智能制造与工业互联网技术架构解析

望君儒

摘要：现代信息技术的广泛应用，使得社会进入第四次工业革命阶段，技术的不断革新与融合发展，让制造业走上了智能化发展方向，实现远程测控也成为现代制造业的转型目标。当前，智能制造与工业互联网之间实现了深入融合，该系统的构建为提高智能制造水平提供了辅助。不过，为了让智能制造业和工业互联网实现可持续地融合发展，就必须建立明确而清晰的技术架构。

关键词：智能制造;工业互联网;“互联网+”;技术架构;技术解析

引言

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。国务院发布的中国制造2025战略，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。近年来，制造业面临较大下行压力，加上全球疫情的影响，短期还将面临企业招工难、成本负担重和市场需求降速等影响。国内外行业巨头纷纷跨界，抢抓当下全球产业链和价值链重构的关键时期，通过建构优质的工业互联网产业生态布局制造业。作为21世纪社会发展的最强动力之一，信息通信技术已成为促进工业、农业、服务业和公共事务发展的重要力量。经过近几年的摸索与发展，逐渐形成了以工业互联网平台作为流程工业智能制造引擎的应用模式。

1智能制造的特性

（1）智能制造以智能工厂为载体。智能制造以制造为本智能是实现制造的手段，没有制造的加工过程，智能化便无从谈起。智能工厂作为智能制造的载体，以构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂为目标，将智能化融入整个生产制造过程中，构建智能化生产系统、网络化分布生产设施，将人机物料多维度融合，高效完成智能化生产控制中心、智能化生产过程管控以及智能化仓储运输和物流等工作。（2）智能制造以生产关键制造环节智能化为核心。生产关键制造环节包含产品、装备、生产过程、管理以及服务等内容，各环节的智能化要同步实施，相互融合，密不可分，缺一不可。（3）智能制造以端到端数据流为基础。数据实时流通共享是实现智能制造的重要条件，是数字化的具体体现。智能制造的系统层级自下而上共有五层，分别为设备层、控制层、车间层、企业层和协同层，不同层级之间数据畅通，实现信息协同共享，为各层级生产管理提供依据。（4）智能制造以网络互联为支撑。工业互联网是数字经济时代的重要基础设施，智能制造用工业物联网把设备连接到网络上，用大数据驱动制造智能化，实现设备之间、设备与控制系统之间、企业之间的互联互通。

2机电一体化技术与智能制造的关联性和应用价值

机电一体化技术融合多种技术手段，具有十分鲜明的特征以及极高的技术优势。我国智能制造行业在不断发展的过程中，运用机电一体化技术能够充分发挥其技术优势，对工业生产的转型升级具有重要的推动作用。首先，机电一体化技术广泛在工业生产中的实践运用，能够提高生产检测的效率，促使工业生产产出更加高质量的产品。在智能制造领域的运用，不断凸显机电一体化技术的优势，通过计算机技术实现对相关内容的模拟可以缩短制造业人力物力及资源投入，切实提高工业生产的安全性。其次，机电一体化技术在发展过程中离不开信息技术的支持，将其应用于智能制造实践能够凸显信息技术优势，充分发挥其价值，在信息技术的支持下，推动我国智能制造业快速发展。

3智能制造与工业互联网技术架构

3.1数据库分析

智能制造与工业互联网技术架构的运行必须以数据作为支撑，数据交互是这一架构的主要作用。人机交互软件、侦听程序之间的数据交互处理和同步，都必须以数据库为中间件，所以数据库的性能将直接影响整体架构的性能。从这一角度来看，智能制造与工业互联网技术架构中的数据库建设，必须以满足数据使用需求、优化数据处理逻辑和便于运行维护为建设要求。从实际情况来看，数据库技术框架设计步骤相对较多。技术人员必须选完成整体规划和需求分析，从而确定数据库设计与建设的具体方向，然后再对概念结构、逻辑结构和物理结构进行设计，而后还需要确保数据库规划方案得以顺利实施，并制定完善的运行维护方案。在这一环节，需要重点关注关系模型规范化，以便于加快数据库的整体操作速度、规避数据冗余风险、增加有效储存空间和减少系统I/O次数，让数据的一致性拥有保障。现阶段，关系数据库有第一范式、第二范式、第三范式、Boyce-Codd范式、第四范式、第五范式等六种类型，他们之间有着十分明确的层级之分且级别越高要求越严格。在分析数据库技术框架时，相关工作人员还应该对数据表的设计问题加以重视。

3.2传感技术

机电一体化中的核心技术，即传感技术。将机电一体化技术运用于智能制造实践过程中，能够实现传感技术与智能制造的有机结合。与此同时，为了充分发挥传感技术运用的价值，提高其灵敏性，同时要构建相应的传感网络系统。在此系统的保障下，能够在很大程度上避免传感技术被信号干扰，可以更加准确地接收和传输目标信号，将信息技术融入计算机系统内，继而形成对工业生产的智能化、自动化控制。将传感技术运用于我国智能制造领域的过程中，智能设备十分容易受到传感技術信息干扰，继而对信号接收产生消极影响。因此，在智能制造系统建设的过程中，应充分发挥传感器网络系统的作用，借助计算机系统的支撑，实现对信息内容的快速获取、分析以及相关处理。提高设计的合理性与科学性，增强智能制造技术的整体水平，对智能制造的发展发挥着重要的推动作用。

3.3云制造与云计算技术

快速发展的自动化技术改变了工业品的生产方式，是科学技术层面的跨越式发展，企业管理者可将用于产品生产活动的社会资源、技术资源与客户所提出的产品质量需求进行匹配，构建按需生产的先进作业模式，在实体硬件层与虚拟化网络层之间建立多个数据转接点与网络接口，让客户能够通过网络系统，探知生产线上各类智能化设备的运作方式，为客户提供延迟较低、反映速度较快的在线服务，将海量的信息数据整合到数据库之中，做好数据集成工作。制造业企业管理者可主动利用仿真技术、数据模拟技术搭建大型系统模型，模拟在主要产品生产过程中使用的各类技术设备、工作人员的反应，整合常见的机械制造资讯，预知产品的使用效果与耐用性，发现产品设计方案中存在的潜在问题，并及时与产品设计者进行深入交流，改进制造业产品的基本功能，提升产品的实际质量，控制企业新产品的研发周期。

结束语

既然制造领域存在“术业有专攻”，那么工业互联网的践行过程必然会“闻道有先后”。目前智能制造水平较高的，大概率也是较早实现工业互联网的领域，一般处于资金密集型、设备更新快、竞争激烈、利润率高的行业。其发展过程必然是从点到面、从量到质、从分散到集中的，遵循优胜劣汰的丛林法则。工业互联网落地之路任重而道远。一方面，我国完整的工业体系潜藏着巨大的应用需求和市场，为工业互联网平台的培育和壮大提供了土壤。另一方面，我国的互联网发展理念、应用实践都较成熟，有覆盖全社会的互联网生态。因此，必须坚定目标并持续改进，以实现工业和信息化的深度融合。

参考文献

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