制造企業(yè)智慧化建設(shè)的架構(gòu)分析

李石 左紅霞

【摘要】制造企業(yè)智慧化建設(shè)是指通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)將企業(yè)的硬件資源和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整合，來實(shí)現(xiàn)智慧制造、智慧管理的新模式。智慧制造的核心特征主要反映在網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)平臺、智能感知服務(wù)平臺和互聯(lián)互通的接口平臺上。本文將智慧制造企業(yè)建設(shè)步驟按照從基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建到頂層的智能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用順序劃分為四大層級：信息的感知獲取，信息的檢測傳輸，信息的處理與管理，信息的服務(wù)與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】制造企業(yè) 智慧化 信息 網(wǎng)絡(luò)

一、信息的感知獲取

制造感知層是指在硬件基礎(chǔ)即主機(jī)、服務(wù)器的支持下，利用傳感器、RFID（射頻識別）、激光掃描器、攝像頭、遙測遙感、全球定位系統(tǒng)等傳感設(shè)備和技術(shù)，建設(shè)基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和 ?SOA 的制造企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，按照一定的規(guī)則協(xié)議，把所有物品同網(wǎng)絡(luò)連接到一起，然后通過共享信息，來進(jìn)行智慧化的識別、定位、跟蹤和管理。制造感知是制造企業(yè)智慧化建設(shè)整體架構(gòu)的首要環(huán)節(jié)，最終為制造企業(yè)智慧化發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。感知層可以使人的感知延伸，這種延伸不僅體現(xiàn)在人的感知范圍的增大;還體現(xiàn)在人的感知能力的增強(qiáng)上，進(jìn)而可以提高人們的整體認(rèn)知水平。

相關(guān)感知技術(shù)與方法的應(yīng)用與要被感知的信息的類型息息相關(guān)，不同的感知信息類型有不同的感知技術(shù)與方法。智慧制造的基本感知方式有射頻識別技術(shù)、條形碼識別、智能卡片識別、信息終端服務(wù)器等。所有的感知方式必須依托要感知的信息類型來確定。

二、 信息的檢測和輸送

網(wǎng)絡(luò)傳輸層在承載監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的同時(shí)，也連接著感知層與知識平臺層。這一層好比人體中血管的傳輸功能，主要任務(wù)是負(fù)責(zé)處理和傳送制造感知層采集的信息。大數(shù)據(jù)量和更高層次的服務(wù)質(zhì)量使得傳輸層由多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。在云計(jì)算等高新技術(shù)的支持下，通過通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、3G 網(wǎng)絡(luò)、4G 網(wǎng)絡(luò)、IPV6、寬帶超寬帶網(wǎng)絡(luò)通信等傳感網(wǎng)絡(luò)從制造企業(yè)內(nèi)部和外部感知相關(guān)信息，然后通過物聯(lián)網(wǎng)、 ?WSN 網(wǎng)絡(luò)、社會網(wǎng)絡(luò)、新一代互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)等傳輸?shù)街圃炱髽I(yè)的云端，網(wǎng)絡(luò)傳輸層的建設(shè)目標(biāo)通過將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)一步升級，最終建立起一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸層，并使其支持多終端設(shè)備接入、不依賴于獨(dú)家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。 根據(jù)智慧企業(yè)建設(shè)過程當(dāng)中存在需求，網(wǎng)絡(luò)傳輸建設(shè)包含以下幾個(gè)方面：

（一）監(jiān)測專網(wǎng)：承載制造企業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)與監(jiān)控視頻的制造監(jiān)控虛擬網(wǎng)絡(luò)。通過監(jiān)測專網(wǎng)可以監(jiān)測了解到原材料位置信息，產(chǎn)品物流信息等，然后傳輸?shù)街圃炱髽I(yè)的云端，等待下一層技術(shù)的處理分析。

（二）信息專網(wǎng)：就是承載產(chǎn)品信息的專用網(wǎng)絡(luò)。通過信息專網(wǎng)將材料需求信息，制造生產(chǎn)信息、銷售狀況信息、庫存商品信息等的上傳到制造企業(yè)云端。

（三）公用專網(wǎng)：各供應(yīng)商、購買商和制造企業(yè)可以互聯(lián)互通的，即可以支持多運(yùn)營商共同接入的公共專用網(wǎng)絡(luò)。

三 、信息的處理與管理

支撐平臺層將制造感知層獲取的原始監(jiān)測監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)按照智慧制造領(lǐng)域模型，整合到相應(yīng)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)采用 ?ETL 數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，按照時(shí)間、空間等維度進(jìn)行制造信息倉庫的建立，整個(gè)制造企業(yè)智慧化建設(shè)的架構(gòu)所需要的數(shù)據(jù)都在該層上經(jīng)過統(tǒng)一的建模、存儲、檢索、分析、發(fā)布和管理。然后運(yùn)用具有高吞吐率和高傳輸率的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和運(yùn)輸技術(shù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、處理和分析，最終實(shí)現(xiàn)能夠滿足應(yīng)用系統(tǒng)層的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的連貫性和訪問性的統(tǒng)一。應(yīng)用支撐平臺通過云計(jì)算平臺、 ?IDC 機(jī)房、虛擬化網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)智慧化建設(shè)的應(yīng)用管理，進(jìn)行用戶管理與認(rèn)證、權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)交換、信息發(fā)布等，建立一個(gè)基本的智慧制造的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺。這一層可以利用 IPC 機(jī)房、虛擬化設(shè)備、數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺、云計(jì)算平臺，來進(jìn)行應(yīng)用管理、權(quán)限管理、用戶管理與認(rèn)證、數(shù)據(jù)交換和信息發(fā)布。

四、信息的服務(wù)應(yīng)

智慧應(yīng)用是為支撐平臺服務(wù)的，直接面向智慧制造的最終用戶，提供多種多樣的綜合應(yīng)用和服務(wù)。智慧制造三大核心領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)——智慧的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、智慧的制造網(wǎng)絡(luò)、智慧的管理網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各自的業(yè)務(wù)功能。制造企業(yè)智慧化建設(shè)通過智慧創(chuàng)新、智慧制造、智慧管理來滿足用戶、股東、員工以及社會大眾的需求。因此，智慧應(yīng)用的相關(guān)建設(shè)應(yīng)該從如下方面進(jìn)行：

（一）智慧創(chuàng)新

企業(yè)的創(chuàng)新能力是提高其核心競爭力的關(guān)鍵所在。所以智慧應(yīng)用層中智慧的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是制造企業(yè)智慧化建設(shè)的核心。智慧的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是對外開放的。社會的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)相互影響相互制約，創(chuàng)新不只是頭腦風(fēng)暴，不止依靠制造企業(yè)內(nèi)部的眾多頭腦型的人才，還需要依靠社會的各種資源。

（二）智慧制造

制造企業(yè)發(fā)展壯大不外乎依靠先進(jìn)的制造技術(shù)，想要實(shí)現(xiàn)成本低廉、高效快速、保質(zhì)保量、環(huán)保低碳的制造發(fā)展，必然需要制造技術(shù)的支持，而在智慧應(yīng)用中，智慧制造的網(wǎng)絡(luò)支持顯得尤為重要。智慧制造具有三大特征：①能夠?qū)崿F(xiàn)更透徹的感知。②還能夠更全面的互聯(lián)互通。③可以更深入的智能化。

（三）智慧的管理

智慧制造企業(yè)的建設(shè)必須依托智慧的管理網(wǎng)絡(luò)平臺做相關(guān)支撐，這樣才可以實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)更智能化、高效化、可持續(xù)化。智慧的管理一般呈現(xiàn)以下幾種特征：①全面的信息掌握。②全方位的聯(lián)系溝通。③多領(lǐng)域的智能應(yīng)用。

智慧制造企業(yè)不僅僅是一個(gè)實(shí)體企業(yè)，還是由相互有著業(yè)務(wù)聯(lián)系的各企業(yè)見互聯(lián)互通形成的無形的網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，將生產(chǎn)制造，銷售服務(wù)等環(huán)節(jié)更加智慧的連接在一起，通過感知達(dá)到相互聯(lián)通，通過互聯(lián)互通達(dá)到更好的管理運(yùn)營，制造企業(yè)智慧化建設(shè)才能實(shí)現(xiàn)。