基于云平台的数字化工厂研发及应用推广

康运娟 吴刚 杜强

摘  要：以云平台为基础设施，将云制造技术、物联网技术、区块链技术与大数据技术相融合的技术已经成为数字化工厂建设的趋势。文章以云平台、大数据技术为着眼点，介绍了数字化工厂的系统架构模型、功能设计以及应用前景。以工业云为抓手，推动“区块链”技术与智能制造技术在工业企业中的应用，将推动本地企业在产品、服务、装备、制造全过程的数字化、网络化、智能化，推动业务与协作模式向服务型、个性化、社会化制造方向发展。

关键词：数字化工厂;云平台;区块链;大数据

中图分类号：TP278                  文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）19-0164-04

Development and Application Promotion of Digitalized Plant Based on Cloud Platform

KANG Yunjuan， WU Gang， DU Qiang

（Liaoning Open Data Communication Co.， Ltd.， Shenyang  110041， China）

Abstract： Based on cloud platform， the technology of integration of cloud manufacturing technology， Internet of Things technology， block-chain technology and big data technology has become the trend of digitalized factory construction. Focusing on cloud platform and big data technology， this paper introduces the system architecture model， function design and application prospect of digitalized plant. Focusing on the industrial cloud， promoting the application of “block-chain” technology and intelligent manufacturing technology in industrial enterprises will promote the digitization， networking and intelligence of local enterprises in the whole process of products， services， equipment and manufacturing， and promote the development of business and cooperation mode towards service-oriented， personalized and socialized manufacturing.

Keywords： digitalized factory; cloud platform; block-chain;; big data

0  引  言

當前，制造业正面临全球新科技革命和产业变革的挑战，亟待通过新技术、新理念、新模式实现传统产业的转型升级。第三次科技革命所引领的信息技术革命，将推动产业结构发生重大变化，促使我国制造业从价值链低端向中高端，从制造大国向制造强国、从中国制造向中国创造进行深刻转变。以“工业化与信息化深度融合”为特征的制造业信息化与创新驱动，是我国实现从制造大国向制造强国迈进的战略举措。

自2015年以来，国家规划司编制的《智能制造工程实施指南》，将智能制造作为主攻方向，结合顶层规划、试点示范、标准体系建设，推动智能制造行业进入实质落地。四年来，政策引擎

推动信息技术领域屡结硕果，业内涌现出很多先进的智能制造系统方案：如智能制造执行系统、加工环节数字化系统、智能输送系统、智能仓储系统和企业资源计划系统等。

2018年至今，伴随制造行业实施数字化改造的持续推进，系统解决方案日益成熟，并呈现出从单项、局部的改善向综合、集成趋势演化发展。此外，制造行业在互联互通的深入实践，带动工业物联网、工业云平台、工业大数据、区块链等数字化系统解决方案技术实现较快发展。因此，未来一定时期的企业数字化改革方向，必然是向着智能制造各系统与工业物联网、工业云平台、工业大数据、区块链集成的方向逐步推进并渐趋完善。

作为共和国长子和国内工业化起步的东北重镇，辽宁省工业体系完善，传统制造业较多，但同样面临传统产业比重过高、产业结构不合理等问题，传统制造企业由于固定资产投入过高、历史遗留问题过多，呈现出市场竞争力差、总体经济效益低等问题，严重制约了辽宁省内经济发展和产业优化升级。

信息化技术，是推动工业企业实现跨越式发展、跃进式转型的必由之路。通过梳理自身系统配套，改造自身的能力结构，持续提升企业全链条、全过程、全生命周期的营销能力、制造能力、服务能力、创新能力和资源整合能力，才能不断增强企业的核心竞争力，推动制造业提质增效，做优存量。

1  基于云平台的数字化工厂研发情况

数字化工厂是借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案。

通过基于云平台的数字化工厂建设，能为企业打造一套先进生产平台，以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联平台搭建为基础，利用区块链分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术，实现对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。

通过数字化工厂执行系统建设，可以达到如下功能：

（1）实现制造领域先进要素相互融合。促进企业落后产能升级，从研、产、供、销、存多维度，多要素，助力制造领域企业数字化发展，实现产品、服务、标准等多要素融合，为制造企业二次发展赋能。

（2）实现企业生产经营各环节把控。利用云平台将企业现有的制造资源与能力进行数字化整合，通过系统软件及互联网技术达成企业不同层级的互联互通，提升企业经营过程中各环节的可控性，满足各层级的优化，如精准控制、实时监测、数据集成、运营优化、供应链协同、需求匹配、服务增值等业务需求，实现企业精准营销、个性定制、智能服务、协同设计、协同制造、柔性制造等目标，辅助企业完成从传统生产模式向数字化工厂、协同制造及云制造新模式的转型升级。生产环节把控示例如图2所示。

（3）利用大数据分析应对管理难题。为企业管理者提供足够的数据支撑及分析环境，将企业原有的各部门零散、杂乱的数据进行数据清洗，再通过人工智能、边缘计算、大数据分析技术实现数据的加工，形成供企业分析的数据集，最终通过应用层的前端应用，帮助企业管理者实现决策支持、智能预警、智能控制、自主学习等功能，真正实现管理智能化、网络化、数字化。大数据分析平台架构如图1所示。

（4）实现工业企业数据化改造。利用区块链技术，将云计算、大数据、物联网、人工智能、5G网络及加密技术融合，并通过数字化工厂执行系统，真正应用到工业企业数字化改造当中来。

2  应用价值

数字化工厂执行系统建设的应用价值分为以下几个方面：

（1）加快制造企业信息化变革。为制造企业信息化管理变革、竞争力提升提供有力支撑和保障，通过信息化变革，为制造企业带来经济效益和管理效率提升。

（2）实现生产制造智能化管理。充分利用物联网技术，采用一个平台，对企业进行集中管理管控，将原始的系统按业务类型进行模块化切分，实现平台应用化、去系统化。利用网络技术、设备监控技术、先进传感技术、大数据技术、人工智能技术等，达成企业不同层级业务的互联互通，形成“状态感知-实时分析-自主决策-精准执行和学习提升”的企业管理新模式，实现企业的高效率、低成本、高质量、短周期运营，促进企业健康可持续发展。

（3）提高设备管理水平。数字化车间建设，为企业自动化设备提供了一个统计管理、智能调配的平台，同智能制造理念、先进制造方法结合，形成集群性、柔性的优势，最大程度地发挥自动化设备的生产能力。

（4）提供科学管理决策支持。制造企业经营管理者可随时随地掌握工厂生产状况，通过工厂各环节的数据采集及统筹分析，将生产经营数据进行汇总分析，为领导层的经营决策提供依据。

（5）促进两化融合示范应用。畅通数据作为辽宁省首批两化融合示范基地，利用自主研发的数字化工厂执行系统，将“互联网+智能制造”技术相融合，致力于信息化深度融入自动化，将生产过程中的相关数据进行采集和分析，建立工厂制造过程大数据平台;将生产环节中的工艺数据参数有效处理，并下达操作指令;在项目竣工后，对工厂在生产过程中存在的加工、制造各环节进行大数据分析，从而达到持续改进设计水平、生产工艺、产品质量的目的，有效提升工厂的生产效率和经济效益。

（6）促进信息集成一体化。通过平台建设，可实现制造企业研发设计和生产的集成、生产与管理的集成、市场营销与研发设计的集成等，实现产供销一体化、业务与财务一体化、集团管控一体化。在企业内部信息化集成应用方面，以信息化推进研发设计与生产制造的集成、生产与管理的集成、生产与销售的集成、业务与财务的集成，实现产销衔接、管控一体，提高企业生产经营效率，减低成本，控制风险。在企业与上下游企业之间信息化集成应用方面，以信息化推进产业链协同，推进重点平台企业与配套企业之间进行信息系统对接，相互共享设计、库存、物流等信息，以提高协同效率，降低总成本，实现即时生产。

3  推广前景

畅通数据自2007年以来，一直致力于云平台等方面的应用时间。通过对沈阳市某大型工业企业的信息化改造实践，成功将基于云平台的数字化工厂研发技术应用到车间生产执行系统。系统建成后，全面提升了制造企业的自动化、数字化、网络化、智能化、协同化水平，推动了该企业研发、设计、生产、营销等全过程的协同管理能力。

利用該系统，能够提高工厂生产管理环节的智能制造水平，缩短与国外先进技术间的差距，树立行业标杆示范效果，并形成可推广可复制的方案及模式，带动行业的转型升级。具体为：

系统建成后，将会给企业提供整体管理解决方案，通过“人、机、料、法、环”各环节进行可视化管理、大数据分析、云平台应用，能够让企业管理者有效了解企业现状，有针对性地进行管理改进。系统截图如图2所示。

系统建成后，可以集成企业的ERP系统，产品全生命周期PLM等系统，将产品价值链和产品技术链相融合，打造智慧工厂，为企业建立数字化生产、智能化运营提供全面数据支撑，通过建立企业管控一体化平台，能够将企业发展中远期规划落到实处，帮助其建设成为典型的智能制造型企业。企业智能化运营如图3所示。

数字化工厂新模式的贯彻落实，将有助于传统制造企业加快增速换挡，促进工业企业加快创新驱动，以技术引领带动企业降本增效，引导和创造用户需求和行业标杆。同时，将在一个时期内，以企业实践带动整个制造行业的转型升级，带动整个行业结构调整和优化升级，进而推动我国制造企业整体迈向中高端行列，助推我国早日跨入世界轻工强国之列。数字化工厂综合监控平台如图4所示。

4  结  论

智能制造是中国制造2025的主攻方向，是未来制造业发展的重大趋势，是顺应新一轮科技革命和产业变革、推动产业迈向中高端水平的关键环节。畅通数据结合多年研发经验，将基于云平台的数字化工厂研发技术应用到车间生产执行系统，通过利用大数据分析、区块链等信息技术，将生产制造环节、管理过程等进行有效应用，并通过数字化、智能化系统对原有生产制造流程进行信息化改造，推进了信息化、数字化和大数据的深度融合，提高了企业数字化整体水平和市场竞争力。

经过智能化信息系统优化升级，企业技术装备水平、产品质量、生产效率大幅提高，能源消耗、人力成本持续下降，绿色、安全生产持续推进，将为工业企业带来较好的经济和社会效益。

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[5] 孙杰贤.航天云网：探索工业互联网的中国道路 [J].中国信息化，2019（10）：38-39.

作者简介：康运娟（1978—），女，蒙古族，辽宁丹东人，副总经理，本科，研究方向：云应用及智能制造产业;吴刚（1979—），男，汉族，辽宁庄河人，学历专科，研究方向：SaaS应用;杜强（1985—），男，满族，辽宁抚顺人，本科，研究方向：离散制造业智能制造。