一种智能工厂信息化系统的制作方法

1.本发明涉及智能工厂领域，具体而言，涉及一种智能工厂信息化系统。


背景技术：

2.目前现代工厂内部通常设置有大量工业设备和自动控制设备，为了保证工厂整体的正常运行，需要对这些设备在运行过程中进行运行状态的实时检测，并将检测到的运行状态信息通过物联网上传至云端服务器中进行分析处理，以此确定这些设备是否处于正常运行状态。对工厂的正常运行进行监测后，一般通过人工或者根据各设备采集的常规参数大小判断是否运行异常，从而实现异常预警，无法实现智能化预警的方式，导致预警的准确性较低，浪费人力物力，同时降低了工厂运行效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的于提供一种智能工厂信息化系统，其能够实现智能化预警的方式，提高异常预警的准确性，从而节省人力物力，同时提升了工厂运行效率。
4.本技术实施例提供一种智能工厂信息化系统，其包括基础功能模块、设备控制模块、能源管理模块和故障分析模块；所述基础功能模块包括工厂建模模块和底层设备整合平台；所述设备控制模块包括生产过程监控模块和生产过程控制模块；所述故障分析模块包括异常报警模块和智能告警管理模块；所述底层设备整合平台用于管理连接各设备的通信接口；所述生产过程监控模块用于采集多个设备的多项设备数据；所述生产过程控制模块连接所述生产过程监控模块以获取多项所述设备数据，并根据各项所述设备数据控制各设备，其中利用所述通信接口控制各设备；所述工厂建模模块连接所述生产过程监控模块以通过多项所述设备数据构建工厂信息、工艺信息和设备信息；所述能源管理模块用于在线监测多个设备的多项环境参数，并对各项所述环境参数进行分析和调控；所述异常报警模块分别连接所述工厂建模模块和所述能源管理模块，以对多项所述设备数据和多项所述环境参数的异常进行告警；所述智能告警管理模块连接所述异常报警模块，以基于多项所述设备数据、所述环境参数和异常告警结果建立告警大数据分析系统。
5.在本发明的一些实施例中，上述智能工厂信息化系统还包括可视化模块，所述工厂建模模块通过所述可视化模块连接所述生产过程监控模块，以利用所述可视化模块对多项所述设备数据和多项所述环境参数进行态势感知，进而判断多个设备的设备状态、设备关键参数和系统状态，并发送到所述工厂建模模块进行数据构建；所述可视化模块对所述设备状态、所述设备关键参数和所述系统状态进行数据交互分析，以供所述智能告警管理模块建立所述告警大数据分析系统。
6.在本发明的一些实施例中，上述数据交互分析包括依次进行的关联分析、趋势分析和异常分析。
7.在本发明的一些实施例中，上述可视化模块根据所述数据交互分析的结果对所述异常告警结果进行告警分析、告警统计和告警配置，并连接所述异常报警模块以供所述异
常报警模块进行告警。
8.在本发明的一些实施例中，上述智能工厂信息化系统还包括综合展示端，所述综合展示端用于综合展示所述基础功能模块、所述设备控制模块、所述能源管理模块和所述故障分析模块的数据。
9.在本发明的一些实施例中，多项所述设备数据包括多个设备的开关状态、系统过程、可视化图像和空间位置。
10.在本发明的一些实施例中，多个设备包括生产设备、能源设备、管道和阀门；所述环境参数包括环境水、电、气和温湿度。
11.在本发明的一些实施例中，管道和阀门分别通过电磁阀、调节阀、螺杆泵、磁力泵和隔膜泵中的任意一种或多种设备采集所述开关状态。
12.在本发明的一些实施例中，所述能源管理模块通过质量流量计、电磁流量计、浮子流量计、压差式液位计、翻板式液位计、连杆浮球液位计、ph计、温度传感器、压力传感器、机械式温度表和机械式压力表中的任意一种或多种仪器仪表检测得到多项所述环境参数。
13.在本发明的一些实施例中，多个所述通信接口分别通过rtu，plc和dcs系统中任意一项的i/o接口连接各设备。
14.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
15.(1)与多个工厂设备互联互通，从而对设备进行远程管理和完成数据采集，为工厂生产过程提供实时、准确的数据，实现了数字化车间的透明化管理和智能化决策。
16.(2)利用多项设备数据构建工厂信息、工艺信息和设备信息，从而利用设备工艺进行工厂质量控制，通过数据监控、采集、以及统计分析，从而借助数字化处理不断纠正生产制造过程中发生的质量偏离，全面提高产品质量。
17.(3)利用信息化手段来整合各种产线资源并改善作业流程，搭建符合生产使用的数字化车间，实现产品的智能制造和精益化生产。
18.(4)利用信息化处理后的异常预警数据建立大数据分析系统，从而提高智能化预警的准确性，大大节省人力物力，同时加快了工厂运行效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明实施例1智能工厂信息化系统的原理示意图；
21.图2为本发明实施例1可视化模块的原理示意图；
22.图3为本发明实施例1可视化模块态势分析的原理示意图；
23.图4为本发明实施例1可视化模块态势分析数据交互分析告警的流程示意图；
24.图5为本发明实施例2电子设备的原理示意图。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
29.实施例1
30.请参阅图1～图4，图1～图4所示为本技术实施例提供的智能工厂信息化系统的原理示意图。智能工厂信息化系统，其包括基础功能模块、设备控制模块、能源管理模块和故障分析模块；所述基础功能模块包括工厂建模模块和底层设备整合平台；所述设备控制模块包括生产过程监控模块和生产过程控制模块；所述故障分析模块包括异常报警模块和智能告警管理模块；所述底层设备整合平台用于管理连接各设备的通信接口；所述生产过程监控模块用于采集多个设备的多项设备数据；所述生产过程控制模块连接所述生产过程监控模块以获取多项所述设备数据，并根据各项所述设备数据控制各设备，其中利用所述通信接口控制各设备；所述工厂建模模块连接所述生产过程监控模块以通过多项所述设备数据构建工厂信息、工艺信息和设备信息；所述能源管理模块用于在线监测多个设备的多项环境参数，并对各项所述环境参数进行分析和调控；所述异常报警模块分别连接所述工厂建模模块和所述能源管理模块，以对多项所述设备数据和多项所述环境参数的异常进行告警；所述智能告警管理模块连接所述异常报警模块，以基于多项所述设备数据、所述环境参数和异常告警结果建立告警大数据分析系统。
31.详细的，基础功能模块包括工厂建模模块和底层设备整合平台。详细的，设备控制模块包括生产过程监控模块和生产过程控制模块，其中生产过程监控模块用于采集多个设备的多项设备数据。工厂建模模块与生产过程监控模块连接以获取多项所述设备数据，并通过多项所述设备数据进行分类分析和处理从而构建工厂信息、工艺信息和设备信息。上述工厂信息、工艺信息和设备信息均用于表示产品生产条件，从而对产品质量的进行评价，上述信息均可以是任意一种常规数据，在此不做具体限定。采集的多个设备为工厂任意一种用于生产或检测产品的设备，在此不作具体限定。比如，工厂信息可以包括工厂生产资格和工厂生产规格，工艺信息可以包括人工操作手段和多个设备的操作流程，设备信息可以包括各设备的设备规格和设置参数。
32.上述底层设备整合平台用于管理连接各设备的通信接口。上述通信接口用于数据通信和设备控制，属于现有技术，在此不做具体描述。生产过程控制模块连接生产过程监控
模块以根据多项设备数据控制不同设备，以通过各项设备数据调整各个设备的参数。其中生产过程控制模块可以实时展示多项设备数据以供操作人员查看，从而操作人员根据多项设备数据实时管理各项设备数据。其中生产过程控制模块利用连接各个设备的通信接口实现各设备的信号控制。
33.详细的，故障分析模块包括异常报警模块和智能告警管理模块。其中异常报警模块连接工厂建模模块以获取建模后的多项设备数据，从而基于多项设备数据对工厂信息、工艺信息、设备信息分别进行预警。并且异常报警模块连接能源管理模块以获取工厂的多项环境参数，从而基于多项环境参数对工厂、设备和具体工艺的操作环境进行预警，能够加强对工厂的整体管理。其中多项环境参数利用建模后的多项设备数据与工厂信息、工艺信息和设备信息一一对应。
34.能源管理模块用于监测多个设备的多项环境参数，从而对各项环境参数进行分析和调控，进而利用各个环境参数对产品制造过程进行调控。其中，监测环境参数可以利用不同类型的传感器。可选的，环境参数可以是温度、湿度、压强和气体浓度。调控不同环境参数利用相关设备实现，属于常规技术手段，在此不必重复限定。详细的，异常报警模块根据获取的各项数据的大小变化判断是否异常，从而进行告警，其中可以利用提示音或文字实现告警。详细的，智能告警管理模块连接异常报警模块以获取多组报警数据，每组报警数据均包括多项设备数据、多项环境参数和异常告警结果，从而供告警大数据分析系统通过机器学习训练得到异常报警训练模型。其中异常报警训练模型用于输出待检测数据的异常告警结果，从而对异常情况进行智能分析。异常告警结果包括是否异常，并且通过异常报警模块确认得到。通过实时监测告警和预测分析，从而更全面的管理工厂制造流程，监督产品质量。可选的，建立的告警大数据分析系统用于供智能告警管理模块不断修正异常告警结果，进一步提高异常告警的准确性和效率。
35.在本发明的一些实施例中，上述智能工厂信息化系统还包括可视化模块，所述工厂建模模块通过所述可视化模块连接所述生产过程监控模块，以利用所述可视化模块对多项所述设备数据和多项所述环境参数进行态势感知，进而判断多个设备的设备状态、设备关键参数和系统状态，并发送到所述工厂建模模块进行数据构建；所述可视化模块对所述设备状态、所述设备关键参数和所述系统状态进行数据交互分析，以供所述智能告警管理模块建立所述告警大数据分析系统。
36.详细的，可视化模块用于对不同时期多项设备数据和多项环境参数的变化进行态势感知，从而判断得到各个设备的设备状态、设备关键参数和系统状态；并根据设备状态、系统状态和设备关键参数数据之间的关联关系进行分析，从而供告警大数据分析系统使用并进行显示，便于人们直观了解当前工厂制造情况。
37.在本发明的一些实施例中，上述数据交互分析包括依次进行的关联分析、趋势分析和异常分析。关联分析为不同类型数据之间的逻辑运算和判断，趋势分析各类型数据的发展趋势分析和预测，异常分析为对异常具体原因和情况进行分析。上述数据交互分析通过可视化处理成图像后供告警大数据分析系统进行显示。
38.在本发明的一些实施例中，上述可视化模块根据所述数据交互分析的结果对所述异常告警结果进行告警分析、告警统计和告警配置，并连接所述异常报警模块以供所述异常报警模块进行告警。
39.上述告警分析为告警原因分析、告警统计根据告警原因统计不同类型的异常出现频率，告警配置根据多种类型的告警原因分析以及各类型告警原因的异常频率配置参数，从而进一步分析异常情况。
40.在本发明的一些实施例中，上述智能工厂信息化系统还包括综合展示端，所述综合展示端用于综合展示所述基础功能模块、所述设备控制模块、所述能源管理模块和所述故障分析模块的数据。详细的，综合展示端可以为任意服务终端或显示屏实现。上述综合展示端可以综合告警大数据分析系统得到的各项数据的分析过程和异常判断结果显示各模块的数据。
41.在本发明的一些实施例中，多项所述设备数据包括多个设备的开关状态、系统过程、可视化图像和空间位置。其中，系统过程为表示各设备或多个设备之间制造产品的过程，可视化图像可以为工厂内表示各设备的示意图像，各设备的空间位置通过工厂内布局进行表示。利用上述多项数据便于模拟工厂的人机互动界面，增强了互动性，分别构建工厂信息、工艺信息和设备信息，并且便于同时构建工厂信息、工艺信息和设备信息。
42.在本发明的一些实施例中，多个设备包括生产设备、能源设备、管道和阀门；所述环境参数包括环境水、电、气和温湿度。
43.详细的，多个设备包括制造产品的生产设备、用于生产设备供电的能源设备、以及设备内部不同处理流程或者不同生产设备之间连通的管道设备以及阀门设备。通过多个设备的开关状态、系统过程、可视化图像和空间位置。其中环境参数可以为管道设备或阀门设备内部或外部的环境设置参数，从而调控各生产设备以及多个生产设备之间的不同工艺流程，达到监督产品质量的目的。
44.在本发明的一些实施例中，管道和阀门分别通过电磁阀、调节阀、螺杆泵、磁力泵和隔膜泵中的任意一种或多种设备采集所述开关状态。
45.详细的，管道通过各类阀门控制开关状态，并且阀门也可以采用上述不同类型直接采集开关状态，从而了解各设备在制造产品时当前的工艺流程，便于进行异常报警分析。
46.在本发明的一些实施例中，所述能源管理模块通过质量流量计、电磁流量计、浮子流量计、压差式液位计、翻板式液位计、连杆浮球液位计、ph计、温度传感器、压力传感器、机械式温度表和机械式压力表中的任意一种或多种仪器仪表检测得到多项所述环境参数。其中能源管理模块可以利用上述分类传感器实现环境参数的采集，并且其中各种仪器仪表根据实际情况设置在管道设备内或者设备外部。
47.在本发明的一些实施例中，多个所述通信接口分别通过rtu，plc和dcs系统中任意一项的i/o接口连接各设备。
48.详细的，通过该不同服务端系统连接各个设备，以实现本实施例的上述步骤。
49.可选的，所述大数据分析系统利用suitelink、opc、opc ua、mqtt-smartplug b、bac-net、profibus和modbus中的任意一种或多种协议连接各设备的i/o服务器。
50.可选的，所述i/o服务器支持布尔值、浮点数、双精度数、字符串、国际化字符13串、整数、时间和运行时间中的任意一种或多种数据类型。
51.可选的，所述通信接口利用opc-ua、mqtt、soap、rest和odata中的任意一种或多种网络服务协议与基于网络的应用程序或物联网设备进行通信。
52.可选的，所述生产过程监控模块通过创建、失效处理、冗余信息处理、持久性处理、
存储/转发以及多代理/服务器支持中的任意一项功能管理所述设备状态。
53.本技术实施例还包括标准图形库，标准数据库包含经典工业图形、立体工业图形库与态势感知图形库。对象模板应允许关联或添加一个或多个图形，以表示对象的可视化属性。可视化图形可独立存在也可嵌入在对象模板中。对象模板应允许创建多种不同图形，以展示对象的不同显示方式，例如，泵可以有几种图形显示风格，从经典isa图形到态势感知图形。在运行环境下，可以根据需要选择显示哪个图形，甚至在多个图形间进行切换显示。
54.可以理解，图1～图4所示的结构仅为示意，智能工厂信息化系统还可包括比图1～图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1～图4所示不同的配置。图1～图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
55.实施例2
56.请参阅图5，图5为本技术实施例提供的电子设备的一种示意性结构框图。电子设备包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本技术实施例1所提供的智能工厂信息化系统对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
57.其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
58.处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
59.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
60.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部
分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
61.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
62.综上所述，本技术实施例提供的一种智能工厂信息化系统：
63.(1)与多个工厂设备互联互通，从而对设备进行远程管理和完成数据采集，为工厂生产过程提供实时、准确的数据，实现了数字化车间的透明化管理和智能化决策。(2)利用多项设备数据构建工厂信息、工艺信息和设备信息，从而利用设备工艺进行工厂质量控制，通过数据监控、采集、以及统计分析，从而借助数字化处理不断纠正生产制造过程中发生的质量偏离，全面提高产品质量。(3)利用信息化手段来整合各种产线资源并改善作业流程，搭建符合生产使用的数字化车间，实现产品的智能制造和精益化生产。(4)利用信息化处理后的异常预警数据建立大数据分析系统，从而提高智能化预警的准确性，大大节省人力物力，同时加快了工厂运行效率。
64.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
65.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。