基于全制造服务周期的智能工厂系统结构模型

发布时间：2017-03-05 作者：e-works整理

关键字：制造服务智能工厂

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智能制造(IM， Intelligent Manufacturing)作为信息技术、管理流程与经营模式结合而成的制造服务状态，无论是过程智能化和产品智能化，均依赖于信息系统的支撑。

根据工厂A的需要，在工M-BOSS中需要新增功能如下：

1)在产品研发前端增加预研科技情报跟踪分析系统。工厂A根据产品特征和电机行业特征设立所关注的词条，建立行业范畴表，跟踪全球相关技术的研究成果、竞争对手的产品及市场状态，为产品的创新提供支撑。

2)QH SE(Quality， Health， Safe and Environment) 监控管理。通过部署在工厂各处的监控、传感器，通过部署在工人装备或服装上的传感器，实时监控制造区域的粉尘、有毒或易燃易爆气体浓度，确保制造环境健康。通过应急模块提高全实时反应能力，降低制造的安全风险。

3)生产设备MRO(Maintenance， Repair and Operations)。管理制造设备单元或工具的运行状态、故障及维护记录，实现设备或工具的状态预警，保证制造活动的连续和有效。

4)能耗管理系统。集成水电气等量表的实时数据，跟踪总体能耗，评估能耗的效率。

5)三维设计与工艺图纸轻量化阅读功能并扩展到工位，提高工人对新产品加工的适应能力，减少误差，缩短时间。

6)产品标准化柔性检测。提供面向不同产品的检测流程、检测工艺、检测课程培训和故障发现。检测员基于该系统实现对多种产品的快速检测，并记录检测过程中发现的问题；检测过程与后续产品试验验证相结合，通过对数据的分析指导产品的进一步改进。

7)车间自动仓储ASRS ( Automated Storage and Retrieval System )，建立企业和车间多级物料和工具库存体系，缩短物料自动搜索、识别、获取和输送时间；增加AGV(自动导引车)，在车间ASRS和工位之间、工位与工位之间建立快速物流通道；在A工厂的转子喷涂和转运环节增加机器人或机器臂。

图7 工厂的四类服务总线和7个服务域示意

Fig.7 Four service sub-ESBs and seven service domains

8)在产品中增加智能MEMS用于远程监控产品的运行数据，构造产品MRO云系统。产品中主要增加包括北斗/LTE通信模块和数据采集单元。产品IVIRO是用户获得售后服务的体系化平台，同时也包含产品用户社区，通过用户的反馈支持新产品的升级需求。

9)重新对遗存应用封装服务接日，在按照MSA原则为新应用开发接日的过程中，增加数据的语义分析功能，包括非结构化数据语义筛选、目录文件语义扫描、图片文件OCR识别、语音转换为文字和视频文件关键帧提取等，最终构造制造大数据分析平台。

根据总线功能差异，可细分为4类总线：数据总线DSB ( Data Service Bus )、知识总线KSB ( Knowledge Service Bus )、流程总线FSB(Flow Service Bus)和安全总线SSB ( Safe Service Bus)最终形成了制造应用总线。总线连接共7个服务域：基础服务域、安全服务域、互联网服务域、资源管理服务域、设计与工艺服务域、制造与控制服务域和产品与用户服务域，总线与服务域共同构成A工厂的分布式制造服务开发平台[y o}通过7个服务域，A工厂实现从产品营销、生产管理、工艺设计、制造装备、产品运维到产品更新的智能制造闭环。

A厂私有应用商店发布面向四类用户群体的小型制造应用。制造应用商店如图8所示

图8 A工厂制造应用商店示意图

Fig.8 Manufacturing Application Store

5、结语

基于TSML，以4个维度的视角提出1个参考模型，并从制造资源的标准化及微服务封装出发，构造微制造服务单元，改进ESB，实现智能工厂的运营支撑系统，达到制造即服务和开放网络生态的目标。通过实例可以证明该路径是有效可行的。

ESB的有效运行还需要进一步优化制造应用间的服务联合安全授权与认证，例如oAuth， openID和CA/PK工，可作为候选方案开展研究。

系统结构参考模型在面向企业内部的同时也兼顾对上下游合作伙伴的应用集成和协同扩展的支持。但是外部资源如何进入工厂资源池，如何与内部资源一起编排服务计划，如何在安全前提下实现合作伙伴应用与内部应用的协同还需要进一步探索。

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