制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術發(fā)展概述
　　制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制系統(tǒng)承擔著實現(xiàn)制造資源和制造過程狀態(tài)實時感知、檢測和反饋控制的重要功能，是智能制造動態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行智能制造新模式的關鍵技術，是提升生產效率，提高產品質量，完善生產管理的基礎和必要手段。制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術在流程性生產企業(yè)和汽車流水線生產線中以SCADA（數(shù)據采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）形式得到深入應用，但在航空制造業(yè)，目前制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制的應用主要在單元級，如數(shù)控機床、試驗設備和庫房等，數(shù)控設備DNC（分布式數(shù)字控制）/MDC（制造數(shù)據采集和狀態(tài)監(jiān)控）管理功能往往作為MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）的子模塊出現(xiàn)，目的是為其提供數(shù)控程序管理與數(shù)控機床狀態(tài)采集管理。近幾年，隨著美國工業(yè)互聯(lián)網、德國工業(yè)4.0以及中國制造2025等戰(zhàn)略的逐步落地，制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術應用模式有了翻天覆地的變化。其應用范圍已經從單純的數(shù)控機床等設備的管理向人、物、信息系統(tǒng)等萬物互聯(lián)管理轉變，隨著傳感網的發(fā)展從基于PLC（可編程邏輯控制器）為主的連接向多類型傳感器連接轉變，隨著工業(yè)控制網建設從基于DCS（集散型控制系統(tǒng)）模式向FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）及工業(yè)以太網等復雜網絡架構轉變，在技術發(fā)展上實現(xiàn)從多類型異類傳輸協(xié)議向統(tǒng)一的協(xié)議轉變。制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術在智能制造發(fā)展中體現(xiàn)了其日益重要的地位。
　　關鍵技術及其應用情況
　　當前的制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術繼承了互聯(lián)網、通信、傳感器、數(shù)據分析等多種技術，并充分融合了下一代互聯(lián)網、工業(yè)物聯(lián)網、云計算、工業(yè)大數(shù)據等新一代信息技術的發(fā)展成果，與傳統(tǒng)DNC/MDC/SCADA技術已經有較大不同。其區(qū)別如表所示。
　　智能制造新模式已經為制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術賦予新的應用范式，航空工業(yè)智能制造參考架構對此進行了詳細闡述，包括其在橫向聯(lián)接及縱向集成應用等全方位的升級。總體而言，新一代制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制融合了物聯(lián)網等新技術，在制造資源的深度互連、制造狀態(tài)數(shù)據的實時采集和分析、制造過程的優(yōu)化控制方面遠非傳統(tǒng)工業(yè)自動化網絡建設模式可比擬，并已從傳統(tǒng)的車間級應用向企業(yè)價值鏈網絡集成的方向發(fā)展。
　　智能制造創(chuàng)新中心設備互聯(lián)技術驗證平臺
　　基于智能制造的前期技術研究，航空工業(yè)對基于工業(yè)物聯(lián)網的制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術一直十分重視。航空工業(yè)智能制造創(chuàng)新中心圍繞航空工業(yè)復合材料制造領域，針對特種工藝設備在健康狀態(tài)分析、故障預測預警、維修決策支持等方面的需求，基于賽博物理系統(tǒng)技術、物聯(lián)網技術、大數(shù)據及云平臺技術，建立了設備互聯(lián)與數(shù)據采集、應用開發(fā)與運行平臺，對設備進行現(xiàn)場數(shù)據實時采集，并通過大數(shù)據分析技術建立健康分析模型，實現(xiàn)對設備異常情況進行預判處理，構建了異構設備互聯(lián)集成、數(shù)據采集、數(shù)據分析和實時監(jiān)控的智能制造管控技術驗證平臺。
　　該技術驗證平臺依據設備接口、協(xié)議及工藝特點，以異構設備互聯(lián)為基礎，進行設備快速建模并采集設備運行數(shù)據，通過實時數(shù)據庫對數(shù)據進行存儲、分析、架構處理，分析過程數(shù)據對問題進行預判，并以監(jiān)控的方式對設備、工廠進行監(jiān)控。其總體技術架構如圖所示。
　　總體技術架構分為三層：應用層、平臺層、資源層。
　　“應用層”面向業(yè)務需求，實現(xiàn)設備互聯(lián)、洞察、優(yōu)化�！盎ヂ�(lián)”能夠全面感知生產過程要素，如各車間整體運行情況，企業(yè)設備運營總體監(jiān)測，車間設備運行監(jiān)控，設備參數(shù)監(jiān)測預警�！岸床臁碧峁┢髽I(yè)生產運營監(jiān)控應用，工藝加工可視化分析，設備健康分析，智能工卡等�！皟�(yōu)化”提供生產排產優(yōu)化，設備故障自動診斷，工藝及車間綜合優(yōu)化，基于AR的生產及維修。
　　“平臺層”由各系統(tǒng)平臺及程序工具構成，建立“異構設備互聯(lián)框架”，面向航空裝備制造設備的特殊性與復雜性，整合分布各制造現(xiàn)場不同類型規(guī)格、不同地域分布的設備，按照規(guī)范的模式進行組網互聯(lián)。“分布式數(shù)據采集”能夠根據航空裝備制造設備多樣性及航空零部件高復雜性特點，建立數(shù)據分類收集與分布存儲規(guī)范�！皵�(shù)據處理分析”在大量的過程數(shù)據與零件加工數(shù)據中，篩選出可用的數(shù)據，挖掘出更有價值的內容、問題及趨勢�！爸悄鼙O(jiān)控服務”整合各類資源數(shù)據與數(shù)據分析結果，以整體運營管控的形勢對數(shù)據進行呈現(xiàn)。
　　“資源層”作為平臺數(shù)據源由硬件、軟件及人員構成，軟件包括企業(yè)現(xiàn)有應用系統(tǒng)如PLM、ERP/MES和CAPP，硬件包含工廠、設備、產品及物料等，人員包括執(zhí)行層、管理層和決策層等多種角色。
　　該平臺符合行業(yè)規(guī)范的設備互聯(lián)參考架構，結合傳感器、大數(shù)據、增強現(xiàn)實等先進技術，實現(xiàn)多層次和多專業(yè)設備的運行狀態(tài)實時監(jiān)測，并能夠基于工業(yè)設備產生的運行數(shù)據，實現(xiàn)設備健康狀態(tài)分析、故障預測預警、維修決策支持、基于增強現(xiàn)實的設備現(xiàn)場運營可視化及維修支持等能力，提高整體智能設備系統(tǒng)的最大化運營效率。
　　應用與推進建議
　　航空工業(yè)制造現(xiàn)場監(jiān)測與控制技術作為智能制造的基礎支撐技術，國外航空工業(yè)企業(yè)十分重視。GE等美國工業(yè)互聯(lián)網核心企業(yè)正在迅猛地從設備、車間網絡和價值鏈多層次推進物聯(lián)網、工業(yè)大數(shù)據和云計算的全面應用，必將帶來生產力的巨大進步。我國航空工業(yè)需要按照智能制造發(fā)展戰(zhàn)略，依據智能制造的主攻方向，提高人才儲備和技術儲備，大力提升解決方案能力，進行拓展應用，最終促進實現(xiàn)航空工業(yè)自主可控、保證安全的協(xié)同基礎設施建設要求。

相關熱詞搜索：展望 監(jiān)測 航空 現(xiàn)場 控制