智慧厂房
——工业4.0下的厂房升级改造

吴永华

（广东德尔智慧工厂科技有限公司，东莞　523000）

智慧厂房有别于智慧工厂。智慧工厂侧重于产品的生产及跟踪，而本文提及的智慧厂房则侧重于为工厂的生产提供强有力保证的基础建设。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层的含义，首先它的核心和基础还是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其次，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。智慧厂房就是通过物联网技术，提升其智能性，从而让管理者更高效地对设备进行监测、维护。

1　网络架构

智慧厂房的建立，大致可以分为三层：感知层、传输层和应用层。感知层主要是指带有通讯功能的动力设备和传感器，如空压机、除湿机、温湿度传感器、压力传感器等。传输层主要是指厂区内部署的网络环境。应用层，可以比喻为智慧厂房建设的结晶，主要是指设备、环境、能源的监控平台。

2　感知层

感知层是体现智慧厂房的核心关键。智慧厂房和普通厂房的区别也是在于此。智慧厂房里使用的设备均带有通讯功能，也就是说厂房在前期设计规划以及设备选型的时候就要考虑这问题，要和厂家协商，让他们提供接口放开的服务。通讯协议如RS-485和RS-232等，这些普遍都被西门子、三菱、松下等数据采集器设备所接受。

3　传输层

传输层是应用层与感知层之间的一道桥梁。传输层的断裂，会造成应用层无法及时展示感知层设备的状况。传输层使用的设备主要就是网络环境部署使用的设备，如路由器，交换机，防火墙，光纤转换器等。

4　应用层

应用层主要是指设备的管理平台，是智慧厂房建设的中枢神经系统。应用层主要负责对原始数据进行整合处理。设备本身提供的数据都是零碎的，要在这零散的数据里挖掘深层次的价值，则必须需要设备的管理平台来协助。通过大数据的分析处理，从而判断出设备的利用率、能源消耗以及效益等。

4.1　设备运维监控平台

我司自主研发的设备运维管理平台主要是为厂务人员日常的工作而设计的。3E指的是Equipment、Energy和Environment。整个系统共分为五大块，分别是现场管理、项目管理、设备管理、能源管理和环境管理。

4.2　现场管理模块

该模块的主要功能是把日常的厂务工作分派到人。针对常规性的工作，如每日抄写电表数据、对某设备进行巡检等，系统会把信息自动储存起来，用户下次分派相同的任务时，只需选上即可，无需重复填写。为了保证信息的真实性和有效性，避免突然情况的出现而影响工作，模块设有任务变更的功能，确保任务是用户本人做的，不可弄虚作假。

4.3　项目管理模块

该项目主要是针对大型项目的施工建设而设计的。从项目的立项、到设计，再到施工，最后到验收，系统可配合用户把所有的资料保留归档。项目在前期规划的时候可能会因为领域的不同而分成几部分，如暖通设计、工艺管道设计等，因此该模块设有项目拆分的功能，用户可根据自身需要，自定义各种划分规则。

4.4　设备管理模块

本管理平台的核心功能之一。为了能直观反映设备的物理位置以及运行状态，本模块功能嵌入了BIM的建模技术，通过BIM模型，真实地反映设备的物理位置。该模块设有维护保养的功能，用户只需要设置好保养内容、保养周期，当设备到了保养的时候，系统会通知到相关人员，提醒管理员对设备进行保养。当设备出现异常情况报警的时候，系统也会及时通知相关人员，避免对设备造成进一步的损坏。

4.5　能源管理模块

能源管理模块的功能主要是监测水、电、气（包含天然气、氮气、压缩空气等）的用量，便于管理员对能源消耗进行统计。对于出现异常情况的仪表，本管理平台能第一时间反映情况，并通知管理员。为了更直观的反映能源的消耗情况，本管理平台对于能源管理模块的设计，不仅仅使用了BIM模型的技术，还根据仪表的上下级关系绘制成图，这样既便于管理员了解厂区的仪表分布情况，更重要的是管理员能通过此图及时发现各仪表是否出现异常状况。

4.6　环境管理模块

环境管理模块监测的主要是温湿度、气体浓度、光照度等。对于产品的生产而言，生产环境是否达标，也是很关键的。因此环境管理模块的功能也是一个不可或缺的重要组成部分。为了让用户快速地适应管理平台的操作习惯，环境管理模块也会采用平面图的展示方式，展示给用户。由于环境监测的参数大多数都是瞬时值，所以为了便于跟踪监测参数的变化，管理平台会采用图表的方式辅助监测。

5　结束语

智慧厂房是工业4.0发展下的必然产物。提高设备的有效管理，必然需要对厂房进行升级改造。而减少劳动成本的投入，则必需使用管理平台的协助。智慧厂房是厂房建设的趋势，无论从管理上，还是公司形象上，它都会使公司得到一个很大的提升，这也是智慧厂房备受关注和青睐的原因。

[1]工业企业通信设计规范.GBJ 42—1981[S].