基于工业互联网标识体系的协同制造研究_.docx

专题:工业互联网

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基于工业互联网标识体系的协同制造研究*

邹波侯小明黄振林刘宝岳

(和利时集团,北京100176)

摘要:为了实现全生产要素的网络化协同以及智能化生产,解决生产过程中因不同地区、不同企业、不同编码体系而导致的无法协同设计、生产,以及产品追溯不完整,设计了基于工业互联网平台的标识解析体系,对不同企业、订单、设备、物料、生产过程、产品等进行统一分级注册,按需实时解析;设计了相应的智能示范产线,实现了在个性化定制模式下的全程自主控制;融合数字孪生与图像识别等先进技术,测试验证了基于工业互联网标识体系在异主异地异构生产时的有效性。

关键词:工业互联网;标识体系;产品追溯;协同制造;数字孪生中图分类号:TP391文献标识码:A

引用格式:邹波,侯小明,黄振林,等.基于工业互联网标识体系的协同制造研究[J].信息通信技术与政策,2021,47(1):14-19.

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2021.01.004

0引言

协同制造是制造企业利用网络技术开展产品设计、制造、销售、采购、管理的一系列活动的总称,是企业为迎接知识经济和全球化挑战实施的以快速响应市场需求和提高企业竞争力为主要目标的一种先进制造模式[1]。由于协同制造活动的企业在地域上是分散的,造成了制造信息的分布性;伴随市场竞争的加剧,企业内部以及企业外部之间经常快速集成重构以适应市场需求,不同企业有各自的加工制造特点,有不同的制造操作规范、编码规范,从而造成制造信息的异构性,这些为跨企业协同制造带来了困难。

目前,标识解析体系已经应用在物流供应链中对物品进行跟踪和追溯,这对实现高效的物流管理、提高食品药品使用安全性等具有重要意义。标识解析体系在部分工业场景中得到了一定程度的应用,但主要停留在信息获取层面的浅层次应用,生产制造过程的数据共享仍然停留在点对点、一对一的系统集成阶段,缺乏基础设施级支持[2],异主、异地、异构的互联互通与

互操作带来的深度创新应用还有待发展。

本文基于中国信息通信研究院工业互联网标识解析国家顶级节点(武汉)的建设,搭建了基于工业互联网平台的标识解析系统,设计了标识应用的智能示范产线,探索了其在支撑个性化定制、网络化协同制造、智能化生产、服务化延伸方面的可行性。

1工业互联网标识解析体系设计

1.1总体框架

如图1所示,基于工业互联网平台标识解析体系的应用采用云边端一体化架构,端侧包含3个工厂生产设备、辅助设备、可编程逻辑控制器(ProgramLogicControl,PLC)系统等,详情见第2章的智能示范产线设计;边缘侧为在生产现场部署的智能网关,支持有线传输、无线传输,能够通过将ModbusTCP等几十种工业协议转换成MQTT,实现现场设备的数据采集,并入云到私有云平台数据管理中心,另外支持云端控制指令的下行和需要实时处理的计算;云端分为3层,其中

?基金项目:工业和信息化部重点资助项目“工业互联网平台体验中心建设”(No.TC19083WC)资助

信息通信技术与政策2021年第1期

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云边

云边端

SaaS

订单管理供应链管理仓储管理设备管理生产监控产品追溯

订单管理

供应链管理

仓储管理

设备管理

生产监控

产品追溯

数字孪生

……

PaaS(

PaaS

(HolliCube)

IaaS

容器

容器管理

通用

微服

务

可视化开发工具

工业信息模型服务

时序实时服务

标识注册与解析服务

工业事件库服务

工业仿真环境服务

工业数据分析服务

工业数据管理平台

私有云基础设施(计算、网络、存储、安全)

数据入云控制指令

数据入云

智能网关

智能网关

智能网关

智能网关

数据采集控制指令

底座生产厂

扫码器

PLC

底座立体库

贴标机

6轴装配机器人

打标机

PLC直线伺服电机上盖立体库扫码器成品立体库6轴搬运机器人

PLC

直线伺服电机

上盖立体库

扫码器

成品立体库

6轴搬运机器人

……

侧面雕刻机

顶部雕刻机

6轴装配机器人

立方体生产厂

扫码器

PLC

PLC

贴标机

打标机

立方体立体库

6轴工业机器人

图1基于工业互联网平台标识解析