照工业互联网安全标准,对工业互联网安全体系结构中的“微服务安全防护”“工业APP安全防护”“边缘终端安全防护”“网络隔离和安全传输”“数据安全和应用安全”等内容进行
5、全面整合。构建一体化的智能应用平台:根据信息化规划、规范,以及智慧企业的有关指南,利用“云端大数据移动”技术,对工厂的基础设施、生产、运营进行全方位监控、感知和优化,并将各个业务系统的数据、页面、流程、信息等内容进行整合,构建一体化的应用平台。(二)工业大数据平台的建立在工厂生产经营过程中产生了大量、多样的数据,对这些数据进行处理、存储、分析和挖掘,迫切需要一个完备的大数据平台来支持。34通信技术210016)通信技术数据接入:该平台可以为多源、异质的数据收集提供一套完备的解决方案。对于一般的关系数据库,需要为其提供一个数据采集器,以便进行分布式部署;对于无结构的文档,需要对其进行可视化的配置
6、。在数据传输上,该系统为数据传输提供了一种分布式、高效、安全、可靠的传输方式。分布式存储:为各种数据类型提供完全的高可用性和可扩展性,利用列式存储数据库、分布式文件系统、内存数据库等支持各种不同类型的结构化和非结构化数据的存储需求,而在数据存取层,为各种类型的数据提供一个统一的存取接口。流式计算:为应用程序提供一个流计算的框架,可以对大量、持续的数据流进行抽取、过滤和分析。平台应对流式计算中的任务进行统一监测,并对其进行可视化的启动、停止和监测,流计算需要满足准实时、低时延、高可用性、高稳定性等应用需求。离线计算:该系统可以为大规模高并发、计算密集型的工作或应用任务提供批计算架构,可以实现数据
7、的自动加载,并按照预定的策略对工作进行调度,在运行时可以根据并发程度和数据量对计算资源进行灵活调整,该平台为用户方便地创建离线任务,为大数据处理提供可视化的任务调度、监测等功能,(三)人工智能平台的建立在大数据时代,数据已经变成了企业最重要的资产,对其深层价值的挖掘正在逐步成为提升企业竞争力的关键,如何挖掘数据的潜在价值,是每个行业都要面对的课题。首先,人工智能平台是一个集数据建模、转化、探索、评价于一体的智能化分析建模平台。该系统采用了分布式体系结构,使用方便,兼容性好,安全性和稳定性好。该平台具有数据源,数据清理、优化、聚类、回归、模型评价等功能,充分可视化地拖电模型,无需编程实现,该平台
8、能够帮助企业快速、有效地实现数学机理模型的构建和数据智能挖掘分析功能,并为企业提供各种智能化应用场景的支持。从DCS到可穿戴式传感器,从终端到终端都可以通过“指标统一”的方式,将收集到的数据转化成统一的指标,并发送到MQTT协议下的数据回路中,各业务单元都可以在回路中进行“感兴趣”的实时数据订阅 2 。三、智慧化工厂工业互联网技术的具体应用(一)数据采集和整合对智慧化工厂各业务站点进行接口机部署、主干通信,打通各站点的数据采集;将各站点实时数据长传到中控数据服务器,数据传输可跨网闸,以保证其稳定35新潮电子性、可靠性和安全性。整合各站点实时数据,存储到工业实时历史数据库,并实现多维度的数据分析
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