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摘要：面對越來越個性化的客戶需求，制造業從大批量生產逐步走向客戶個性化定制的小批量生產，如何滿足客戶需求、優化資源配置成為企業考慮的問題。本文針對以上問題基于工業4.0結合可視化技術，提出了一套完整的工業制造可視化解決方案。其可以使企業經營者快速簡單地了解企業運營情況，同時可以實現遠程監控，打破地域限制，優化企業決策。

關鍵詞：工業4.0；可視化技術；工業物聯網；工業制造

一、工業制造的背景

隨著市場需求和消費觀念的不斷變化，以及國際競爭的加劇，制造企業的生存壓力越來越大。制造業的生產模式由按庫存生產變為按訂單生產，即由大批量生產轉換為個性化定制的小批量生產，生產成本也隨之增加。在此種情況下，如何滿足客戶需求、提高質量和服務的同時降低成本、優化資源配置成為企業考慮的重大問題。最近幾年，隨著智能制造概念的提出，德國、美國和中國也相應提出具有本國特色的新型制造方式，分別為工業4.0、工業互聯網和中國制造，這些概念都清晰明確地詮釋了智能制造。這種工業制造方式著重于制造和信息的結合，強調企業數據互通和信息交流以及資源的高效配置，可以有效實現制造企業滿足消費者需求的同時減少成本，優化企業資源配置，使制造更加智能高效。本文針對以上問題采用工業4.0結合可視化技術，提出了一套完整的工業制造可視化解決方案。

二、方案介紹

（一）技術框架工業制造可視化是一個集各種先進傳感技術、計算機技術、信息技術、結構分析以及結構狀態評估理論于一體的解決方案。該解決方案主要包括：自動化傳感測試、自動化數據采集與傳輸、數據處理與控制、數據輸出可視化。本方案整體框架如圖1所示。在自動化傳感測試部分即傳感器部分，其基本功能是檢測信號和信號轉換。傳感器處于系統的最前端，用于獲取監測信號，其性能將直接影響整個系統，對測量準確度起著決定性的作用；在數據采集與傳輸部分，主要功能是對各傳感器信號進行采集和傳輸，供數據處理及評估系統使用；數據處理與控制部分，包括監控中心計算機設備和相應的數據處理和分析軟件以及數據庫管理和接口軟件，為監測中心的“數據信息心臟”，它是企業生產信息化、數據化管理的核心，并為數據輸出可視化提供數據支持。主要功能是由計算機系統完成信號數據的預處理、后處理、歸檔顯示和存儲等數據管理，并通過網絡設置和控制數據采集和傳感測試設備工作，管理和存儲靜態資料和動態數據。靜態資料信息包括設備位置地理信息數據、參數、圖片，以及維護數據文件信息等；動態數據包括日常巡檢、定期檢測、特殊檢測、動態監測數據。在數據輸出可視化部分，主要是對數據處理與控制部分產生的數據進行可視化展現,方便企業對數據的利用。

（二）技術原理數采平臺系統需從設備和MES系統上抓取或推送生產相關數據。數采平臺軟件需免費提供在不同局域網下使用同一服務器無限制數量的使用接口(根據數采服務器處理能力，單個服務器用戶許可證數量低于200)。系統為多語言環境，具有中文界面，簡潔易用。1.采集方式采集方案：現場26臺工業設備。通過，EDS-NH模塊實現設備能耗采集，通過線邊17個觸屏工控機，實現10個傳感器數據采集和現場物流數據的二維碼信息采集。2.采集途徑采集途徑通過現場調研設計一套基于現編觸屏工控機機床側傳感器能耗采集模塊的硬件設備實施方案實現有塞住灶的實時數據，采集系統。3.數據聯網流程服務器區、倉庫管理區、作業區通過多核安全網關（核心交換器和生匯聚交換器）進行連接。4.數據采集點根據工藝路線、物流和信息流的傳播節點設置采集點。5.分析診斷實施采集生產加工車間各種工業設備的生產耗能數據設備運行狀態數據加工質量數據實施現場數據收集和監控一體化數據采集平臺，為MES系統運行提供，現場實時數據數據來源，通過安裝，網絡通訊接口模塊實現工廠局域網內現場工業設備聯網開發數據轉換程序高速采集和，傳輸設備加工情況存放在，數據存儲器中定時推送的MES系統中進行分析診斷。

三、方案功能

本方案功能主要有設備智能化、可視化管理、各系統互連、數據可視化。

（一）設備智能化本項目采用工業物聯網的相關技術，將工廠智能設備直接接入企業網絡，利用各類傳感器、RFID以及無線傳感網絡等技術采集各類設備的數據，實現設備的物聯化、智能化。

（二）可視化管理（1）現場可視化：利用電子屏幕和數據分析工具將生產進度、異常情況、產線情況等信息可視化展現，實現對車間的遠程監控，便于廠長、車間主任以及企業管理者實時掌握車間情況；同時在每條產線的盡頭設置一個用于展現該產線目前的產能、人員編制、質量情況、訂單情況等信息的電子屏，便于各班組長進行產線管理。（2）生產可視化：利用電子看板將各產線機器的目標產量和實際產量以及達成率、工時情況等信息可視化展現，實現對生產進度的實時監控，同時在產能不足時可及時反饋并進行調整。（3）物料可視化：利用電子看板將物料的需求量、當前供應量、剩余供應量等情況可視化展現，便于物料發放和生產領料，另外通過計算出物料使用剩余時間可以設定預警線，避免產線因缺料影響生產進度以及線上物料堆積導致損壞等情況的發生。（4）設備可視化：利用電子屏監控各機器運行狀態、工單號、產品類型、工單數量等，有利于調整設備運行計劃以及對設備進行維護。

（三）各系統互連本項目通過對制造執行系統（MES）、產品生命周期管理（PLM）、企業資源規劃（ERP）、客戶關系管理（CRM）以及供應鏈管理（SCM）等企業不可或缺的信息系統進行全面互聯互通，實現各部門數據的無阻流通以及信息共享，達到資源的高效利用。

（四）數據可視化高層會議通過利用電子大屏進行頁面切換，直接能查看并分析各系統的數據從而掌握不同部門的工作情況。同時電子屏幕展示的都是實際業務系統運營的實時數據，一般在企業的管理制度下無法作假或者美化，且不會出現對指標和報表進行增刪改操作來突出經營政績，隱藏業務等情況，實現以數據為量化考核標準，相互監督，提高企業內部運作效率。

四、總結

本方案利用物聯網、傳感器等技術，對工業大數據進行采集、運算、數據可視化，使制造業可以更方便、更直觀的感受到生產制造過程，便于對企業的管理。其私密的數據存儲、可視化的數據展現、實時的數據報告、準確的預測分析，旨在幫助企業更高效的利用資源、更好的監控生產、更精準的做出決策，從而加速制造企業的智能化進程。 

【參考文獻】

[3]趙福全,劉宗巍.工業4.0浪潮下中國制造業轉型策略研究[J].中國科技論壇,2016(1):58-62.

[4]吳程.基于工業4.0:傳統制造業轉型升級的新思維與新模式探索[J].黑龍江科技信息,2016(30):155-156.

作者：胡昌龍 李田田 單位：湖北工業大學經濟與管理學院