孙宇飞
黑龙江省工业信息化发展中心（黑龙江省电子技术研究所）
【摘要】数字化智能制造车间的运营不仅能够有效提升产品生产效率，还能降低产品生产成本。因此，企业要详细了解数字化智能制造车间的运行模式，选择最佳的数字化智能制造车间技术，最终达到缩短制造时间的目的。本文就数字化智能制造车间的技术进行分析，以便更好地满足人们对产品质量等的需求。
【关键词】数字化；智能；制造车间
制造企业要想提升自身的生产效率，就要不断提升制造车间和智能化和数字化水平，转变现有的制造车间生产模式，不断提升生产模式的灵活性、个性化、数字化水平，掌握智能制造的关键技术，以期能够进一步促进我国制造行业发展。
1数字化智能制造车间概述
数字化智能制造车间本身具有多重维度特点。因此，开展数字化智能制造车间建设工作时，要求企业要重视机房与网络建设、信息化系统建设、设备管理、供应链与物流管理、车间运行管理等工作。同时，与单一智能制造参考模型相比，数字化智能制造车间模型的覆盖面更广泛，本身为多维数字化智能制造车间。除此之外，数字化智能制造车间本身的自动化程度非常高，产品本身具有加工工序较多的特点，加工流程本身存在不连续性的特点，要求企业必须做好工艺流程安排工作，明确制造车间产线的位置，并且部分产品本身具有生产物流组织复杂性的特点，这种情况下物料缓存和运输的时间和空间成本处于升高的状态，物流调度、运输过程中均需要机器人、AGV无人小车等自动化设备将物流设施连接在一起，以便更好地满足用户对产品质量的需求。
数字化智能制造车间本身具有一定的行业特征，其主要覆盖流程制造、离散制造等多种行业的不同产品，这些产品主要包括：机械加工、电子产品、制造装备等方面，现在我国很多电子产品行业都已经实现了管理信息化、生产自动化，并且考虑到装备制造行业和传统机械加工行业本身具有产业链较长的特点，部分关键工位存在过度依赖人工的状况，存在严重欠缺生产管理机制的情况，石油化工等产品本身存在制作流程较为规范、生产工序连续性较强的特点。但是，实际制备产品过程中，发现石油化工产品本身具有工艺柔性较小的特点，其的品种本身具有较为单一的特点，为了改善上述问题，建设数字化车间时，设计人员非常重视其的升级改造工作，以便更好地满足不同制造行业产品生产工作需求。
2数字化智能制造车间的技术探讨
2.1数字化智能制造车间技术架构
数字化智能制造车间主要以设备和生产对象要求的工艺为基础，将先进的测控技术、自动化技术、信息技术等运用于制造行业中，采用数据的方式连接不同车间单元，科学管理和规划产品的生产过程中，以保证产品制造的效率和质量。除此之外，数字化制造车间包括产品生产制造的整个流程，主要分为执行层和基础层，其中基础层主要是指产品生产制造期间的各种制造资源和装备，制造装备时必须严格按照规定标准开展车间内物流、检验、制造等相关工作，将先进的网络化设备、数字化设备等运用于产品生产中，保证数字化车间能够满足人们对其执行指令和自动采集信息功能的需求；其中制造资源主要是指，在数字化智能制造车间内部制造工作所需的物料、人员、制造检验规程等，数字化智能制造车间本身的通信能力较低，仅能满足文档无纸化、条码等技术通信和标识，实现数字化车间制造全自动数据和半自动数据信息交换，保证车间生产计划能够在规定时间内完成。
2.2数字化智能制造车间数据交互
与传统生产车间相比，数字化智能制造车间本身具有系统化、数字化、网络化的特点，能够及时向车间人员反馈产品调度和生产计划、异常处理等的数据信息，便于制造检测装备工作顺利开展，采用自决策闭环控制方式保证车间生产工作顺利开展。另外，产品生产工作进行之前，企业会通过资源计划系统将生产计划发送至数字化智能制造车间，根据产品工艺路线调整车间调度模块和车间计划，并准确划分产品生产工艺，将生产指令发送至车间现场，这个过程中管理模块和工艺制定模块会根据作业计划指导作业人员现场生产，并将执行效果反馈给工作人员。
除此之外，生产产品时，数字化智能制造车间还会按照质检点规划调整质量管理模块，采集检验结果发送给质检员或业务层质量管理系统，进行质量监控与追溯。车间物流管理模块接收到上层根据详细计划排产计算而得出的物料需求,控制仓库物流装备将生产物料配送到指定工位；生产结束将成品入库,实现生产物料的配送与管理。车间设备管理模块统一管理车间地制造检验设备,实时监控设备的运行状态，指导设备保养，记录保养维修结果。异常管理模块监测车间制造装备的运行参数、报警信息以及由操作人员提交的异常数据,监测并处置、评价车间生产异常状况。
2.3车间信息集成关键技术
2.3.1网络接口与通信协议
为执行数字化车间基础层控制设备与现场总线的控制与通信，制造装备需具备网络接口并适配通信协议。网络接口主要分为串行接口、以太网口和无接口。串行接口主要包括RS-232、RS-422、RS-485和USB；常见的工业以太网接口类型有:RJ-45接口、SC光纤接口、FDDI接口、AUI接口、BNC接口和Console接口等；对于无接口的设备可利用智能数据采集终端,外接传感器或I/O信号采集装置获取目标数据。通信协议主要分为通用串口协议、现场总线协议、工业以太网口协议以及工业无线通信协议。
2.3.2数据采集与存储
数字化车间在企业级数据字典的架构下,结合数据实时性需求,利用网络接口及通信协议，进行数据的采集与存储，并与企业业务层系统进行对接。车间数据采集类型可以分为:设备信息、设备状态信息、生产运行信息、质量信息、报警信息和其他信息等。数据存储应结合实施数据库技术与历史数据库技术相结合的方式,实时数据库采集和储存生产现场实时性较高的数据，支持执行层的计算应用；历史数据库采用关系数据库,采集和存储工艺设计、制造及质量检验过程相关的主数据和过程数据。
2.3.3数据字典
为支持数字化车间的互联互通、提高数据的一致性和互操作性,应建立车间级的数据字典。数据字典应完整覆盖生产过程信息、设备状态信息、物流信息、质检信息以及生产调度计划信息等，涵盖各类数据的基本信息，如名称、语义、结构以及数据类型等。
2.4数字化车间信息集成
系统集成与数据交互是构建数字化车间的基础,在建设过程中需要实现企业级软件、车间级软件的集成与互联互通以及现场制造装备的控制和数据采集。数字化车间信息系统架构分为三个部分IT系统层、边缘计算层、现场层以及连接它们的数据总线和工业以太环网。
3总结
企业生产制造工作开展期间，要重视数字化车间的运用，将先进的大数据、云计算等应用于生产制造过程中，优化产品生产制造流程，做好生产管理和规划工作，建立数字化车间多维度模型，提取数字化智能制造车间的核心要求，以期能够促进我国制造行业发展。
参考文献
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