智能制造工业物联网是一个在单体物联网的基础上进一步组合而成的复合物联网或混合物联网,按照设备与人在物联网中的主次关系可分为智能制造制造物联网(简称“制造物联网”)和智能制造管理物联网(简称“管理物联网”)
。其中,制造物联网是智能制造工业物联网的主网,是智能制造的实施设备网、执行网,对智能设施、设备等具备感知控制功能的物理实体进行控制,其形成逻辑为通过单体物联网构成复合物联网或混合物联网。管理物联网是辅助网,是对开展智能制造业务的人员进行管控的物联网,其形成逻辑与制造物联网相同,其目的在于匹配制造物联网的组织架构和功能。
工业生产的一般过程是指工厂人员利用设备和动力将原材料制成产品的过程,在这一过程中制造物联网和管理物联网二者相辅相成。其中,设备和动力是进行制造的基础,智能制造更是高度依赖设备和动力的自动化、智能化与信息化。但即便是高度自动化的设备在进入工厂开展作业的过程中也需要工厂人员的操作,原因如下:其一,设备在人员干预下作用于原材料,制造产品所具备的原材料的种类、数量乃至摆放位置等都由工厂人员决定。其二,设备在人员的有序排列和组合下才能系统性地发挥制造功能,设备由人员来设计和组装,设备的参数设置、布局、使用顺序等都由人员来确认,进而形成一条完整的生产线。其三,设备的各个方面被设定好之后,还需要工厂人员进行试运行,以便清楚地知道它们是否按照预设的方案运转,如机器人按指定的顺序进行拣料或运输、机械臂按照时间设定或一定的频率进行焊接或组装,整个测试过程都需要工厂人员对其进行判断和不断调试。其四,设备需要日常管理和维护,设备在试运行无误后,仍有可能在日常使用中因为人为疏忽或自身故障、器械磨损等因素而无法正常运作,从而影响制造效果,进入异常状态的智能设备无法自行修复和排除故障时便需要工厂人员判定故障原因,按故障原因类别调试机器,使机器恢复正常运行状态。因此,管理物联网的重要作用便是辅助制造物联网维持良好的运行状态,以确保制造的工艺、流程、精度和效率等达到较为理想的水平。
智能制造工业物联网根据各个物理实体之间的关系,其结构可包含单体物联网、复合物联网、混合物联网
三种形式。单体物联网常用于进行单线的制造任务和管理,其特征是每个平台均不具备分平台,该物联网所连接的一台设备或一个工人便能够完成一些生产制造任务,例如单机封闭和成组加工单机的生产方式。当单体物联网无法完成复杂的生产制造任务时,工业企业可以尝试组合形成复合物联网。复合物联网的特征是5个功能平台中有1~4个功能平台是由两个或两个以上功能分平台组成的,是用户为了同时控制多台独立设备(这些设备可以是单个的,也可以是组合形式的)、管理多名技术工人而组建的。随着企业规模和生产体量的扩大以及工艺程序的复杂化,复合物联网完成不了的生产制造任务可以由混合物联网来执行。混合物联网的特征是由两个及以上单体物联网或复合物联网组合而成,有物理实体处于这些物联网中至少两个不同平台上。
从单体物联网组合成复合物联网、混合物联网,是智能制造及其管理的复杂程度和功能融合的体现,更多物理实体在这一过程中彼此联系、相互协同,完成更具挑战性的工作。