柔性生产刍议-3：构建柔性生产制造体系的底层技术-1

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柔性生产刍议-3：构建柔性生产制造体系的底层技术-1

柔性生产

参考上期内容，我们在柔性生产的制造体系架构中的各个层级提出了相关的功能需求。对于这些功能需求，我们可以进行如下汇总：

1、加工制造过程中的原料、半成品及成品需要相关的“身份识别码”，用于整个生产流程中对其实现识别与追溯。与此同时，通过对设备运行状态及运行环境的数据采集，将这些数据用于关联生产过程的质量控制。

2、通过工厂的物流管理系统和加工品“身份识别码”的有效结合，保证生产过程中物流与信息流的一致性。

3、生产线中各个设备相对独立且具备可替代性，则需要采用各个设备的分布式自动化控制模式，取代传统的整体生产线集中控制模式，即“去中心化”。

4、生产线中各个设备的控制系统通过数据接口进行连接，同时设备之间需要相互自动识别，以实现整体产线的灵活部署。

5、针对关键生产设备进行预见性维护，通过采集关键数据并结合相关数字化模型判断设备的故障概率，并进行计划性维护或更换，保证整体产线的稳定运转。

在此我们可以得出结论：上述需求可以认为是搭建柔性生产的制造体系架构的必要条件。针对这些功能需求，现有的工业自动化领域的一些相关技术基本已经成熟以满足功能的实现。

1.工业大数据技术

工业大数据技术主要包括智能传感器技术和射频识别RFID技术。通过智能传感器采集生产过程中的关键数据，主要包括产品/半成品加工精度、设备运行状态、生产环境数据。通过RFID技术为加工品设置身份识别信息，并且实现各个工艺环节的数据透明性，从而可以保证打通整个制程的数据流，避免数据孤岛。

与此同时，在场内物流的成品/半成品的周转环节，通过RFID物流门技术记录出入库信息，实现生产物流与数据流的高效同步。此外，RFID技术同样用于产线中各个设备之间相互识别，在产线针对不同加工品而进行设备增加、移除以及更换操作时，可以通过这种设备间的相互识别完成设备的自动部署以及相关生产参数的自动调整。

注：关于工业大数据技术的实际应用，可参考“助力锂电池生产降本增效的工业自动化技术"

2.分布式自动化技术

分布式自动化技术，主要由如下部分构成：

- 边缘控制器：分布式控制取代自上而下的管理，采用如图尔克TBEN-PLC系列和TX系列的控制器产品，可实现产线中各个子系统的“分而治之”。这些控制器通过工业以太网相连，并利用集群智能运转，从而实现整体产线“去中心化”的控制模式。凭借广泛的接口范围类型，边缘控制器可以集成到不同的网络中。此外，边缘控制器可以完成对数据进行预处理，并将其选择性地传输至更高层级的系统。

- 智能I/O模块：如图尔克搭载ARGEE功能的智能I/O模块产品系列，使得用户可以充分利用图尔克标准现场总线模块的全部潜能，并处理各类中小型控制任务。必要时，数据可以直接传输至MES系统，而无需经过更高层级的PLC周转。

- 独立运行的故障安全模块：故障安全功能可以通过直接安装于危险区域附近的安全模块来实现，如图尔克的TBPN/TBIP产品系列。分布式信号处理可以缩短故障安全信号处理周期，从而进一步提高故障安全响应的实时性。此外，故障安全模块的状态信息可以通过工业以太网传输至上层控制器以便于操作人员监控安全回路的工作状态以及进行必要的手动安全复位等操作。

预告

我们将在后续文章为您介绍用于构建柔性制造体系的其他底层技术：模块类型包（MTP）技术和预见性维护技术，敬请期待。

本文作者

王鹏 图尔克垂直营销高级主管

天津大学卓越制造专业MBA

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