严罡星 王乔

【摘要】    本文将围绕智能工厂管理信息系统进行分析讨论，并提出该系统的开发流程与运用方向，以此促进信息化与工业化的高度融合，使生产企业维持稳定、可持续化的发展模式，能够更好的运用管理信息系统，减少人工干预，确保信息管理与服务质量进一步提高，实现生产环节的全方位把控，推动企业经济效益增长。

【关键词】    信息系统    开发平台    智能工厂

引言：

智能工厂管理信息系统的自主能力较强，可以有效采集与分析相关数据、资料，并进行推理与判断从而规划自身行为，能够切实结合信号处理、信息交互、仿真模型、物联网等技术，从而增强现实、充分反映实际产品生产过程，实现人与机器、机器与机器（M2M）之间的相互协调。为了确保该系统的开发流程切实可行，保证提出的运用方向具有实际应用价值，首先要对智能工程管理信息系统的主要功能、结构组成与关键技术进行深入了解。

一、智能工厂管理信息系统分析

1.1主要功能

智能工厂管理信息系统的主要功能包括：数据采集，能够实时完成生产数据、报警记录、操作日志、关系型信息等内容的统计与整理;流程图的远程访问，使操作人员在电脑端或移动电子设备上便可查看工艺流程生产进度、产品加工质量等信息;记录报警事件，并完成相应的分析与管理，帮助工作人员结合以往的实际案例提高预防措施的合理性与可靠性;报表传送与短信推送，能够在线完成数据的接收与传输;视频监控，借由高清视频采集设备捕捉动态画面，提高工艺流程的把控度;生产统计，不仅能够利用系统程序完成效益测评、成本分析，还能进一步明确能源损耗程度，从而节约资源使用，达到绿色化生产的目的[1]。

1.2结构组成

该系统主要由数据采集层、数据防护层、数据发布层三个方面构成，并包含采集器、OPC客户端与PIMS客户端。OPC技术的出现使平台间实现了零成本零耗时的无缝对接，其中采集器含有OPC服务器，能够快速轻松将过程值集成到IT系统中，OPC服务器配置简单，支持领先制造商的控制器如：Siemens， B&R， Allen，能够对项目的流程图、数据集成、组态、报表等内容进行高效管理。OPC客户端则主要由动力设备、蒸馏装置、排水等控制系统组成，与WINCC、intouch、组态王、KEPServerEX OPCserver、RSVIEW、等工控软件或其它第三方软件平台进行实时数据交互，实现数据共享和远程傳送;同时支持大型数据库数据共享、过程控制和自动化系统拉口、按第三方系统平台所要求的其他协议实现远程数据对接等。

而PIMS可以实现企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、标准ODBC / SQL.过程数据接口等功能，从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成、综合管理，PIMS客户端则主要包含多个PC客户端以及多个WEB客户端，通常用于远程客户访问与信息传递[2]。

1.3关键技术

第一，网闸，智能工厂管理信息系统采用的是单向网闸隔离，能够阻断子系统与控制系统的信息交互，利用2+1结构以及专门的数据处理芯片将操作系统嵌入到系统内核当中，确保网络功能被全部取消，并关闭TCP/IP服务协议，签订内外网间的私有通讯协议，这样便可确保数据的单向传递，并通过TCP应答避免应用层数据参数的流出。第二，三层网络交换技术，该技术的重点在于分离控制系统与管理信息系统客户端，实现服务器与客户网的有效连接，从而明确不同管理网的权限界定，提高通讯过程的安全性，保证服务器可以进行任意访问，提升管理范围[3]。

二、智能工厂管理信息系统开发流程与运用探究

2.1开发流程

1.制定数据标准。一方面系统数据要依照国际规范要求进行制定，遵从J2EE协议进行数据标准的开发，确保管理信息系统能够容纳海量的存储数据并完成分门别类的管理，使后续的信息传递与调取可以有序开展，同时数据标准要符合签发服务器的身份认证系统，用以保护数据的机密性、完整性。另一方面要保证信息存储装置能够进行容量扩展，使MTBF保持在20000小时以上，而信息交互的响应时长则控制在0.4S以内、音频图像信息的交互时长不应超过8S、地图定位的响应时长需保持在5S左右、视频数据的响应时间则要低于10S。这样不仅能满足高速发展的时代需求，还可以避免频繁的设备更换，造成不必要的经济损失。

2.获取相应数据。由于智能工厂本身占地面积较广，为了确保数据获取的全面性，通常会采用无人机摄影技术与测量系统相结合的方式实时捕捉高清晰度的视频画面，并借助全景扫描与激光点检测方法掌握工艺产品、生产流程等信息数据。

3.构建数据模型。一是要分析收集到的高清视频影像数据，提炼重要信息与设备参数，通过使用计算机建模程序，构建包含地貌信息的三维模型，使其能够充分反映厂区内的地表状况与设备分布位置，使操作人员能够更直观、更详细的观察工厂结构，从而制定高质量的设计规划。二是要精细化数据模型，完善模型信息，比如：厂区内的重要标志、建筑物、工业设备等，保证制作的三维场景图足够真实，能够高度还原实际现场。此外，为了进一步提高数字读图的精确度，要保证DEM数据网格间距控制在0.25M，数字影像分辨率为0.05M。

4.采集有效信息。信息采集的方式主要以实地调研为主，要确保信息采集的全面性，将建筑、交通、管线等属性参数以及单元、名称、产能等内容全部进行统计与整理，并将相关信息呈现在三维模型当中。

5.开发应用平台。一是要开发OPC接口，该接口通常用于信息系统与控制系统的通讯连接，在实际开发过程时要注意智能工厂的控制系统装置数量较多，且不同系统的通讯标准具有一定的差异性，为了保证连接的安全性、准确性，需要借助多个厂商的协调帮助，对OPC授权状况进行详细了解。同时，要进一步掌握数据采集格式，依照不同的系统协议与组态，逐一完成接口客户端的开发，保证软件配置的安装正确，实现平台与系统间的数据交互。二是要保证承载平台能够具有飞行管理、目标互览、信息查询、观察分析等功能，要求管理信息系统采用J2EE加工体系，用以拓展更多的应用设备。系统的开发环境应为JAVA SCRIPT、运行环境为WINDOWS服务器、SQL作为数据库，并运用GIS软件与WEB平台作为基础支撑，用以提高系统性能。

2.2应用分析

1.信息查询。系统用户可以根据个人浏览需求，在三维浏览界面与飞行管理中进行旋转、漫游、定位、缩放等操作，利用应用程序实现读、写、画、量、链接、挖掘等功能，同时信息系统也可以依照用户选择的企业、建筑将包含土地类型、环境条件的三维地图呈现在浏览界面，以此满足用户的多样化、个性化需求，完成信息内容的分类呈现。

2.安全监控。信息系统能够通过结合传感器、视频采集装置、控制开关以及搭配的图像识别报警、电子围栏等设备完成安全监控，当出现预警信号时，系统可以直接将报警数据传入到监控主机当中，提醒操作人员尽快解决实际问题。智能工厂管理信息系统的监测范围较广，可以覆盖区域内的全部视频监控点，不仅能对室内、室外的安全状况进行监控，还能对工厂道路监控进行精细化分类，之后利用三维地图调动指定位置的摄像装置，获取实时影像。而且系统本身的识别能力极强，能够有效区分烟雾、车流、火花等特殊信息，以此提高监控的准确性，加强预警效率，降低风险危害发生的可能性。此外，系统在完成报警功能后会自动切换至事故地点的信息与画面，监测效果远远超过以往的数字化监视，如果条件允许的话，甚至可以利用视频动态侦测功能，进行设备间的联动，完成整个事故过程的全方位记录。由于其组合动作十分灵活，可以轻松实现设计联动，满足不同状况的安防需求，因此该系统的应用范围十分广泛，不仅在工业领域得到了良好的运用，还在教学培训、实验模拟等方向具有良好的发展前景[4]。

3.排放监管。信息系统能够与环境监测系统有机结合将工厂内的监测点标注在电子地图上，对相应设施的功能、类型等基本数据进行详细记录，还可通过增、删、减、改等操作，实现设备信息的在线管理，同时能够允许操作人员进行远程调控，及时控制排放装置的运行时间与状态启停，确保废水废气物被有效清除。

4.设备监测。虽然目前大多工厂企业无法有效将传感器、RFID与继电模块安装在工厂加工设备当中，达到高度智能化水平，但通过使用全景扫描技术仍能保证生产状况的全方位检测，确保加工现场的良好把控，该技术的特点在于监测范围较广，适用于设备众多、管线复杂的监控环境，使操作人员即使不在工厂现场，也可以通过远程调控的方式对设备运行状态、数据参数变化进行准确观察，并借助检测程序完成设备的故障判断。同时由于设备监测流程没有运用传统的三维模型，使观测数据量被进一步缩小，利用全景扫描的高传输效率，使监测效果更佳，即使是隐蔽性极强的安全隐患，也能被有效查找出来。

5.地下管网管理。工厂管理信息系统的运营省去了实地挖掘的必要性，工作人员在计算机上便可分析管道材質、管径大小、使用年限以及埋深等信息，通过在设计程序中将管线切成剖面，帮助操作人员更直观地看到横断面状况与管线铺设情况，确保距离地面高度与管线距离等数据被准确计算出来。在实际应用过程当中还要注意结合传感器设备以及管道探测装置，加强软硬件的有效结合，切实起到安全防护管道的作用，完成管线的升级与优化。同时，智能工厂管理信息系统将ERP、生产调度、DCS等系统功能高度集成，使以往只限于数字查看、图像展示等功能可以得到3D化呈现，使数据信息更加立体与生动，有利于操作者更好的完成功能使用，其应用价值十分巨大，有待研究人员进行进一步开发与创新。

此外，为了进一步保证智能工厂管理信息系统运用的高效合理性，技术人员要不断丰富自身知识理论储备，强化实践能力，能够有效应对突发状况，并采取切实可行的处理方式，消除管理信息系统运行过程中产生的故障与问题。

三、结束语

综上所述，通过对智能工厂管理信息系统的主要功能、结构组成、关键技术进行分析讨论，提出该系统的具体开发流程以及相关应用，以此促进管理与控制的融合发展，实现不同区域网络的有效连接，加强信息传递的及时性与安全性，确保生产管理效率能够大幅度提升，并为相关企业提供具有参考价值的数据信息，推动智能工厂管理信息系统的进一步优化与升级。

参  考  文  献

[1]杨志琼.非法获取计算机信息系统数据罪“口袋化”的实证分析及其处理路径[J].法学评论，2019，36（06）：163-174.

[2]李志锋.智能工厂管理系统的研究与应用[J].仪器仪表用户，2020，27（03）：101-103+73.

[3]孙旭，杨印生，郭鸿鹏.近场通信物联网技术在农产品供应链信息系统中应用[J].农业工程学报，2020，30（19）：325-331.

[4]杨书景.智慧城市建设下智慧园区规划设计思路分析[J].建筑技术开发，2021，48（01）：34-35.