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產業主動化技術研究報告

更新时间:2019-11-08 00:14人气:1330
一、產業主動化技術簡介

產業主動化技術是一種應用控製理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術,對產業生產過程實現檢測、控製、優化、調度、治理和決策,達到增加產量、進步質量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術,包括產業主動化軟件、硬件和係統三大部分。

產業主動化技術作為20世紀現代製造領域中最首要的技術之一,首要解決生產效率與一致性題目。無論高速大批量製造企業還是尋求靈活、柔性和定製化企業,都必須依托主動化技術的利用。

主動化係統本身並不直接創造效益,但它對企業生產過程起著明顯的提升感化:

(1)進步生產過程的安全性;

(2)進步生產效率;

(3)進步產品質量;

(4)減少生產過程的原材料、能源損耗。

據國際權威谘詢機構統計,對主動化係統投進和企業效益方麵提升產出比約1 :4至1:6之間。

特別在資金密集型企業中,主動化係統占設備總投資10%以下,起到“四兩撥千金”的感化。

傳統的產業主動化係統即機電一體化係統首要是對設備和生產過程的控製,即由機械本體、動力部分、測試傳感部分、履行機構、驅動部分、控製及信號處理單元、接口等硬件元素 ,在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流指導下,相互協調、有機融合和集成,形成物質和能量的有序規則活動,從而構成產業主動化係統或產品。

在產業主動化領域 ,傳統的控製係統經曆了繼基地式氣動儀表控製係統、電動單元組合式模擬儀表控製係統、集中式數字控製係統和集散式控製係統DCS的發展曆程。

近年來,隨著控製技術、計算機、通訊、網絡等技術的發展,信息交互溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控製、治理各個層次。產業控製機係同一般是指對產業生產過程及其機電設備、工藝設備進行丈量與控製的主動化技術工具(包括主動丈量儀表、控製裝配)的總稱。今天 ,對主動化最簡單的理解也改變為:用廣義的機器(包括計算機)來部分代替或完全取代或超越人的體力 。

二、產業主動化與產業信息化的關係

根據清華大學主動化係金以慧教授的定義,產業信息化是指在產業的生產、治理、經營過程中 ,通過信息基礎設施,在集成平台上,實現信息的采集(傳感器及儀器儀表) 、信息的傳輸(通訊)、信息的處理(計算機)和信息的綜合利用(主動化、治理、經營等功能)等都是信息化的內容 。

將信息技術用於企業產品設計、製造、治理和銷售的全過程,以進步企業的市場應變能力和競爭能力,這是企業信息化的首要內容和目標。

主動化往往是指包括檢測、控製和繼電保護等常規主動化的概念。廣義主動化是指實現經營治理、計劃調度、本錢核算、生產監控、故障診斷、主動控製等更大範圍內的主動化,又稱之為“綜合主動化”或稱3層結構的“流程產業CIMS”。主動化與信息化的關係如下圖:

三、主動化係統結構

目前,產業主動化係統通常分為5級:企業治理級、生產治理級、過程控製級、設備控製級和檢測驅動級 。前兩級治理級涉及的高新技術首要是計算機技術、軟件技術、網絡技術和信息技術;過程控製級涉及的高新技術首要是智能控製技術和工程方法;設備控製級和檢測驅動級涉及的高新技術首要是三電一體化技術、現場總線技術和新器件交流數字調速技術。產業主動化係統5級結構如下:

也可將上述5級分層回納為:企業治理決策係統層(ERP)、生產履行係統層(MES)、過程控製係統層(PCS)三層結構和計算機撐持係統(企業網絡、數據庫),並實現係統集成,從而實現企業的物流、資金流、信息流的集成 ,進步企業競爭力。企業治理決策係統層(ERP)、生產履行係統層(MES)必須建立在設備主動化和過程主動化基礎上。企業治理決策係統層和過程控製係統層結構簡介如下:

1 、企業治理決策係統層(ERP)

90年代以來,MPRII(製造資本計劃)經過進一步地發展完善,形成了目前的企業資本計劃ERP係統。ERP除了包括和加強了MRPII各種功能外,更加麵向全球市場,所治理的企業資本更多 ,撐持混合式生產方式(分散生產與流程生產),治理覆蓋麵更寬,進進了企業供給鏈治理。從企業全局角度進行經營與生產計劃,是製造業企業的綜合的集成經營係統 ,也是集成化的企業治理軟件係統。

ERP麵向市場,能夠對市場快速響應,誇大了供給商、製造商、與分銷商間的新的夥伴關係。ERP誇大企業流程與工作流,通過工作實現對企業的職員、財務 、製造與分銷間的集成,撐持企業過程重組,撐持後勤治理 ,使得企業的資金流、物流 、信息流更加有機地結合,撐持多種方式,即分散製造業與流程生產過程。此外,ERP係統還包括了金融投資治理、質量治理 、運輸治理、項目治理、法規與標準、過程控製(待鏈接)等,目的是通過ERP進步企業的經濟效益。

由於internet技術迅猛發展,改變了傳統的治理和信息傳遞的單向製,又實現了實時與互動性。在網絡經濟中,治理需要考慮的題目更多。例如:如何治理和優化企業的外部資本,在全球經濟環境中,建立業務網絡,拓展企業新的業務增加點 ,如何在各個業務環節中,密切同客戶的關係,在愈來愈複雜的供求關係中精確 、及進地為了現有和潛伏的客戶提供“個性化”的產品和服務等。

市場和客戶需求決定了企業生產。企業必須更重視市場營銷和客戶服務、客戶關係,其重點發生轉移。銷售、服務、經營等客戶關係治理(CRM)成為的重點 。企業計謀治理(SEM)產品,客戶關係治理(CRM)、供給鏈治理(SCM)都已經是ERP的內容。撐持電子商務 ,將是ERP軟件進一步發展的必由之路。

2、過程控製層(PCS)

按費希爾·羅斯蒙特控管一體化的策略,過程治理能力的過程控製概念,即工廠網絡。更明白地說,過程治理=過程控製+設備治理是開放式結構,是基於FF現場總線的工廠網絡,“Web”概念就連接了設備係統和軟件的網絡。凡是FF現場總線產品的供給商的設備、係統和軟件均可納進過程控製概念結構裏 。如許,給終究用戶帶來了設備兼容的好處。

工廠管控網結構的各個構成部分有機地聯係在一起,提供了三個方麵的首要功能,即過程控製,設備治理和業務治理和履行。

(1)過程控製

過程控製係統不僅能有效和可靠地完成各種控製任務,覆蓋常規DCS/PLC的所有功能以外,它還能實現“任意地點的控製” ,即用戶能夠把控製功能下裝到現場設備或係統中履行。

任意地點的控製是工廠網絡結構與FF現場總線技術相結合的產物。對於一些基本的控製回路來說,把控製功能下裝到現場變送器或閥門中履行 ,既能加快回路信號響應 ,改善調節品質,又能減輕控製係統負擔,使其完成較複雜的優化控製等任務,同時,增加了係統的分散度,進步了係統可靠性。

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