工业4.0时代的厂房升级改造智慧厂房

王强

【摘要】从当前发展的情况可以看出，中国制造企业所面临的最主要问题是产能过剩和成本上涨，这就导致劳动力、土地以及能源的成本逐渐上升。与发达国家相比而言，我们国家的制造业发展参差不齐，规模很大但是实力相对较弱一点。制造业在摸索和转型的过程当中，有很多企业对工业4.0为代表的智能制造模式提起重视，并以此为基础进行转型升级。工业4.0时代的核心是为了解决定制生产的问题。本篇文章就工业4.0时代的厂房升级改造-智慧厂房进行了深入的分析，希望可以给相关研究提供帮助。

【关键词】工业4.0时代;厂房升级改造;智慧厂房

工业4.0时代是在对先进的数字化智能制造技术进行充分利用的情况下来提高满足客户需求的时间，进而让用户的满意度更高，企业在该领域也能够提高自身竞争力，也就是说工业4.0并不是单纯的为了追求现代的高新技术。和侧重于产品生产和跟踪的智慧工厂存在一定的区别的智慧厂房，其重点更加偏向于为工厂的生产提供具有保障的基础建设。智慧厂房是以物联网技术作为支撑，来充分的发挥出其自身的智能作用。其中物联网的核心技术就是互联网，也就是说通过互联网来将网络进行延伸和扩展，同时延伸到物品之间可以进行信息的交换。这样一来，管理者就可以在对设备进行监测和维护的时候更加高效。

1、网络构架

建立智慧厂房主要由感知层、传输层以及应用层三个层次组成。其中感知层说的是有很多通讯功能的动力设备和传感器，比如有压力传感器、除湿机等。在传输层有着网络环境。该网络环境事有厂区该层部署形成的。对于应用层来说，其具体的功能是对运行设备、工作环境以及能源的情况进行监控，所以是一个监控平台，被学者称为是“智慧厂房建设的结晶”。

2、感知层

在感知層有很多通讯功能的动力设备和传感器，它是智慧厂房当中的核心部位，对于智慧厂房的顺利运行具有十分关键的作用，这也就体现出了它和其他突通厂房之间的区别了。在智慧厂房当中会使用到很多设备，这些设备都是具有通讯的功能，厂房在进行规划设计之前，以及准备对设备进行选择的时候需要充分的考虑到这个问题，需要及时与厂家进行协商和讨论，要确保厂家在提供服务的时候有提供接口放开的服务。比如被西门子、三菱等数据采集器可以普遍接受的通讯协议RS-485或者RS-232。

3、传输层

在应用层和感知层之间需要有传输层作为连接，如果传输层发生故障，那么感知层设备的运行情况就无法通过应用层及时准确的展现出来。在传输层会有很多设备，这些设备都是用来部署网络环境的，比如经常会使用到的交换机、路由器、防火墙以及光纤转换器等设备。

4、应用层

对设备进行管理是应用层的主要作用，在智慧厂房建设的过程当中应用层的存在与人类中枢神经系统存在的作用一样重要。在应用层具有十分重要的一项工作那就是整合并且高效的处理原始数据。因为每一个设备都会产生不同的数据，这样所得的数据是十分分散的，为了能够在这些零散的数据当中准确并且高效的寻找出真正有价值的数据，那么需要通过应用层的管理平台进行深度的挖掘，经过对不同数据进行分析研究并处理之后，来迅速的判断出不同的数据给设备带来的作用、能够利用的几率以及能源的消耗情况，从而快速的挑选出最有使用价值的数据信息。

设备运维管理平台可以通过公司内部的设备运维管理工作人员在日常工作当中研发出来，也可以由专门的技术团队进行研发。在工作发展的过程中为了能够实现可持续发展，采取3E模式发展，即Equipment、Energy和 Environ-ment。设备运维监控平台系统主要分为现场管理、项目管理、设备管理以及能源管理和环境管理五个模块，通过这五个模块之间的相互协作共同发展促使设备运维监控平台更加高效的运行。

现场管理模块的主要作用是给每个员工分配厂区的工作任务，进行日常的工作，比如需要有工作人员对电表进行抄写，整理电表上的数据，要定期或者不定期的巡检厂区的设备，并且要做好记录，然后由系统将将信息进行储存，在下次有同样的任务分派下来的时候，可以直接进行选择，不用再重新填写一遍。在现场管理模块当中设有任务变更的功能，这样主要是为能够确保工作的信息是准确且真实的，如果有突发情况任务需要改变也会通过系统展现出来，这样一来可以有效的保证本人所负责的工作是由本人完成，避免产生弄虚作假的现象。

项目管理模块的建立主要是为了大型项目的施工建设。对于大型建设来说，会产生很多各种各样的数据，在项目开始立项的时候到具体进行设计，接着在施工环节以及到项目最后被验收都是会有很多数据和资料产生，如果不妥善报关就很给项目后期出现问题的时候造成消极影响，所以项目管理模块的系统就可以根据项目的进展对用户的所用资料进行保留并且归档。一个项目是由很多个部分组成的，比如电力、水利、暖通设计等，所以在前期进行规划的时候就会根据所涉及的内容不同分为不同的部分，所以为了满足项目的实际需求，该模块具有项目拆分的功能，从而根据不同客户的实际情况，可以自行定义项目划分的具体内容。

设备管理模块是五大模块以及管理平台当中具有核心位置的功能。在设备管理模块当中融入了先进的BIM建模技术，以此为基础可以对设备的物理位置进行真实客观的反映，从而就能够更加直观的对不同设别的运行情况和具体位置进行查看。为了使设备运行的时间更加长久，更能满足用户的需求，从而在这个模块当中设置了维护保养功能，因此主要用户提前将需要保养的具体内容和周期，在设备需要保养的时候系统能够及时提醒工作人员，从而工作人员就可以按时对设备进行保养，从而设备的使用寿命就会大大增加，避免设备受到损坏。

在能源管理模块可以对设备的使用能源用量进行监测，其中包括水、电、天然气等，有利于管理人员统计能源消耗情况。如果仪表发生故障，能源管理平台会及时发出相应的警报，管理人员在了解情况后就可以及时采取措施解决问题。在设计该模块的时候，使用到了BIM模型，并将仪表的上下级关系绘制成图，从而管理人员对仪表的分布情况就更加清晰。

监测设备运行环境的湿度、温度、气体浓度以及光照度等都需要通过环境管理模块实现。生产环境的好坏对于生产以及产品的质量具有直接的影响，所以该模块是不可缺少的一部分。环境管理模块以平面图的方式展现，这样有利于客户更快的适应管理平台的具体操作。

结语：

在新时代发展的背景下，智慧厂房的产生是必然的，为了能够对设备进行有效的管理，需要对工业4.0下的厂房进行升级改造，从而有利于减少成本，提高企业在市场中的竞争力，进而促进工业的快速发展。

参考文献：

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