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智能工廠與智能水廠
  日期:2016-05-30 閱讀:17201次
  
隨著信息技術的發展,工廠將引入大數據技術進行分析優化管理,在計算機虛擬環境中,對整個生產過程進行仿真、評估和優化,最終將實現自動化、智能化、互聯化的生產制造,能實現這種制造方式的工廠被稱為智能工廠。工業4.0戰略的展開方向之一就是智能工廠。在這場新的變革中,裝備制造商、零部件供應商、軟件提供商等站在各自需求角度對智能工廠都有著各自的解讀,也因而帶來了不同層面的實踐,以及不同形態的智能制造解決方案。
過去我們一談智能工廠或者概念廠或者智能制造,就會想到機器人,這不是“智能”的完整概念。我們使用智能裝備、智能物流制造這些系統,實現整個生產過程中的優化控制,智能調度、生產,以及設備運行狀態的監控,質量的管理,設計與績效管理,對生產、設備、質量的異常做出正確的判斷和集成等,實現制造執行與運營管理、研發設計、智能裝備的集成,實現設計制造一體化、管控一體化,這才是智能制造。
一個智能工廠具有什么樣的特征才稱得上“智能”?至少有五點:人機一體化,虛擬現實,具有自組織和超融性的能力,具有自學習和自我維護能力,有自律的能力。那么如何實現設計制造一體化、管控一體化呢?
1、首先設備或者儀表等傳感器要能夠自組織、自學習、自維護的感知能力,理解環境信息和自身信息,并進行分析和判斷來規劃自身的行為和能力。能夠跟隨環境的變化自己做出決策來調整行動,有較強有力的支持度和記憶支持的模型為基礎。
傳統型設備或者儀表正處于向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點必然是微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化,標準化;不同廠家,不同功能的產品都需要采用標準化的信息模型與通訊協議,通過實時數據、實時通訊等技術確保及時的反應工業現場的狀態
2、工業互聯網實現互聯互通、實時控制,進而實現安全、節能將是智能工廠的核心技術。具體而言通過網絡獲取大數據的應用,開發、銷售、ERP、PLM、SCM等業務管理系統與實際生產過程之間的協同等。通過設備間的互聯,提高設備間的相互協同能力,從而使生產模塊間的搭配方式更靈活、更自由;
3、利用機器視覺,人工智能等技術,使機器人與設備具備更加智能化的功能;通過信息化技術與自動化技術的結合,構建深度整合的數字化工廠;
智能工廠中不僅僅是智能系統、智能模型這么簡單,而是把傳統的工廠附加上形象思維,讓他獨立承擔起分析、判斷、決策的任務,在智能機器的配合下能夠更好的發揮出人的潛力,使人機之間表現出一種平等共事、互相理解、互相協作的關系。因此,在智能制造系統當中,高素質、高智能的人將發揮更好的作用。
人工智能則承擔起了能夠幫助廠區分析、判斷、決策的任務,機器智能和人的智能能真正的集成在一起,相互配合、相得益彰。
4、實現虛擬現實技術也是實現高水平的人機一體化的關鍵技術之一,虛擬現實技術是以計算機為基礎,融合信號處理、動畫技術、智能推理、預測、仿真多媒體技術為一體,借助多種音像和傳感器,虛擬展示現實生活當中各種過程、部件,因而能夠模擬制造過程和未來的產品。從感官和視覺上給人獲得完全如真實的感受,它的特點是可以按照人的意志、意念來變化,這種人機結合的新一代的智能界面是智能制造的顯著特征。
總結現代智能工廠有四大關鍵點:一是要連接所有網絡以拿到數據。二是要有智能傳感器。三是大數據,將所有設備、所有人連接后,所有數據都大批量傳送到智能終端上。四是分析,得到數據后從中抓取出應用趨勢來,提高設備狀態的檢測和預測水平。要形成高速傳輸、大數據,保證實時性、安全性和節能就變得十分關鍵。因此工業互聯網是承載人工智能的技術平臺、大數據則成為人工智能的生產要素。
針對未來的智能水廠或者概念廠來說,我們大膽的設想:
一、未來的智能廠所有設備和儀表都是智能的。每臺設備均有自己的運行數據中心,它們均具備很強的自我診斷能力,還具有預測未來狀態的能力,在預測到未來某時點會發生故障或者缺少機油等狀況時,自動向智慧大腦發出“求救”信號,以獲得專業化維保人員的愛護。它們相互配合,智能調控、調度設備,不需要人為的干預。無論是設備還是儀表,它們的管理和維護方式都將從“被動的事后維修”轉變為“主動的事前維護保養”,這些工作都將通過物聯網與專業的外包服務單位相連通,基本不需要廠區的生產管理人員參與。
也不再設置中控室,廠區內布置有安全的無線網絡,無論是游客還是管理人員,都可以通過移動智能終端查看生產情況,當然,權限管理是相當嚴格的,以保證生產系統的高度安全性。一般情況下,都不需要人來干預生產過程,只有在特殊和緊急情況下,才需要有權限的操作人員介入。智能控制系統的大腦的特點將是分布式,即,負責生產過程控制的控制器都分布于靠近設備和儀表的底層。上層的大腦則是放置在“云端”,與城市的管網以及其它概念廠互聯互通,可以完成更大范圍的智能調度。
二、未來的智能水廠與大數據密不可分。有人說,下一個十年,大數據和人工智能將顛覆各種產業形態。智能水廠必與大數據緊密相依,因為對于“智能”兩個字來說,大數據是原材料,而機器學習是原材料的加工廠,人工智能服務則是工廠出爐的產品,被越來越多的人應用在現實環境之中。
因此智能水廠必須將大量的數據“喂”進機器,這樣機器才可以不斷學習,不斷的優化自身的參數,才可以將總結出的經驗交給機器,隨著機器的深度學習以及對大數據的處理能力不斷升級,我們的智能水廠在現實應用中發揮出自己的作用。
三、未來的智能廠與新技術的各種融合。不久的將來,在VR技術普遍應用的時候,我們的水廠的管理也可以使用VR的虛擬現實技術,將水廠裝入虛擬現實的眼鏡,管理人員無需去現場,也不需要看電腦屏幕 中的工藝監控畫面,我們戴上眼鏡,就能“身臨其境”下去查勘,100%還原真實現場運行,有了這個技術之后,未來水廠的管理是這樣的“您不再因為身處何方而糾結了,我在家也能辦公,我在閑暇時也可以管理,我在出門時也可以監控了”。
我想,現在是一個萬物互聯的人工智能時代,未來的水廠也必將互聯化、數據化和智能化。構建智能水廠是一項復雜的工程,它不但涉及到眾多專業領域(機械,電子,自動化,IT),同時涵蓋了多種應用技術(信息技術,感知技術,控制器,人工智能等)。工業4.0的出現則通過對生產體系中要素的剖析以及對共性的總結,提出了一套完整而標準的智能工廠體系,工業互聯網是承載人工智能的技術平臺、大數據則成為人工智能的生產要素。
 
(摘自中國水網)
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