工业4.0时代自动化四大发展趋势

文/gongkong史 虹 

       继蒸汽时代、电气时代、信息时代三大工业革命之后,全球化分工使生产要素加速流动和设置,市场风向转变和产物个性化的需求对企业反应时间和柔性化能力提出亘古未有的要求,全球进入空前的创新麋集和产业变革时代。基于此,以物联网和智能制造为主导的第四次工业革命悄然来袭。

       早在2011年汉诺威工业博览会上,德国率先提出“”的观点,之后美国也推出工业物联网、互联企业等类似观点。无论工业4.0照样工业互联网,其主要特征都是智能和物联,而主旨都在于将传统工业生产与现代信息手艺相结合,从而提高资源行使率和生产天真性、增强客户与商业伙伴紧密度并提升工业生产的商业价值。

 

       “工业4.0”是一个远大的愿景,但又是一个简朴的观点:把大量的有关人、IT系统、自动化原件和机械的信息融入到虚拟网络——实体物理系统(CPS)中,并行使发生的数据为企业服务,其本质即为“融合”。在制造系统中,工厂现场装备传感和控制层的数据与企业信息系统融合,并传到云端举行存储、剖析,形成决议并反过来指导、协同企业的生产和运营。

        通过工业4.0可以确立一种人——手艺互动的崭新模式,即机械顺应人的需求。具有多通道用户界面的智能工业辅助系统,能将数字和模拟环境直接搬到生产车间。而未来工厂也将从局部的机械智能(如机械人)发展到全厂智能。届时,嵌入式制造系统在工厂和企业之间的营业流程上实现纵向网络毗邻,在涣散的价值网络上实现横向毗邻,并可举行实时治理——从下订单最先,直到外运物流。这一理念将零星的信息、通讯、虚拟等手艺整合,通过数据可视化和共享互联,买通企业的产物设计、研发、生产与客户治理、供应链和能耗治理等系统,实现从底层控制级、中层产线级,到上层企业级的整体优化,最终辅助制造业实现更短的上市时间、更高的生产天真性和资产行使率、更低的拥有成本和更可控的企业风险。

       工业4.0的基础是数字化、网络化和集成化。与此响应的是,工业4.0时代的工业自动化,将在原有自动化手艺和架构下,实现集中式控制向涣散式增强型控制的基本模式转变,让装备从传感器到因特网的通讯能够无缝对接,从而确立一个高度天真的、个性化和数字化、融合了产物与服务的生产模式。在这种模式下,生产自动化手艺可通过自我诊断、自我修正和种种功效软件让装备加倍智能,以更好地辅助工人完成生产。因此要求自动化装备的通讯功效和集成能力更强,而自动化软件则需具备更壮大的剖析处置及与企业其他软件系统的数据共享能力。

       在自动化层面,统一的控制平台,顺畅的通讯网络是基础。而要实现工业4.0,自动化在四个层面上将进一步拓展:

• 自动化系统内部的横向毗邻。通过全集成自动化、集成架构等统一平台将控制、驱动、低压配电等系统深度集成,在单一的编程环境中为可扩展运动和机械控制提供集成的平台。这种集成可削减需要储存的备件数目,而控制平台的开放性则可确保与第三方组件轻松集成。此外,在每台机械上使用的可视化及信息软件需实现尺度化处置方式。

• 与下层现场传感和数据采集层及上层企业治理系统的纵向毗邻。从机械运行和能源使用到变量处置和质料使用,在生产历程的每个环节中,控制器、传感器及其它装备均会发生大量数据。来自生产车间的数据在几年之内就会在数目上跨越公司发生的营业数据。即便是现在,也有大量的此类数据正在通过现场的PLC举行剖析。当务之急乃是将所有来自各工厂运行系统不停剧增的数据与来自营业应用的信息相结合,从而打造运营智能,尤其是远程维护解决方案和基于云手艺的服务,以应对延续增添的围绕数据剖析的服务需求。如远程状态监测可以对个体部件的运动举行剖析或对整个驱动链实行在线延续监测。

• 基于开放尺度和统一协议的通讯网络。若要充分行使智能化网络手艺的优势,需要借助统一网络基础设施,来实现工厂内所有装备(包罗企业级装备)彼此之间的相互通讯。未来,网络交流装备将获得更普遍的行使。自力IP的应用可以使产物和装备具备可识别的自力身份、便于追踪、定位和监测。此外,尺度通讯可使更多的数字装备融入生产线网络,如摄像机、RFID读卡器、数字平板、平安磁卡等,以提高生产治理的精细化。

• 移动手艺和虚拟化。现在在平板电脑或智能手机上接见生产数据,信息和工厂员工已能够实现“移动”并随时随地接见应用程序。未来,许多情况下需要使用云手艺处置和存储来自各地的数据,又要在各地实时地使用这些数据。移动手艺让人变得机动天真。人们可以随时随地与任何相关人事联系,可以与全球同事交流分享履历知识、解决营业问题。不管手艺专家身在那边,呼叫中央代表都可以实时向其咨询问题,而专家本人也可以随地接见世界上随便地址的装备服务历史以及其它装置的历史,还能够核对工厂更新和其它咨询。例如,许多油井地处涣散的偏远地区,已往,手艺人员需要奔忙于各个油井之间将数据下载到闪存卡中,而现在则可以直接从云端下载数据,通过远程监视装备和历程。他们可以实时天生讲述,而不是按天或者按周。

       虚拟化可以降低对物理服务器和其它硬件的依赖性,同时节约工厂的能源成本。虚拟化手艺还可以改善机械的可靠性,打造低成本高可用性的备份解决方案,同时允许操作系统的多个实例在单一硬件上运行。最新的DCS系统已经应用虚拟化服务器实现更快的处置速率及降低生命周期成本。

 

       现阶段,每一项自动化手艺都已投入使用,但大部分公司至今仍在单一地使用其中某一项手艺。一旦公司理念趋于成熟,最先接受这些新手艺,就能够泛起同时应用所有这些手艺的局势。现在,控制层面,最新的PLC、变频等产物都有尺度的网络通讯接口,现场装备通过传感器数据采集和联网传输即可实现诊断等智能功效;信息层面,种种数据库软件、制造执行系统(MES)、制造运行治理系统(MOM)、产物生命周期治理软件()等,同企业资源计划()解决方案毗邻起来,则实现数据到信息的转换、辅助商业决议;剖析运营层面:现有的云平台也具备了远程剖析优化的基础和履历;平安层面:业界主流厂商都已与信息平安企业互助推出了现实方案。而未来的挑战主要在于需要在生产工程、机械工程、工艺工程、自动化工程、IT和互联网领域确立起一个配合认可的问题处置方式和尺度。

留下评论