智能制造系统由哪些方面构成:分为五大核心模块
智能制造系统由哪些方面构成,整体划分为感知执行层、网络传输层、数据平台层、智能应用层、决策管理层五大模块,硬件负责采集与生产动作,网络打通设备通信,平台完成数据存储清洗,应用层落地生产业务,管理层统筹资源调度,该体系适合离散制造、流程制造工厂做数字化改造,小型手工作坊、无自动化设备的门店不适用这套完整架构,搭建时可按需删减模块,不用一次性全部上线。
智能制造系统感知执行层
感知执行层是智能制造系统最贴近现场的底层部分,包含各类生产硬件,传感器采集温度、压力、位置、转速等现场物理数据,工业机器人、数控机床、AGV小车负责物料搬运、加工装配,RFID读写器、视觉相机识别产品条码、检测外观缺陷。所有设备直接接触物料与工件,是整个系统的数据来源和动作执行单元。你在选型时优先确认设备是否支持工业总线协议,协议不兼容会造成数据无法上传,出现设备孤立运行的问题。
硬件是基础载体。
智能制造系统网络传输层
网络传输层承担现场设备与上层平台的数据交换工作,由工业以太网、5G工业专网、无线局域网、网关设备组成,网关负责转换不同设备的通信协议,把底层硬件采集的数据做初步打包,稳定上传到数据平台。工业网络和普通办公网络存在差异,工业网络对时延、丢包率要求更高,生产产线高速运转场景下,网络中断会直接造成产线停机,普通家用宽带无法替代工业网络。
智能制造系统数据平台层
数据平台层是智能制造系统的数据中枢,包含时序数据库、关系数据库、数据清洗组件,时序数据库专门存储传感器连续采集的实时工况数据,关系数据库保存订单、物料、人员这类结构化业务数据,平台会对原始数据做降噪、去重、格式统一处理,剔除无效异常数据,为上层智能算法、业务模块提供可靠数据源。这一层不直接控制生产设备,只负责数据管理,平台算力要匹配工厂设备接入总量,接入设备数量多但算力不足会出现数据延迟。
智能制造系统智能应用层
智能应用层承载面向车间业务的软件功能,包含MES制造执行系统、QMS质量管理系统、APS高级排产系统、设备运维管理模块。MES跟踪工单流转、记录工序生产信息,QMS自动采集质检数据,生成缺陷报表,APS结合产能、物料状态自动排定生产计划,设备运维模块根据设备运行数据预测故障,提前安排维保。这一层直接服务车间日常生产操作,不同制造行业的应用功能侧重点有明显区别。
| 软件模块 | 核心作用 | 适用场景 | 部署成本 |
|---|---|---|---|
| MES制造执行系统 | 工单、工序、生产追溯 | 多工序离散加工车间 | 中等 |
| QMS质量管理系统 | 质检采集、缺陷分析 | 高质检要求零部件生产 | 偏低 |
| APS高级排产系统 | 智能排产,优化产能 | 订单多品种小批量工厂 | 偏高 |
智能制造系统决策管理层
决策管理层面向企业经营管理者,接收下层汇总后的生产、库存、能耗数据,生成可视化看板、经营报表,支持产能评估、成本核算、资源调配决策。该模块可以对接企业ERP系统,打通订单、采购、仓储信息,实现从客户订单下发到成品出库的全链路信息互通。管理层不直接操控产线设备,只输出决策参考信息,决策落地依旧依靠下层执行模块完成。
GB/T39116-2020《智能制造能力成熟度模型》可用来评估这套系统的落地水平,标准把企业智能制造能力分为5个等级,企业可对照标准自查当前模块的完善程度,判断升级方向。
该架构的适用边界是工厂具备基础自动化设备,单台设备可输出数字信号,纯人工流水线缺少数据采集硬件,无法搭建完整智能制造系统,只能局部引入单一软件模块。
只采购软件而不配套底层感知硬件,软件无法获取现场真实数据,会出现系统空转,报表数据全部依靠人工录入,无法发挥智能管控能力。
