制造企业智慧化建设的架构分析

李石 左红霞

【摘要】制造企业智慧化建设是指通过物联网、云计算、大数据等技术将企业的硬件资源和网络应用系统进行整合，来实现智慧制造、智慧管理的新模式。智慧制造的核心特征主要反映在网络信息服务平台、智能感知服务平台和互联互通的接口平台上。本文将智慧制造企业建设步骤按照从基础设施构建到顶层的智能化目标的实现应用顺序划分为四大层级：信息的感知获取，信息的检测传输，信息的处理与管理，信息的服务与应用。

【关键词】制造企业 智慧化 信息 网络

一、信息的感知获取

制造感知层是指在硬件基础即主机、服务器的支持下，利用传感器、RFID（射频识别）、激光扫描器、摄像头、遥测遥感、全球定位系统等传感设备和技术，建设基于云计算、物联网、大数据和  SOA 的制造企业网络，按照一定的规则协议，把所有物品同网络连接到一起，然后通过共享信息，来进行智慧化的识别、定位、跟踪和管理。制造感知是制造企业智慧化建设整体架构的首要环节，最终为制造企业智慧化发展提供基础数据。感知层可以使人的感知延伸，这种延伸不仅体现在人的感知范围的增大;还体现在人的感知能力的增强上，进而可以提高人们的整体认知水平。

相关感知技术与方法的应用与要被感知的信息的类型息息相关，不同的感知信息类型有不同的感知技术与方法。智慧制造的基本感知方式有射频识别技术、条形码识别、智能卡片识别、信息终端服务器等。所有的感知方式必须依托要感知的信息类型来确定。

二、 信息的检测和输送

网络传输层在承载监测数据、业务数据和视频数据的同时，也连接着感知层与知识平台层。这一层好比人体中血管的传输功能，主要任务是负责处理和传送制造感知层采集的信息。大数据量和更高层次的服务质量使得传输层由多种网络系统组成。在云计算等高新技术的支持下，通过通信网、互联网、3G 网络、4G 网络、IPV6、宽带超宽带网络通信等传感网络从制造企业内部和外部感知相关信息，然后通过物联网、  WSN 网络、社会网络、新一代互联网、行业专网等传输到制造企业的云端，网络传输层的建设目标通过将现有的网络资源进一步升级，最终建立起一个网络传输层，并使其支持多终端设备接入、不依赖于独家网络运营商。 根据智慧企业建设过程当中存在需求，网络传输建设包含以下几个方面：

（一）监测专网：承载制造企业监测数据与监控视频的制造监控虚拟网络。通过监测专网可以监测了解到原材料位置信息，产品物流信息等，然后传输到制造企业的云端，等待下一层技术的处理分析。

（二）信息专网：就是承载产品信息的专用网络。通过信息专网将材料需求信息，制造生产信息、销售状况信息、库存商品信息等的上传到制造企业云端。

（三）公用专网：各供应商、购买商和制造企业可以互联互通的，即可以支持多运营商共同接入的公共专用网络。

三 、信息的处理与管理

支撑平台层将制造感知层获取的原始监测监控数据按照智慧制造领域模型，整合到相应领域的数据库中，同时采用  ETL 数据仓库技术，按照时间、空间等维度进行制造信息仓库的建立，整个制造企业智慧化建设的架构所需要的数据都在该层上经过统一的建模、存储、检索、分析、发布和管理。然后运用具有高吞吐率和高传输率的数据存储技术、大数据分析技术和运输技术库进行数据存储、处理和分析，最终实现能够满足应用系统层的业务需求，实现业务的连贯性和访问性的统一。应用支撑平台通过云计算平台、  IDC 机房、虚拟化网络、数据挖掘等技术实现制造企业智慧化建设的应用管理，进行用户管理与认证、权限设置、数据交换、信息发布等，建立一个基本的智慧制造的物联网应用平台。这一层可以利用 IPC 机房、虚拟化设备、数据监测平台、云计算平台，来进行应用管理、权限管理、用户管理与认证、数据交换和信息发布。

四、信息的服务应

智慧应用是为支撑平台服务的，直接面向智慧制造的最终用戶，提供多种多样的综合应用和服务。智慧制造三大核心领域应用系统——智慧的创新网络、智慧的制造网络、智慧的管理网络，在此基础上实现各自的业务功能。制造企业智慧化建设通过智慧创新、智慧制造、智慧管理来满足用户、股东、员工以及社会大众的需求。因此，智慧应用的相关建设应该从如下方面进行：

（一）智慧创新

企业的创新能力是提高其核心竞争力的关键所在。所以智慧应用层中智慧的创新网络是制造企业智慧化建设的核心。智慧的创新网络是对外开放的。社会的创新网络与企业的创新网络相互影响相互制约，创新不只是头脑风暴，不止依靠制造企业内部的众多头脑型的人才，还需要依靠社会的各种资源。

（二）智慧制造

制造企业发展壮大不外乎依靠先进的制造技术，想要实现成本低廉、高效快速、保质保量、环保低碳的制造发展，必然需要制造技术的支持，而在智慧应用中，智慧制造的网络支持显得尤为重要。智慧制造具有三大特征：①能够实现更透彻的感知。②还能够更全面的互联互通。③可以更深入的智能化。

（三）智慧的管理

智慧制造企业的建设必须依托智慧的管理网络平台做相关支撑，这样才可以实现制造企业更智能化、高效化、可持续化。智慧的管理一般呈现以下几种特征：①全面的信息掌握。②全方位的联系沟通。③多领域的智能应用。

智慧制造企业不仅仅是一个实体企业，还是由相互有着业务联系的各企业见互联互通形成的无形的网络，通过网络和信息技术，将生产制造，销售服务等环节更加智慧的连接在一起，通过感知达到相互联通，通过互联互通达到更好的管理运营，制造企业智慧化建设才能实现。