工(gong)業4.0示范(fan)工(gong)廠什么樣？雖(sui)然國內大部分工(gong)廠還沒有布局至此，不過可以確定的(de)是，未來(lai)產(chan)(chan)品的(de)生(sheng)命(ming)周期將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)短(duan)，傳統剛性(xing)生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)升級與(yu)改(gai)造耗時耗力將(jiang)不足以滿足生(sheng)產(chan)(chan)需求(qiu)，在虛擬信息空間與(yu)現(xian)實物理世界進行信息交互(hu)的(de)過程中，我們需要一個可進行高速低延時、高可用(yong)、高并(bing)發、抗干擾的(de)工(gong)業互(hu)聯網。
中國科學(xue)院沈(shen)陽(yang)自動化研(yan)究所與德(de)國SAP公司在(zai)沈(shen)陽(yang)舉辦智能制造解決方(fang)案戰略(lve)合(he)作(zuo)簽約儀式(shi)暨成果發(fa)布(bu)會。雙方(fang)宣(xuan)布(bu)：面向工業4.0的智能工廠解決方(fang)案正式(shi)發(fa)布(bu)，基于該解決方(fang)案搭建的工業4.0示范(fan)生(sheng)(sheng)產(chan)線同時(shi)啟用。這(zhe)是(shi)中國第一條以工業4.0為藍圖(tu)的智能工廠示范(fan)生(sheng)(sheng)產(chan)線。
相關(guan)解決方案：RFID智能工(gong)業產(chan)線(xian)
達沃斯(si)論壇在(zai)2016年初就提(ti)出“掌(zhang)控第(di)四次(ci)工業(ye)革(ge)命(ming)”作(zuo)為年度主題。第(di)四次(ci)工業(ye)革(ge)命(ming)為“物理信息融合(he)”，當前，全球正處在(zai)物理世(shi)界(jie)與(yu)信息世(shi)界(jie)開(kai)始融合(he)的(de)初期(qi)階(jie)段。
對于第四(si)次工(gong)業(ye)革命，整個(ge)工(gong)業(ye)界和信息產業(ye)界在2015年(nian)都有著(zhu)充(chong)分的(de)討論(lun)。特(te)別是隨(sui)著(zhu)電(dian)商和微(wei)信等(deng)超(chao)級別移動應用(yong)入口在近(jin)兩年(nian)的(de)崛起，一個(ge)能(neng)夠滿足用(yong)戶與消費者個(ge)性(xing)化需求、連接用(yong)戶端與生(sheng)產制造端的(de)新型智能(neng)制造鏈條正在形成中(zhong)。
這樣的(de)智能制造鏈(lian)條(tiao)到底(di)長(chang)什么樣？SAP與(yu)中科院沈陽(yang)自(zi)動化研究所（簡稱沈自(zi)所）花費了近(jin)一年的(de)時間，聯合開(kai)發了首條(tiao)工業4.0示范生產(chan)線，并(bing)在2015年底(di)的(de)世界互(hu)聯網(wang)大會上(shang)首次向外展示。
從電商與微信入口直(zhi)連(lian)到后(hou)端的軟件定義生產線，從本(ben)地工業(ye)互(hu)聯(lian)網到跨(kua)洋(yang)云服務(wu)和大數據(ju)處理，中(zhong)國正走在新(xin)工業(ye)實踐的前沿。
安卓（超高頻UHF）手持終端MT50A，采用8核2.0GHz高性能處理器，結合安卓Android系統， 配備3GB RAM + 32GB ROM內存，以及5.5寸IPS高亮屏，選配條碼(一維或二維)，RFID低頻(125KHz)，高頻(13.56MHz)，超高頻(860MHz-960MHz)高性能模塊。6面均可承受1.5米高度跌落到水泥地面的沖擊，IP等級可達IP65。可廣泛應用于物流快遞、設備巡檢、、醫療護理、防偽溯源、智能工具管理、產品質檢、水電抄表、服裝訂貨、移動銷售作業等多種無線射頻識別（RFID）系統。
RFID超高頻(pin)（UHF）安卓(zhuo)（Android）手持(chi)機MT50A
一、未來(lai)智能(neng)制造場景
以(yi)個性化定制汽車模(mo)型為(wei)示(shi)例，由沈自所與(yu)SAP中國研究院合作的(de)(de)工業4.0示(shi)范生產(chan)線比較完整的(de)(de)展(zhan)示(shi)了未來智能制造的(de)(de)場景(jing)。
這條智能制造示范生產線已正式落戶于位于沈陽的中科院沈自所內，是一個８米×８米的模擬生產車間，其中包括了諸多裝置——五臺機械臂、兩臺自動導引車、100臺WIA-FA工業無線設備等。
RFID高頻13.56MHz工業讀寫器HR2878，采用銅鍍鎳材料外殼，高防護等級，支持工業MODBUS RTU等通信協議，方便用戶通集成到PLC等控制系統中。工作頻率為13.56MHZ，支持對I-CODE 2、I-CODE SLI等符合ISO/IEC 15693國際標準協議格式電子標簽的讀取，可讀寫完整數據塊數據。主要應用于工業產線、模具管理、刀具管理、AGV、防偽溯源、物流分揀及生產過程控制等多種RFID系統應用領域。
RFID高頻13.56MHz工業一(yi)體式讀寫器HR2878
普通(tong)消費者可以通(tong)過基于SAP電子(zi)商務套(tao)件Hybris搭建的(de)電商網(wang)站、手(shou)機(ji)用戶端界面或直接在(zai)微信公(gong)眾號(hao)下訂單，可根據自己的(de)喜愛選擇不同(tong)的(de)車(che)型(xing)和車(che)體顏色。
訂單生成后，相關信息即傳送到模擬車模制造企業的ERP系統中。ERP系統會根據當前訂單的情況，相應完成準備生產物料、生產計劃和編制生產成本等工作。
RFID超高頻工業級讀寫器UR5306是一款高性能的UHF超高頻電子標簽讀寫器，廣泛應用于工業產線、模具管理、刀具管理、AGV定位、防偽溯源、物流分揀及生產過程控制等多種系統應用領域。
RFID超(chao)高頻工業級(ji)一體式(shi)讀(du)寫器UR5306
當ERP系統完成(cheng)生(sheng)產(chan)計劃后，會將(jiang)相應的工單傳送到工廠的MES生(sheng)產(chan)制造執行(xing)系統，通(tong)過MES下達給工廠生(sheng)產(chan)線上(shang)。
MES自(zi)動選擇優先級最高(gao)的(de)工單，而(er)工廠生(sheng)產(chan)(chan)線接收到生(sheng)產(chan)(chan)工單信(xin)息(xi)后，將發送一(yi)個(ge)產(chan)(chan)品(pin)托盤(pan)并裝備上RFID電(dian)子標簽。所有(you)與(yu)該產(chan)(chan)品(pin)相(xiang)關的(de)信(xin)息(xi)都記(ji)錄(lu)在(zai)這個(ge)唯一(yi)RFID電(dian)子標簽里，每(mei)一(yi)道(dao)工序的(de)生(sheng)產(chan)(chan)工作站都與(yu)RFID標簽進行(xing)信(xin)息(xi)交互。
RFID超高頻遠距離四通道讀寫器UR6258是基于IMPINJ R2000芯片深度開發的一款高性能的UHF超高頻電子標簽讀寫器，支持EPC C1G2（ISO18000-6C），可選配支持國標GB29768協議，軍標GJB7377.1A-2011/2018協議，可選配支持無源測溫，冷鏈測溫。廣泛應用于倉儲進出、圖書管理、稱重管理、被服管理、物流分揀、車輛識別系統、門禁系統、防偽系統及生產過程控制等多種無線射頻識別（RFID）系統。
RFID超高頻遠距離(li)四(si)通道讀寫器UR6258
整個(ge)(ge)示范生產(chan)(chan)線一(yi)共有7個(ge)(ge)工(gong)序、涉及6個(ge)(ge)生產(chan)(chan)工(gong)作站(zhan)，另外還有2個(ge)(ge)移(yi)動備用生產(chan)(chan)工(gong)作站(zhan)。生產(chan)(chan)線在(zai)達到產(chan)(chan)能(neng)(neng)飽含的(de)時(shi)候，能(neng)(neng)自動調(diao)用移(yi)動備用生產(chan)(chan)工(gong)作站(zhan)進入生產(chan)(chan)體系(xi)，而當產(chan)(chan)能(neng)(neng)空閑的(de)時(shi)候又將把備用生產(chan)(chan)工(gong)作站(zhan)移(yi)出生產(chan)(chan)體系(xi)，以達到節能(neng)(neng)減排的(de)效(xiao)果。
消費者(zhe)可(ke)以(yi)在網站、移(yi)動(dong)端和(he)微信端遠(yuan)程(cheng)觀看整個(ge)的(de)生(sheng)產過(guo)程(cheng)，工廠的(de)管理人員和(he)工程(cheng)師也可(ke)以(yi)在MT5000便攜式手持終端上觀察整個(ge)生(sheng)產線的(de)工作狀態(tai)和(he)訂單運行(xing)情況，相關數據也實時(shi)提供給上下游供應鏈以(yi)保證生(sheng)產物料(liao)供應。
如果設備出現故障(zhang)，維修人員(yuan)用MT5000便攜式手(shou)持終(zhong)端掃描每個(ge)生(sheng)產設備的二維碼，直接彈出3D維修指導(dao)；通過(guo)智能眼(yan)鏡連(lian)接上Skype，能與(yu)遠程的技術專家一(yi)起會診。
二、三大關鍵性技術
這條工(gong)(gong)業(ye)4.0示(shi)范(fan)生產(chan)(chan)線都示(shi)范(fan)了哪些關鍵性(xing)技術(shu)？SAP中國研究(jiu)院(yuan)院(yuan)長李瑞(rui)成表示(shi)，該示(shi)范(fan)生產(chan)(chan)線實現了工(gong)(gong)業(ye)4.0的(de)基本(ben)理念，包括個性(xing)化訂單、柔性(xing)化生產(chan)(chan)、三大(da)集成、工(gong)(gong)業(ye)云與大(da)數(shu)據(ju)等(deng)等(deng)，尤其(qi)是生產(chan)(chan)線所集成的(de)云服務其(qi)實位于新加坡，真正(zheng)體現了全球(qiu)一體化的(de)智能制造。
沈自所工(gong)業(ye)控制網絡(luo)與系統(tong)研(yan)究室主(zhu)任(ren)曾鵬(peng)表(biao)示，整條示范生產線中最(zui)大的(de)特色為軟件定義生產，即所謂柔性(xing)化(hua)生產。
現(xian)在的(de)離散制造業，出現(xian)越來越多的(de)個性(xing)化的(de)用(yong)戶需求(qiu)。這(zhe)種個性(xing)化配置的(de)需求(qiu)，對(dui)于后端的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)制造環節，帶來了(le)極(ji)大的(de)挑(tiao)戰。傳統的(de)剛性(xing)生(sheng)(sheng)產(chan)，生(sheng)(sheng)產(chan)線一(yi)旦(dan)安裝(zhuang)好了(le)之后就難(nan)以變動(dong)。
此外，現在很多產品的生命周期越來越短，傳統剛性生產線的升級與改造耗時耗力，生產線更新的速度遠落后于產品更新的速度。
為了解決(jue)這個問(wen)題(ti)，SAP與沈自(zi)所一起(qi)，首先對于傳統工廠(chang)的信息(xi)化系統進行了信息(xi)和數(shu)據的縱(zong)向集成(cheng)。
把從上往(wang)下的ERP資(zi)源(yuan)管(guan)理(li)系統、MES制造(zao)執行系統、PLC生(sheng)產控制系統（包括工業(ye)機器人(ren)等）以及HANA大數據(ju)處理(li)平臺(tai)進行了(le)分層處理(li)，每一(yi)層之間實(shi)現了(le)更好的數據(ju)與信(xin)息交(jiao)互，提(ti)高了(le)整個工廠各(ge)個層面的信(xin)息傳遞效率。
其次，從產品下訂單、生產規劃再到物料準備、生產線調整，把整個過程映射到虛擬的信息空間中，在虛擬信息空間里重構了用戶端到生產端的制造全過程。
生產線上的(de)PLC可編程設備、傳感(gan)器、控(kong)制器或工業機(ji)器人等被抽象(xiang)成信(xin)息(xi)空間里的(de)虛擬模(mo)型，虛擬模(mo)型與物理設備之間進(jin)行信(xin)息(xi)交互與聯動。
這樣(yang)，原來需要人工配置的生產線(xian)調整就通過虛擬信息空間進行(xing)快速系統(tong)重構，然后自動化配置參數到物理設(she)備(bei)中，大幅縮短了生產線(xian)的變化周(zhou)期。
在虛擬信息空間與現實物理世界(jie)進行信息交互(hu)的(de)過程中(zhong)，需要一個(ge)可(ke)進行高速低延時、高可(ke)用、高并發、抗干(gan)擾(rao)的(de)工業(ye)互(hu)聯網。
沈(shen)自所(suo)牽頭(tou)研究制(zhi)定的工業無(wu)(wu)線網(wang)絡技術規范WIA-FA是(shi)目前(qian)世界上唯一面向工廠高速自動控制(zhi)應(ying)用的IEC（國際電工組織）無(wu)(wu)線技術國際標準。沈(shen)自所(suo)基(ji)于(yu)WIF-FA實現了(le)對示范生產線信(xin)息(xi)和數據的高速無(wu)(wu)線采(cai)集，保(bao)持10毫(hao)秒以內延時，優于(yu)國外公司同類產品。
第三，生產設(she)備(bei)的(de)數據被實(shi)時傳送到位于新加坡的(de)SAP HANA云服務(wu)中心，通過當(dang)地的(de)大(da)數據處理對(dui)設(she)備(bei)進行故障診斷和實(shi)時預測(ce)。
基于對生產線上(shang)的(de)(de)數(shu)據(ju)監測以(yi)及(ji)在云服(fu)務平臺(tai)上(shang)建立各種算法，可預測設(she)備的(de)(de)故(gu)障時(shi)間、故(gu)障位置以(yi)及(ji)故(gu)障類型，大(da)幅減少生產線的(de)(de)停機時(shi)間，同(tong)時(shi)延長了設(she)備的(de)(de)使用生命周(zhou)期。
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