智慧工廠

　　智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段。是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)；清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計畫編排與生產(chǎn)進(jìn)度。并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。是IBM“智慧地球”理念在制造業(yè)的實際應(yīng)用的結(jié)果

實現(xiàn)的技術(shù)

　　無線感測器

　　無線感測器將是未來實現(xiàn)智慧工廠的重要利器

　　智慧感測是基本構(gòu)成要素，但如果要讓制造流程有智慧判斷的能力，儀器、儀表、感測器等控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素，仍是關(guān)注焦點。儀器儀表的智慧化，主要是以微處理器和人工智慧技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為主，包括運用神經(jīng)網(wǎng)路、遺傳演算法、進(jìn)化計算、溷沌控制等智慧技術(shù)，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動靈活等性能。

　　如專家控制系統(tǒng)(expertcontrolsystem；ECS)就是一種而具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程式系統(tǒng)。它運用人工智慧技術(shù)和電腦技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復(fù)雜問題。

　　此外，模塊控制器(FC-FuzzyController)，也稱模塊邏輯控制器(FLC-FuzzyLogicController)，也是智慧工廠相關(guān)技術(shù)的關(guān)注焦點。由于模塊控制技術(shù)具有處理不確定性、不精確性和模塊資訊的能力，對無法建造數(shù)學(xué)模型的被控過程，能進(jìn)行有效的控制，能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題，也讓模塊控制在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

　　控制系統(tǒng)網(wǎng)路化

　　隨著工廠制造流程連接的嵌入式設(shè)備越來越多，透過云端架構(gòu)部署控制系統(tǒng)，無疑已是當(dāng)今最重要的趨勢之一。

　　在工業(yè)自動化領(lǐng)域，隨著應(yīng)用和服務(wù)向云端運算轉(zhuǎn)移，資料和運算位置的主要模式都已經(jīng)被改變了，由此也給嵌入式設(shè)備領(lǐng)域帶來顛覆性變革。如隨著嵌入式產(chǎn)品和許多工業(yè)自動化領(lǐng)域的典型IT元件，如制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturingexecutionsystems；MES)以及生產(chǎn)計劃系統(tǒng)(productionplanningsystems；PPS)的智慧化，以及連線程度日漸提高，云端運算將可提供更完整的系統(tǒng)和服務(wù)，生產(chǎn)設(shè)備將不再是過去單一而獨立的個體。但將孤立的嵌入式設(shè)備接入工廠制造流程，甚至是云端，其實具有高度的顛覆性，必定會對工廠制造流程產(chǎn)生重大的影響。一旦完成連線，一切的制造規(guī)則都可能會改變。

　　包括體系結(jié)構(gòu)、控制方法以及人機(jī)協(xié)作方法等，都會因為控制系統(tǒng)網(wǎng)路化，而產(chǎn)生變化，如控制與通信的耦合、時間延遲、資訊調(diào)度方法、分散式控制方式與故障診斷等，都使得自動控制理論在網(wǎng)路環(huán)境下的控制方法和演算法，都需要不斷地創(chuàng)新。

　　此外，由于影像、語音信號等大資料量、高速率傳輸對網(wǎng)路頻寬的要求，對控制系統(tǒng)網(wǎng)路化，更構(gòu)成嚴(yán)厲的挑戰(zhàn)。因為工業(yè)生產(chǎn)流程不容許一點點差錯，網(wǎng)路傳遞的封包資訊不能有一點點漏失，而且網(wǎng)路上傳遞的資訊非常多樣化，哪些資料應(yīng)該先傳(如設(shè)備故障訊息)，哪些資料可以晚點傳(如電子郵件)，都要靠控制系統(tǒng)的智慧能力，進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐袛嗖拍艿靡詫崿F(xiàn)。

　　工業(yè)通信無線化

　　工業(yè)通信無線化也是當(dāng)前智慧工廠探討比較熱烈的問題。根據(jù)專家分析，到2013年，全球工廠自動化中的無線通訊系統(tǒng)應(yīng)用，將每年增加約40%。隨著無線技術(shù)日益普及，各家供應(yīng)商正在提供一系列軟硬體技術(shù)，協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術(shù)支援的通信標(biāo)準(zhǔn)包括藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。

　　然而，在增加無線連網(wǎng)功能時，晶片及相關(guān)軟體的選擇極具挑戰(zhàn)性，包括優(yōu)化性能、功耗、成本和規(guī)模，都必須加以考慮，更重要的是，由于工廠需求不像消費市場一樣的標(biāo)準(zhǔn)化，必須因應(yīng)生產(chǎn)需求，有更多彈性的選擇，最熱門的技術(shù)未必是最好的通信標(biāo)準(zhǔn)和客戶需要的技術(shù)。

　　此外，無線技術(shù)雖然在布建便利性方面，對比有線顯然有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，但無線技術(shù)目前的完善、可靠性、確定性與即時性、相容性等還有待加強(qiáng)。因此，工業(yè)無線技術(shù)的定位，目前仍應(yīng)是傳統(tǒng)有線技術(shù)的延伸，多數(shù)儀表以及自動化產(chǎn)品雖會嵌入無線傳輸?shù)墓δ?，但要舍棄有線技術(shù)，目前還言之過早。

智慧工廠特征

“智慧工廠”的發(fā)展，是智能工業(yè)發(fā)展的新方向。特征體現(xiàn)在制造生產(chǎn)上：

　　一、系統(tǒng)具有自主能力：可采集與理解外界及自身的資訊，并以之分析判及規(guī)劃自身行為

　　二、整體可視技術(shù)的實踐：結(jié)合訊號處理、推理預(yù)測、彷真及多媒體技術(shù)，將實境擴(kuò)增展示現(xiàn)實生活中的設(shè)計與制造過程。

　　三、協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特性：系統(tǒng)中各組承擔(dān)為可依據(jù)工作任務(wù)，自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　四、自我學(xué)習(xí)及維護(hù)能力：透過系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)功能，在制造過程中落實資料庫補(bǔ)充、更新，及自動執(zhí)行故障診斷，并具備對故障排除與維護(hù)，或通知對的系統(tǒng)執(zhí)行的能力。

　　五、人機(jī)共存的系統(tǒng)：人機(jī)之間具備互相協(xié)調(diào)合作關(guān)系，各自在不同層次之間相輔相成。