01--彭瑜--满足工业4.0和智能制造要求的通讯技术和规范

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1、满足智慧工厂和智能制造要求的通讯技术和规范的发展彭瑜PLCopen中国组织上海工业自动化仪表研究院2016.3.30昆山内容提要智慧工厂概念和技术内涵智慧工厂的架构概念和具体实现的发展传统网络的弊病工业4.0及智能制造对网络通信的要求智能制造和工业4.0的联网解决方案–软件定义工业联网–PLCopen和OPCUA的联合解决方案智慧工厂概念和技术内涵通过构建智慧制造系统/智慧工厂提升企业的长期竞争力一个企业的可持续竞争力取决于它在以下四方面的能力–成本–交付期–灵活性–产品质量智慧制造系统/

2、智慧工厂就是企图运用先进的IThe1通信技术，推动制造系统内，以及制造系统之间数字化信息的快速流动和广泛应用，使上述四方面的能力最大化。在德国工业4.0长期规划的同时，美国正在不遗余力地为在其制造业谋求长期竞争力的改善，通过构建智慧制造系统/智慧工厂，从推行生产的灵活性和敏捷性、生产的质量和生产的效率诸方面，获取前所未有的效益。智慧制造系统/智慧工厂综合集成了各种制造范式特别是智慧制造系统/智慧工厂充分发挥应用信息技术和通信技术的作用，通过智能软件的运用–在优化人力资源、优化材料利用和优化能源效率的

3、基础上，按市场和客户所要求的时间，生产出他们所需要的或定制的高质量产品–能快速的响应市场需求的变化和供应链的变化不同于其他基于制造技术的各类范式，智慧制造系统/智慧工厂定义了一种下一代生产制造全景式的愿景，其各方面能力的增强，建立在正在涌现和发展中的信息技术和通信技术之上，从而使它能把以前已经有了很好应用的制造范式综合集成。智慧制造系统/智慧工厂和先前各种制造范式的关系智慧制造系统/智慧工厂综合集成了以下各种制造范式：–精益制造–柔性制造–可持续制造（绿色制造）–数字化制造–云制造–智能制造（Int

4、elligentManufacturing）–全能制造（HolonicManufacturing）–敏捷制造智慧制造系统/智慧工厂的特征智慧制造系统/智慧工厂的特征是：–制造企业的每一个组成部分都实现了可互操作特性的数字化，从而取得生产率的提升–设备的连接和分散的智能，保证了小批量产品生产的实时控制和灵活性–协同的供应链管理，确保对市场的变化和供应链的突然失效具有快速响应的能力–综合优化的决策，确保了能效和资源利用的效率–先进的传感器数据采集和大数据分析贯穿整个产品生命周期，为实现加快创新周期提供了保

5、证。智慧工厂和智慧制造系统的关键能力制造策略和共同竞争策略之间存在着正面的紧密关系。为了达到共同竞争目标，制造系统应该根据严格的竞争策略（包括成本控制和质量、交货期、创新、服务的差异化，以及环境友好型可持续的生产等策略）发展一系列的能力。这就是智慧工厂和智慧制造系统的关键能力。智慧工厂和智慧制造系统的关键能力包括：–敏捷性能力Agility–质量能力Quality–生产率能力Productivity–可持续性能力Sustainability智慧工厂/智慧制造系统的关键能力列表共同智慧工厂能力分解性能

6、尺度竞争策略关键能力产出在规定的时间周期内机械装备、生产线、车间或工厂制造的产品OEE综合设备效率＝可用性＊性能＊质量成本控制生产率材料／能源生产所规定单位产品或规定数量产品效率所要求的材料/能源（电力、蒸汽、油、燃气等）劳动生产率生产单位产品的工时对变化的响由一种产品转产另一种产品的切换时应间，新品导入率，工程改变序列循环差异化敏捷性时间及时交货按计划完整交货的时间百分比故障排除相对于运行时间的故障停机时间智慧工厂/智慧制造系统的关键能力列表共同智慧工厂能力分解性能尺度竞争策略关键能力产品质量产量，客

7、户拒收/召回，材料核准/召回创新产品的创新性质量多样性产品系列/变型产品，每种产品的可选项，个性化选项差异化客户服务客户对所提供服务的评述产品可回收性能，能效，产品的使用年限，产品的可再制造性能流程一次能源的使用，气体排放的环可持续保性能物流运输燃料的使用率，制冷能源的使用率智慧工厂的架构概念和具体实现的发展数字化工厂和智慧工厂数字化工厂是利用数字化技术，集成产品设计、制造工艺、生产管理、企业管理、销售和供应链等专业人员的知识、智慧和经验，进行产品设计、生产、管理、销售、服务的现代化工厂模式。这种模式

8、特别依赖泛在网络（互联网、物联网）技术，实时获取工厂内外相关数据和信息，有效优化生产组织的全部活动，达到生产效率、物流运转效率、资源利用效率最高，对环境影响最小，还能充分发挥从业人员能动性。智慧工厂首先应该是数字化工厂，即在产品工程技术维度、生产制造维度以及生产供应和销售维度全面实现了数字化的基础上，再进一步发展为实现了工程技术智能化、生产制造智能化以及生产供应和销售智能化的工厂模式。数字化工厂存在不同的描述方法多年来工程技术界一直在探