摘要：針對制造工廠數(shù)據(jù)孤島、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)難、信息化成本高問題，基于工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)車間數(shù)據(jù)采集、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與可視化管控，實現(xiàn)工廠信息化輕量化、低成本落地升級。

關(guān)鍵詞：工廠信息化，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)，智能制造，工廠輕量化改造，車間數(shù)據(jù)采集，工廠數(shù)字化

0 引言

隨著智能制造與工業(yè)數(shù)字化加速落地，工廠信息化成為制造企業(yè)降本增效、精益生產(chǎn)的核心基礎(chǔ)。目前大量存量工廠、生產(chǎn)車間普遍存在設(shè)備無法聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集缺失、多系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島問題，傳統(tǒng)工廠信息化建設(shè)投入大、周期長、改造難度高，多數(shù)中小企業(yè)難以落地全套MES、SCADA重型系統(tǒng)。陜西觀智科技基于工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)技術(shù)，打造輕量化工廠信息化改造方案，以設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、車間數(shù)據(jù)采集、能效管控、設(shè)備運維為核心，實現(xiàn)存量工廠低成本、高效率數(shù)字化升級，適配當(dāng)下中小制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型需求。

1 傳統(tǒng)工廠信息化建設(shè)工程痛點

1.1 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)能力缺失，數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重

車間生產(chǎn)設(shè)備、動力設(shè)備、暖通設(shè)備、配電設(shè)備品牌雜亂、協(xié)議不統(tǒng)一，老舊設(shè)備無通訊接口，無法統(tǒng)一設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，導(dǎo)致工廠信息化缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，生產(chǎn)、能耗、設(shè)備狀態(tài)無法集中監(jiān)控。

1.2 傳統(tǒng)信息化改造成本高、落地困難

傳統(tǒng)工廠信息化依賴全套工業(yè)軟件部署，硬件替換、工程施工、系統(tǒng)調(diào)試成本極高，重型系統(tǒng)適配性差，存量車間無法停產(chǎn)改造，造成智能制造升級停滯。

1.3 車間數(shù)據(jù)采集滯后，管理粗放

生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)依靠人工紙質(zhì)記錄，數(shù)據(jù)實時性差、準(zhǔn)確率低，無法支撐工廠精細化管理、節(jié)能降耗、設(shè)備維保預(yù)判。

1.4 系統(tǒng)擴展性弱，無法迭代升級

傳統(tǒng)封閉信息化系統(tǒng)接口單一，后期產(chǎn)線擴容、設(shè)備新增后無法快速接入，嚴(yán)重制約工廠信息化長期迭代發(fā)展。

2 輕量化工廠信息化整體架構(gòu)

本次工廠信息化方案采用「現(xiàn)場采集+邊緣網(wǎng)關(guān)解析+平臺可視化管控」三層輕量化架構(gòu)，依托工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)完成全車間異構(gòu)設(shè)備統(tǒng)一接入，是當(dāng)前存量工廠數(shù)字化改造最高效的技術(shù)路徑。

2.1 現(xiàn)場感知采集層

通過智能儀表、傳感器、設(shè)備原生通訊接口，完成車間能耗、設(shè)備工況、運行狀態(tài)、故障信號、環(huán)境參數(shù)的全域數(shù)據(jù)采集，覆蓋生產(chǎn)、動力、能耗、安全全場景，為工廠信息化提供完整底層數(shù)據(jù)。

2.2 邊緣協(xié)議融合層（核心）

部署多協(xié)議工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)，統(tǒng)一解析Modbus、OPC UA、BACnet及各類設(shè)備私有協(xié)議，實現(xiàn)多品牌設(shè)備兼容聯(lián)網(wǎng)。在邊緣端完成數(shù)據(jù)清洗、降噪、邏輯運算、本地存儲，斷網(wǎng)自治不中斷，徹底解決設(shè)備聯(lián)網(wǎng)難、數(shù)據(jù)不互通的核心痛點。

2.3 信息化平臺管理層

搭建工廠信息化綜合管理平臺，實現(xiàn)車間設(shè)備遠程監(jiān)控、能耗分項統(tǒng)計、設(shè)備故障預(yù)警、運維臺賬管理，支持按需對接MES、ERP、上級監(jiān)管平臺，實現(xiàn)智能制造數(shù)據(jù)閉環(huán)。

3 輕量化工廠信息化核心功能

3.1 車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)控

通過工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)完成全廠設(shè)備統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)，實時監(jiān)測設(shè)備啟停、負(fù)荷、運行時長、異常工況，替代人工巡檢，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備可視化、無人值守化管理，夯實工廠信息化基礎(chǔ)能力。

3.2 精細化車間數(shù)據(jù)采集與分析

對車間用電、用水、用氣、冷熱能耗進行分項分區(qū)采集，自動生成能耗報表、同比環(huán)比分析，精準(zhǔn)定位能耗浪費點位，助力工廠節(jié)能降耗、生產(chǎn)成本精細化核算。

3.3 設(shè)備預(yù)測性維護與故障告警

依托持續(xù)采集的設(shè)備運行數(shù)據(jù)，智能識別過載、高溫、波動異常等隱患，提前推送故障預(yù)警，將傳統(tǒng)事后維修升級為預(yù)測性維護，降低設(shè)備故障率與停產(chǎn)損失。

3.4 數(shù)字化臺賬自動留存

系統(tǒng)自動記錄設(shè)備運行日志、能耗數(shù)據(jù)、告警記錄、運維操作記錄，全程可追溯，滿足工廠安全生產(chǎn)審計、智能制造標(biāo)準(zhǔn)化管理要求。

3.5 開放式系統(tǒng)拓展能力

平臺預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化接口，可無縫對接工廠BA樓宇自控、能耗監(jiān)測、MES生產(chǎn)系統(tǒng)、ERP管理系統(tǒng)，支持工廠信息化分步建設(shè)、按需迭代升級。

4 輕量化改造對比傳統(tǒng)信息化建設(shè)優(yōu)勢

傳統(tǒng)工廠信息化重改造模式投入高、周期長、需停產(chǎn)施工。輕量化工廠信息化改造最大優(yōu)勢是最大限度利舊原有設(shè)備，依托工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)完成協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)融合，無需大規(guī)模硬件更換、無需停產(chǎn)、施工周期短、落地見效快，完美適配中小制造企業(yè)智能制造升級需求。

5 工程落地實施要點

工廠信息化改造前期需完成現(xiàn)場設(shè)備協(xié)議勘測、點位摸排，最大化利舊現(xiàn)有設(shè)備，控制改造成本。優(yōu)先完成高耗能、高故障、核心生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與車間數(shù)據(jù)采集，快速體現(xiàn)數(shù)字化、節(jié)能降耗價值。系統(tǒng)采用邊緣本地自治+云端協(xié)同架構(gòu)，保障數(shù)據(jù)安全、運行穩(wěn)定，支持工廠長期信息化迭代升級。

6 結(jié)語

工廠信息化是智能制造落地的基礎(chǔ)核心，針對存量工廠設(shè)備雜亂、數(shù)據(jù)孤島、改造成本高的痛點，輕量化改造模式憑借工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)的協(xié)議融合與數(shù)據(jù)采集能力，可低成本實現(xiàn)全廠設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)可視化、運維數(shù)字化，有效提升工廠生產(chǎn)管理效率、降低能耗與運維成本，是現(xiàn)階段制造企業(yè)數(shù)字化、智能化升級的最優(yōu)工程方案。