智能燃气表智造工业物联网体系的研究与建设

邵泽华，刘 彬，权亚强，侯雪丹

（成都秦川物联网科技股份有限公司，四川 成都 610100）

0 引 言

近年来，随着仪器仪表制造行业自动化水平、信息化水平和智能化水平的不断提高，我国燃气贸易计量用燃气表制造业已由传统的自动半自动化生产向全自动化、数字化、智能化方向发展。在全球范围内，各国政府均在工业领域推动实施信息化和智能化战略，智能制造和智造的概念逐步形成。它是将新一代信息通信技术与先进制造技术进行深度融合，并贯穿制造活动的各个环节[1]。燃气表智造的核心是借助三体系智造工业物联网系统将燃气表制造过程的各种工艺相关的设备、工序、产线、工厂等对象的状态信息加以汇聚和利用，实现制造过程管理的集约化、远程化、可视化。该系统综合运用云计算、大数据和远程控制技术，构建起一个人、机、物之间数据信息实时交互，可自主运行、维护和优化的工业物联网环境[2]。该系统能为燃气表制造企业的经营管理提供连续同步的成品、半成品的生产质量信息、物流信息、价值形成信息等服务，能为各职能管理部门业务活动提供支撑。工业物联网的应用可降低制造业的生产成本，提高生产效率，实现产业链上下游的优化升级和创新转型[3]。

我国存在许多传统的燃气表生产制造企业，在国家推动制造业数字化转型升级的大背景下[4]，实施由工业物联网对其进行信息化智能化的改造迫在眉睫。此改造的施行可解决行业中半自动化制造以及虽已自动化但无法协同管理的工艺痛点问题，提升燃气表制造业的整体信息化水平，淘汰落后产能，实现高质量发展。

本文基于三体系智造工业物联网理论开发并建设了智能燃气表智造工业物联网体系，解决了自动化工艺设备的协同化问题和半自动生产工艺的自动化及协同化问题，使工艺过程各设备、工序、产线乃至产线之间实时监控和协同，使成品产量和质量稳步提升，提高了生产效率，降低了劳动强度，提高了交货周期的可预见性，实现了较好的社会效益和经济效益。此体系可作为广大传统仪器仪表制造业转型升级的参考。

1 三体系智造工业物联网理论

提到工业，国家行业统计部门按照国家标准GB/T 4754—2017《国民经济行业分类》把“采矿业”“制造业”“电力、热力、燃气及水生产和供应业”统称为“工业”，本文的工业指“制造业”。三体系智造工业物联网理论指出，智造工业物联网由对象平台、传感网络平台、管理平台、服务平台和用户平台组成。

对象平台包括制造工艺过程的设备、工序、产线等，可感知在制品的状态信息和在役单元的运行状态并实现自主控制，可接受外部指令实现外部管理控制；传感网络平台能实现制造过程感知信息（设备、工序、产线等自动感知）和控制信息（外部指令或内部指令）汇聚或精准控制；管理平台能以完成某项订单为目标实现制造过程设备间、工序间、产线间的协作；服务平台能提供各专业管理部门需要的数据接口，如产量统计、质量统计、成本统计等业务所需要的数据接口；用户平台能为企业提供经营信息，如生产日报、质量日报、成本日报等经营信息。

三体系智造工业物联网实现了设备与设备之间、工序与工序之间、产线与产线之间等该类物理实体间的通信，实现了各级管理者与设备、工序、产线之间的连接，可实现对订单购买者的制造信息共享，最大限度提供了可预期的交付标的物信息，体现了物联网中智能物的物理、信息、功能三大属性。

2 智能燃气表智造设计与开发的具体特点研究

本文设计与开发的智能燃气表智造工业物联网，是三体系智造工业物联网理论在智能燃气表制造领域的应用，从一般到特殊的应用过程，体现了智能燃气表制造过程的具体特点，即仪器仪表制造、防爆电气设备制造、通信设备制造等；对应于仪器仪表制造体现在工艺过程就是存在法定的校准和检定要求、法定的气密性检测要求、通信检测要求等，也体现了工艺设备、工序、产线间的协同性要求。

2.1 智能燃气表智造的仪器仪表工艺特殊性

贸易结算用的燃气表是被国家市监总局列入《实施强制管理的计量器具目录》的工作计量器具，并且限期使用，到期更换，燃气表须经检定机构检定合格后方可投入使用。燃气表的计量准确性直接关系到用气居民的权益和燃气公司的利益[5-6]，若计量失准将会引起计量纠纷，因此智能燃气表智造的工艺过程中存在法定的校准和检定要求，它是确保智能燃气表计量准确、公平的重要手段。必须按照国家标准GB/T 6968—2019《膜式燃气表》中的规定，对智能燃气表的外观、密封性、压力损失及示值误差等项目进行校准和检定。国家在浙江、重庆等省市试点的“出厂检定”和“强制检定”二检合一的举措[7]，更加强化了燃气表智造企业在计量器具智造过程的市场主体责任，因此智能燃气表的智造必须考虑这一检定和校准的特点。

在基于工业物联网的智能燃气表智造工艺过程中，校准和检定是通过智能化生产检测设备与传感网络设备构建的物理体系以及专业信息分析管理系统构成的信息体系结合实现。通过智造工业物联网的管理平台有效实现整合管控，保证了智能燃气表的在线实时校准和检定。校准和检定后的数据结果将存储在智造工业物联网的服务平台上，供相关管理人员通过数据接口读取校准和检定数据结果信息。

2.2 智能燃气表智造的气密性检测和工作电流检测等工艺特殊性

由于燃气表测量的介质属于燃料气体，一般都是易燃易爆物质，因此要求燃气表的过流部分绝对密封并且长期可靠，这样就要求燃气表在制造过程中必须对产品的气密性进行高于使用压力条件的全数检验，以保证燃气表服务过程自身不引起泄漏爆炸事件。另外智能燃气表均采用电子控制技术，当智能燃气表的安装场所环境中存在易燃易爆的气体或固体粉尘时，如果电控部分设计制造不当，可能在服务中存在电路动作花火，从而点燃其周围的有潜在爆炸危险的混合物，使其周围空间成为具有不同程度爆炸危险的场所[8]。因此智能燃气表的制造过程的另一个特征就是要检测工作电流是否异常，防止工作电流过高的产品下线。因此，用于危险场所的仪器仪表必须既要具有气密性以保证不向外部泄漏可燃气体，又要具有防爆性能以保证使用环境中潜在爆炸物不会被智能控制电路的火花引爆。智能燃气表智造中必须同时考虑上述两个产品特点。

随着智能燃气表安全切断技术[9]的应用，对智能燃气表内置阀门气密性的要求也愈来愈引起人们的重视，也成为智能燃气表智造工艺的一个重要特点，主要包括了阀门关闭后的气密性检测以及阀门对压力损失及计量性能的影响检测。

国家标准GB/T 6968—2019《膜式燃气表》之附录C 中的防爆性能规定燃气表的“附加装置应符合GB 3836.1 和GB 3836.2 或GB 3836.4 规定的防爆性能要求，并取得国家授权的防爆检验机构颁发的防爆合格证书”，它是确保人民安全用气的重要保证。对于我公司由本质安全型“i”保护的智能燃气表，应符合GB 3836.1 和GB 3836.4 规定的防爆性能要求。对于我公司由隔爆外壳“d”保护的智能燃气表，应符合GB 3836.1 和GB 3836.2 规定的防爆性能要求。

在基于工业物联网的智能燃气表智造工艺过程中，防爆电气工艺是通过智能化气密性检测、工作电流检测、阀门关闭泄漏率检测等生产检测设备与传感网络设备构建的物理体系以及专业信息分析管理系统构成的信息体系结合实现。通过智造工业物联网的管理平台有效实现整合管控，保证对智能燃气表中安装的与防爆有关的电池、电磁阀和电容等部件实现在线监测。有关管理人员可通过智造工业物联网服务平台上的接口读取智能燃气表防爆相关部件的性能参数。

2.3 智能燃气表智造的通信设备工艺特殊性

通信技术是智能燃气表的关键技术，该技术对智能燃气表的智能化程度以及远程管理效果起到决定性作用[10]。安装在智能燃气表上的通信设备将使智能燃气表实现远程无线通信，使智能燃气表管理与终端服务更加便利，更好地服务燃气用户。

在基于工业物联网的智能燃气表智造工艺过程中，通信设备工艺是通过智能化通信模块生产检测设备与传感网络设备构建的物理体系以及专业信息分析管理系统构成的信息体系结合实现。通过智造工业物联网的管理平台有效实现整合管控，保证了智能燃气表的通信性能（信号强度、通信成功率等）得到在线监测，其在服役后能够正常通信。有关管理人员可通过智造工业物联网服务平台上的接口读取智能燃气表通信设备的性能参数。

另外由于通信过程消耗能量，能增加产品的能耗，因此产品必须满足通信设备入网许可、型号核准以及防爆的要求。

2.4 智能燃气表智造工艺全局协同性

在基于工业物联网的智能燃气表智造工艺过程中，我公司以MES、SCADA 系统构成生产过程全流程一体化管控平台，通过在CAPP 中建立工艺知识库模块储存产品加工工艺信息，当MES 接收到工艺条件发生变化信息时，调用CAPP系统工艺知识库中相应工艺信息并将相关工艺路线与标准、设备参数、产品制造规格及工艺卡片等数据发送至MES 系统。MES 通过SCADA 系统下达对应的工艺参数至执行工站，完成塑胶零部件制造过程、五金零部件制造过程、基表制造过程、控制电路板制造过程、阀门和计数器制造过程的全局性协同生产，可根据订单安排实现全局产线的工艺顺次切换，同时，通过引入机器人技术、视觉检测、二维码识别、光电传感技术等现代前沿数据采集技术，采集生产过程中产品装配位置、精度等参数信息，当参数异常时，自动调整参数信息，从而实现工艺参数的动态管控及调优，整个采集传输数据过程中呈现低延时性。在多型并列的基表智造产线间，不同表型线体切换由人工操作优化为系统自动切换，表型切换变得高效、快捷、柔性；生产状态及设备状态可进行实时监控，工艺参数实现动态调优。基于工业物联网的智能燃气表智造工艺保证了生产过程的稳定性、生产质量的可靠性以及工艺设备、工序、产线间的全局协同性。

3 智能燃气表智造工业物联网体系的构建

基于三体系智造工业物联网理论和作者及其团队在智能燃气表智造工厂设计、开发经验，构建出了智能燃气表智造工业物联网体系。智能燃气表智造工业物联网体系主要由信息体系、物理体系和功能体系组成，集智能燃气表智造状态感知、分析、控制功能为一体。智能燃气表智造工业物联网体系如图1所示。

图1 智能燃气表智造工业物联网体系

3.1 信息体系

智能燃气表智造工业物联网体系的信息体系如图2所示，该体系中的信息体系包括对象域、传感域、管理域、服务域和用户域。

图2 智能燃气表智造工业物联网体系的信息体系

3.1.1 对象域

对象域是实现智能燃气表制造过程的感控信息以及该类信息处理软件系统的集合，主要包括智能燃气表制造过程的设备、工序、产线等感控信息及在制品感控信息，具体有：智能燃气表制造过程的数控机床集群联网系统（DNC），实现了相应产线壳体、机芯等零部件及其模具加工活动的数字化虚拟化；智能燃气表制造过程的实时数据采集系统（SCADA），实现了相应制造工厂设备、工序、产线及在制品等的物理实体的数字化虚拟化，使生产过程本身产生了“意识”；智能燃气表制造过程的仓储控制系统（WCS），实现了相应原材料、半成品、成品、备品、配件等及其出入库等仓库库存和仓储活动的数字化虚拟化，使仓储过程本身产生了“意识”。

3.1.2 传感网络域

传感网络域是实现智能燃气表制造过程信息和外部控制信息的采集、汇聚、传输、处理等信息及其软件的集合，主要包括网关的信息及其系统、智能传感器通信模块信息机器系统、工业互联网系统、无线局域网系统、以太网系统和其他网络系统。按信息及其软件系统的类别分述如下：

智能传感器通信模块的信息及其系统：其作用之一是为已被感知的信息提供上传或上报的信息通道，是传感网络信息域信息传输的起点，也是采集的起点；作用之二是为已下发的信息提供下传或下达的信息通道，是控制信息到达控制体的终端通道。

网关类：其作用之一是为将被感知的众多对象的信息提供存储、加工、传输的接口，是传感网络信息域信息传输和处理的关键环节，是众多传感器节点形成传感网络的标志；作用之二是处理已下发的各类控制指令信息提供存储、加工、精准投放的接口，是控制信息精准抵达智能传感器控制模块的通道，兼容多种通信接口与数据接口。

网络类：其作用是为对象域与管理域实现双向通信的信息通道。与管理域联通的网络一般为公共网络（如因特网、以太网等），与对象域联通的为私有网络（如LoRa 网络、Sigfox 网络、GFSK 网络等）。特殊地，在智能燃气表制造过程中，涉及NB-IoT 型智能燃气表通信检测的传感网络为公共网络（即南北向网络同一）。

3.1.3 管理域

管理域是实现对对象域、传感域、服务域、用户域等信息域的管理及其自身信息域综合管理的信息及软件的集合，主要包括智能制造管理云制造信息系统、综合管理信息系统、专业管理的业务信息系统，具体为产品生命周期管理系统（PLM）、企业资源管理系统（ERP）、仓储管理系统（WMS）、客户关系管理系统（CRM）和制造执行管理系统（MES）等软件系统。按信息系统的类别分述如下：

智能制造管理云制造信息系统类：对对象层管理的信息系统、对传感网络层管理的信息系统、对管理层涉及制造流程管理的信息系统、对用户层管理的信息系统等。

综合管理信息系统：通信管理信息系统、运行维护管理信息系统、信息安全管理信息系统。

专业管理的信息系统：产品生命周期管理系统（PLM）、企业资源管理系统（ERP）、仓储管理系统（WMS）、客户关系管理系统（CRM）和制造执行管理系统（MES）。

3.1.4 服务域

服务域是实现为制造过程的基层管理者、中层管理者、高层管理者等各级管理人员以及其他有服务需求者所需要的不同服务的信息及软件的集合，主要包括智能制造服务云信息系统、特定业务服务的专用信息系统、服务接口等，具体为服务平台云信息系统，如信息服务软件系统、管理系统等。服务域是由感知服务系统和控制服务系统组成的智能制造服务系统。按信息系统的类别分述如下：

智能制造服务云信息系统：服务平台信息系统，如制造过程感知控制信息系统、制造过程管理指挥信息系统等。

特定业务的专用信息系统：设备维修、巡检、安检、维护等专用信息系统。

服务接口：与交付过程有关的付款、授信等接口。

3.1.5 用户域

用户域是实现为制造业的企业主、上游原材料供方、下游产品买方、外部协作方、政府安全环保监管方、信息安全监控方、系统开发运维方等的多方面用户的服务的信息及软件的集合。一般是通过整合生产数据，包含订单完工、工艺执行、产品质量和物料供给等方面，而建立起来的生产综合管理系统。用户域主要包括移动通信终端信息系统、专用终端信息系统、互联网终端信息系统、无线局域网终端信息系统，具体为生产运营管理者使用的手持终端PDA 软件、手持机系统、PC 终端系统和控制平台终端系统等。

3.2 物理体系

智能燃气表智造工业物联网体系的物理体系如图3所示，该体系中的物理体系包括对象层、传感网络层、管理层、服务层和用户层。

图3 智能燃气表智造工业物联网体系的物理体系

3.2.1 对象层

对象层是实现制造流程任务的设备装置及其信息感知和控制的监控装置等物理实体的集合，主要包括用于智能制造生产的智能设备及其状态检测控制单元、工序及其在制品监测控制单元、产线及其生产质量监测控制单元、工厂及其运行效率指标检测控制单元等及智能传感器感控模块的实体。按物理载体的类别分述如下：

设备类：动力设备，如电机、压缩空气设备等；通用设备，如机器人、塑料注射成型机、CNC、高速冲床等专业设备；工艺装备，如注塑模具、金属加工模具、运输或存储托盘、托架等；上述设备和在制品的状态监控的传感器的感控模块（光电传感器感控模块、环境传感器感控模块、信号感知器）等。

工序类：外壳电泳成套设备、外壳连续深冲模具、外壳接头焊接成套设备、燃气表气流通道气密性自动检测设备、燃气表内置阀门关闭泄漏率监测设备、智能燃气表电路板工作电流监测设备等工装设备，智能燃气表机芯测量性能检测工装（膜式燃气表内、外计量腔的密封性检验装置、机械压力损失实验装置等），智能燃气表校准和检定检验装置（智能燃气表计量校准、调整及检定装置）以及上述工序和在制品的状态监控的传感器的感控模块（光电传感器感控模块、环境传感器感控模块、信号感知器）等。

产线类：印制电路板组装（PCBA）生产线，包含高速精密贴片（SMT 工序）装备、分立元件焊接工序装备、嵌入式软件自动烧录装备、老化装置、功能及工作电流测试装置、通信能力测试装置、三防处理工艺装备等；智能燃气表计数器生产线，包括机械计数器装配工艺装备、计量信号采样装置、计量信号采集可靠性检测装置等；智能燃气表内置阀装配生产线包括阀门动力系统组装装备、阀门启闭执行机构组装装备、阀门关闭泄漏率监测装备、阀门工作电流检测装备等；上述产线和在制品的状态监控的传感器的感控模块（光电传感器感控模块、环境传感器感控模块、信号感知器）等。

3.2.2 传感网络层

传感网络层是实现制造流程中在制品信息和设备、工序、产线等实体信息汇聚和采集并控制信息下发给智能传感器的控制模块并动作的等物理实体的集合，主要包括智能传感器通信模块、工业互联网、无线局域网、以太网和其他网络，具体为智能光电传感器的通信模块、智能环境传感器的通信模块、智能信号感知器的通信模块、工业互联网、以太网等硬件。按物理载体的类别分述如下：

通信模块类：感知物理实体的通信模块、控制物理实体的通信模块。

网络类：与管理层联通的公共网络、与对象层联通的私有网络。

网关类：感知物理实体的信息存储、加工、传输的接口；控制物理实体下发指令信息提供存储、加工、精准投放的接口，如NB-IoT 基站服务器、LoRa 基站服务器等。

服务器类：传感网络通信管理服务器、智能网关管理系统服务器。

3.2.3 管理层

管理层是实现对对象层、传感层、服务层、用户层等物理载体的管理及其自身物理载体综合管理的物理载体的集合，主要包括智能制造管理云服务器、综合管理服务器、专业管理的业务服务器，具体为产品生命周期管理系统（PLM）服务器、企业资源管理系统（ERP）服务器、仓储管理系统（WMS）服务器、客户关系管理系统（CRM）服务器和制造执行管理系统（MES）服务器等硬件。按物理载体的类别分述如下：

智能制造管理云服务器类：对对象层管理的服务器、对传感网络层管理的服务期、对管理层涉及制造流程管理的服务器、对用户层管理的服务器等。

综合管理服务器：通信管理服务器、运行维护管理服务器、信息安全管理服务器。

专业管理的服务器：产品生命周期管理系统（PLM）服务器、企业资源管理系统（ERP）服务器、仓储管理系统（WMS）服务器、客户关系管理系统（CRM）服务器和制造执行管理系统（MES）服务器。

3.2.4 服务层

服务层是实现为制造过程的基层管理者、中层管理者、高层管理者等各级管理人员以及其他有服务需求者所需要的不同服务的物理载体集合，主要包括智能制造服务云服务器、特定业务服务的专用服务器、服务接口等，具体为服务平台云服务器，如信息系统服务器、管理系统服务器等。按物理载体的类别分述如下：

智能制造服务云服务器：服务平台服务器，如制造过程感知控制信息服务器、制造过程管理指挥信息系统服务器等。

特定业务的专用服务器：设备维修、巡检、安检、维护等专用服务器。

服务接口：与交付过程有关的付款、授信等接口。

3.2.5 用户层

用户层是实现为制造业的企业主、上游原材料供方、下游产品买方、外部协作方、政府安全环保监管方、信息安全监控方、系统开发运维方等的多方面用户的服务的物理载体集合，主要包括移动通信终端、专用终端、互联网终端、无线局域网终端，具体为生产运营管理者使用的手持终端PDA、手持机、PC 终端和控制平台终端等。

3.3 功能体系

智能燃气表智造工业物联网体系的功能体系如图4所示，该体系中的功能体系包括感知控制平台、传感网络平台、管理平台、服务平台和用户平台。

图4 智能燃气表智造工业物联网体系的功能体系

3.3.1 感知控制平台

感知控制平台是实现制造流程任务及其信息感知和控制的功能的集合，主要包括数据实时采集与处理、制造自动化、机床联网、生产设备实时信息反馈、智能生产与控制等功能。感知控制平台既是执行生产制造作业的智能制造平台，也是制造流程信息的感知采集平台和其状态可受外部控制的控制平台。

3.3.2 传感网络平台

传感网络平台是实现智能燃气表制造过程信息和外部控制信息的采集、汇聚、传输、处理等功能的集合，主要包括将感知控制平台感知采集的生产线实时数据、设备运行状态、智能燃气表的工艺执行情况及质量信息、工单完成情况等数据和信息进行汇聚并上传给管理平台，将远程管理平台的订单信息、产量要求信息、计划信息、交期信息等按需精准下达给感知控制平台的具体对象，实现感控信息的快速精准通信，并通过协议的统一，保障感控信息的安全稳定通信。

3.3.3 管理平台

管理平台是实现对感知控制平台、传感网络平台、服务平台、用户平台等功能平台的管理及其自身功能平台综合管理等功能的集合。管理平台将汇集来自传感网络平台的感知控制数据（采集系统数据）和来自服务平台的控制指令信息，通过综合管理分析系统，向上传输感知控制信息及其服务支撑信息（供服务平台决策或辅助决策用），向下传达来自用户平台或服务平台的控制指令信息，实现制造流程的管理与为各级管理者乃至业主的制造信息服务的融合，既实现了智能燃气表质量管控、工艺执行情况和设备状态信息反馈等生产数字化管理，又实现了企业主和各级管理者对制造过程信息和状态的实时感知控制，以及生产运营的集约化管理和制造业内部组织的扁平化变革。

3.3.4 服务平台

服务平台是实现为制造过程的基层管理者、中层管理者、高层管理者等各级管理人员以及其他有服务需求者所需要的不同服务的功能集合，主要包括感知信息服务和控制信息服务，如提供全面的综合性的信息服务（工厂产能发挥程度、产出效率等）、个别产线的综合信息服务、工序的专业信息服务等。通过专用服务器为内部职能部门提供特定业务服务信息，为外部协作单位提供服务接口等，通过为生产运营管理者提供所需的智能燃气表生产数据、质量信息、工单执行情况、设备运行状态等内容，实现数据和信息的快速响应、传输便捷精准。

3.3.5 用户平台

用户平台是实现为制造业的企业主、上游原材料供方、下游产品买方、外部协作方、政府安全环保监管方、信息安全监控方、系统开发运维方等多方面用户的服务的功能集合，主要表现为用户可借助手持终端PDA、手持机、PC 终端和控制平台终端等相应的用户终端享受到各种用户服务，便于企业主整合所需的内部和外部资源，通过对产、销、存数据，产能数据，装备状态数据等全流程数据的综合数据分析，实现智能燃气表制造业企业的经营管理。

4 智能燃气表智造工业物联网体系的实施效果

伴随着智能燃气表智造工业物联网体系的构建，信息体系、物理体系和功能体系“三体系”的形成，智能燃气表的制造过程得到了实时监控，产品合格率得到大幅提升，产能显著增长，综合成本明显下降，安全生产得以保障等。

4.1 制造过程全流程监控

智能燃气表智造工业物联网体系的构建，实现了制造过程全流程实时监控，具体如下：

（1）产线设备运行异常，系统自动报警。

（2）工单执行存在偏差，系统自动提示。

（3）智能燃气表各塑胶/五金零部件生产、机芯、机电阀和计数器等半成品的组装不满足工艺要求或产品质量不符合要求，系统会下达指令给产线设备或机器人，机器人自动将不符合条件的产品挑选出。

4.2 质量与标准化

智能燃气表智造工业物联网体系的构建，实现了产品设计、工艺设计、生产制造（装配、检验、入库等）的标准化，极大提高了产品质量，使智能燃气表一次性生产合格率达到99%以上。具体如下：

（1）智能燃气表的产品设计、工艺设计、生产制造、检验等过程非常复杂，包含了精密模具智造、五金/塑胶零部件智造、表面处理、基表自动装配与检验、核心零部件智造、智能燃气表总装与入库等流程，为保证产品的一致性，智能燃气表智造工业物联网体系的实施可以实现智能燃气表的设计标准化、工艺设计标准化、自动化生产标准化、质量过程控制标准化。

（2）采用智能设备与装置的自动化生产线采用标准化设计，由标准化后的产线设备进行零部件检验、基表装配，减少了人工作业，消除了人为因素对产品质量的影响，提高了产品质量。

（3）采用智能设备与装置的自动化生产线能够实现在线检测、工艺纠错、质量控制、自动修正等功能。

4.3 提高生产效率

智能燃气表智造工业物联网体系的构建实现了自动化生产，设备可24 h 持续作业，整体产能得以大幅提升，具体如下：

（1）日均产能：从塑胶/五金零部件生产、表面处理、基表装配与检验到智能燃气表总装与入库等生产制造全流程，原人工日均产值约10 只智能燃气表；而现在通过采用智能设备与装置的自动化生产线，每名工人日均产值约30 只智能燃气表。

（2）设备日均作业时长：采用智能设备与装置的自动化生产线可实现24 h 持续作业，产线设备日均作业时长由10 h/台提升到22 h/台，使得产线设备利用率得到了大幅度的提升。

4.4 降低生产成本

智能燃气表智造工业物联网体系的构建实现综合生产成本的有效管控，具体如下：

（1）人工成本：人工成本占制造费用的比例由原来的60%～70%降低为10%～15%。

（2）管理成本：管理模式由原来的以人为核心转变为以产线设备为核心，管理高效便捷，成本降低。

（3）制造成本：过程产品减少，在制品降低为零，库存周转率提高，从而降低了制造成本；原各工序独立，无法连续生产，采用智能设备与装置的自动化生产线后，制造周期从5 天缩短为2 天。

4.5 提高安全系数

智能燃气表智造工业物联网体系的构建，实现了对生产作业过程中人员、设备的安全保障，具体如下：

（1）人员安全：传统的生产制造设备需人工操作，操作人员易受心情、习惯、环境等因素的影响，存在较高的安全风险。而采用智能设备与装置后，设备能够实现自动检测、故障报警等，降低了设备对人工现场操作的依赖，人员安全得到了保障。

（2）设备安全：设备能够实现自动检测与报警等功能，通过信息化可进行设备的自动点检、日常维护与保养。

4.6 客户满意度

智能燃气表智造工业物联网体系的构建，实现响应周期、制造周期和订单交货周期的大幅缩短，提高了客户满意度，具体如下：

（1）响应周期：采用信息化手段按单生产，订单响应及时，响应周期大幅缩短。

（2）制造周期：从原材料采购、工艺设计、产品生产到入库，整个制造周期从5 天缩短到2 天。

（3）订单交货期：订单交货期从10 天缩短为5 天。

4.7 生产管理简便化

智能燃气表智造工业物联网体系的构建，所有制造过程的信息和数据均通过传感网络传输到我公司管理平台的智能制造管理系统进行集中管理，实现智能制造生产数据的汇聚与融合，通过数据分析辅助管理者用户进行生产运营管理决策。

5 结 语

本文以三体系智造工业物联网理论为基础，结合作者团队智能燃气表智造工厂设计、开发经验，建设了智能燃气表智造工业物联网体系，主要是基于信息体系、物理体系和功能体系构建。该体系的建设，不仅完善了智能燃气表智造工业物联网的理论体系，还大力推动了整个智能燃气表智造行业理论研究的发展，在打造智能燃气表智造行业的标准化应用过程中，发挥着促进作用。

从短期来看，智能燃气表智造工业物联网体系的建设推动了我公司由传统制造企业向服务型企业转型，而且使燃气计量管理走向信息化、智能化和智慧化。从长远来看，智能燃气表智造工业物联网体系的建设还带动着行业技术与服务的进步的可持续发展，运行体系的标准化搭建，促进企业投入更多的研发精力到技术创新上，进一步更好地解决人民群众的痛点、促进公共事业生活便利、推动建设智慧城市、提升居民幸福感等。