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“两化”融合——智能制造正在进行时

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-05-10  来源:互联网  浏览次数:69
       无论是德国“工业4.0”,还是“中国制造2015”,智能制造都是这些国家发展战略规划中的重要目标。中国制造业经过三十多年的发展,在各种因素的作用下进入到一个转型升级的关键期,下一阶段的主要任务是促进工业化与信息化之间的深度融合。

       近日,国家工信部发布的《2017年工业通信业标准化工作要点》中明确提出,工业基础领域要重点针对高档数控机床等高端制造业配套开发,大力鼓励和引导生产企业联合用户和整机企业等共同开展核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺和产业技术基础标准的制定,加快奠定装备制造业转型升级的技术基础平台。

  无论是德国“工业4.0”,还是“中国制造2015”,智能制造都是这些国家发展战略规划中的重要目标。中国制造业经过三十多年的发展,在各种因素的作用下进入到一个转型升级的关键期,下一阶段的主要任务是促进工业化与信息化之间的深度融合,开发利用数字化、网络化、智能化技术在一些重点领域内取得突破,进而推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等新兴技术与现代制造业相结合,提升中国制造业在国际分工中的地位。

  沿着这一发展线路图,中国智能制造的宏伟蓝图已逐渐清晰,对于包括传控、伺服、运控等在内的自动化行业来说,IT与OT的融合同样是一个总体趋势,即通过信息协同来实现生产制造的最大优化、提高生产效率,促进高档数控机床、工业机器人等装备制造产业朝着智能化、精致化、绿色化方向迈进。

数字化、网络化、智能化

  工业化与信息化“两化”融合的目的是要构筑工业互联网,这是一项“打基础”的重点工程,其表现在于基于以太网的互联,实现对OPCUA、MQTT这些MES/ERP、大数据/云平台的互联与集成能力。这一建设过程并非一蹴而就,面对当前中国制造业水平参差不齐的现状,必须分阶段来实施规划,即从数字化,到网络化,再到智能化,这也是制造业发展的一个良好机遇,它为产业升级提供了坚实的技术储备。

  数字化是推动新工业革命的基石,要实现更高水平的机械制造、控制装置制造以及机柜制造,都离不开高质量的数据,数据已成为制造业新的原材料,能否高效地利用数据设计整个生产过程,即从虚拟的产品研发,到成本计算和采购,直至生产流程,很大程度上都取决于数据的质量。可以说,数字化为下一步工业4.0和智能制造阶段探索新的数据驱动服务和新的商业模式奠定了坚实的基础。

  工业自动化控制系统正逐渐走向开放、互联,并在所有层次上横向与垂直集成,为此,一个明显的趋势是:工业自动化控制网络正与IT网络相融合,以及为了实现远程维护等功能,系统开始与Internet互联网连接,越来越多地采用开放、标准及基于TCP/IP标准协议的网络系统。一个崭新的工业互联网时代已经来临,它突破了原先自动化行业的局限,借助云计算、网络通讯、无线和蜂窝等先进技术,实现了对制造业技术的再升级,并朝着智能制造的方向前进。

  工业物联网的建立,令人机交互、大集成、远程访问等应用开发日益受到关注,市场对智能化部署的要求也会越来越高,系统整体的智能化处理能力是关键。因为对于用户来说,一套高效的解决方案,其价值在于使用的便利性、系统稳定性、高生产效率、市场满意度等方面。以大数据、物联网等新一代信息技术作为基础手段的智能制造,将对传统制造业结构和企业个体产生深远的影响。在智能制造和大数据分析的帮助下,企业可以延伸自己的竞争力,从原来单纯提供产品,过渡到提供产品服务,且通过反馈数据来优化生产与制造,使得传统制造业扩展到更广大的云平台,以获得更多的利润空间,同时更好地把握市场资源。

软件开发成为关键

  在过去,谈到制造业投入往往指的是硬件设备或产线;但如今,在数字化与智能化的大趋势下,软件开发成为构建未来智能制造的重要拼图,也越来越受到产业人士的关注。原因在于,面对当前个性化生产需求日益升高的市场环境下,要求设备要有一个足够开放的系统平台,能够将使用者的各种创新设计和专业工艺结合到生产中去,令制造过程更加智能化,生产工艺具备更强的适应性,产品性能更具差异化。

  以贝加莱基于自有AutomationStudio平台所开发的mapp模块化开发平台软件为例,为了适应智能制造发展趋势下的市场需求,更为迅速地响应个性化生产,提供在生产运营管理方面更为全局的优化,确保在个性化定制时代为用户提供产品品质、制造成本以及交付能力的保障,mapp平台软件为用户在控制系统部份提供了一个高度集成且具有极强的开放性的平台,其中包含了控制的逻辑、运动、机器人与复杂行业算法,并对IT功能、管理功能进行最高效的匹配与整合。

贝加莱开发的mapp模块化开发平台软件

  mapp是贝加莱为智能机器高效开发所设计的软件应用系统,其基于软件复用(SoftwareReuse)与组件技术(ComponentsTechnology),采用标准的PLCopen进行应用的封装,通过提高已有的行业软件封装,对软件进行高效的开发支持。mapp有效地将机器的开发分为了基础的机电一体化对象(轴、轴组、CNC、机器人)、以及行业功能、Web功能、基础的管理功能(文件管理、配方、用户、报警趋势等),这样,具有共性的部分都会被封装为不同的mapp功能单元,而通过mapplink对软件进行组态配置,即可快速构成及其应用。

  另外,区别于众多从电气化跨入自动化的厂商,德国倍福大胆实践将控制由硬件转向软件,即用不同的软件平台取代不同的复杂硬件,这一思维打破了传统工业化理念,开创了将PC应用到工业自动化领域的新思路。该公司中国区执行董事、总经理梁力强表示,PC控制器,连同陆续推出的EtherCAT实时以太网通讯技术和TwinCAT软件构成了倍福PC控制理念的“三原色”,而IT思维与工业应用创新则是倍福重要的成长基因。

  针对物联网和工业4.0的TwinCATIoT解决方案包含标准化的云通讯协议,使所有现场层的控制器均可以轻松、安全、快速地与云服务器相连。倍福工业4.0软件解决方案的核心是TwinCATAnalytics,该软件具有全新的算法并自带数据库,可周期性地同步存储过程数据,以便进行在线和离线状态分析、预测性维护、模式检测和机器优化,所设计的数据格式还可方便地通过微软或亚马逊提供的分析服务功能进行访问处理。

挑战与标准缺失

  智能制造将物联网技术和应用工具引入到生产工厂,在设备上配备传感器、执行器及其它一些智能化组件,令无缝链接的数据流可以为工厂管理者提供生产过程中的大量信息,以确保工厂运营的顺畅。增加这些新的附件和传感器所带来的一种变化是实现更高程度的自动化,同时这些智能化的生产设备还具备提前预测的功能,做到防止事故的发生,例如产线突然减速或其它复杂的技术问题。

  然而,在智能制造大规模应用之前仍存在着许多挑战。首先是IT问题,通常企业原有的IT系统需要融合到初步建立起来的工厂生产管理网络中。其次,为工业设备装备传感器牵涉到很多方面,需要对大量现有系统进行调整或修改,如物流、采购和订单等工作流程,设备和软件的更新时间较长,另外也要求专门培训管理人员。

  智能制造意味着最先进的系统,下一步则将是把所有机器、生产组件、制造环境以及IT系统连接在一起,它们之间相互依赖,目的是令到制造可以把生产工艺与生产技术数据整合于一体,这就要求所有组成部分的标准化程度更高,机器与组件之间彼此都有较高的辨识能力,这种IT系统的连接性能要远远超出目前所用到的生产制造系统。

  安全和确保程序Bug不会影响到制造过程是另一项要面临的挑战,制造设备上的传感器把数据传送给路由器时有很大的安全隐患。例如,在某些情况下,安全措施不到位可能会导致员工选择较易被破解的密码,使得陌生人很容易就能进入到核心系统之中。

  还有一个重要问题是,智能制造仍然缺乏标准化协议。由于智能制造涉及到传统工厂设备、传感器和路由器等等,因此要想在不同技术领域间建立统一的使用标准是极其困难的,甚至会有很多意想不到的问题发生。

  智能制造对工厂生产管理所带来的深刻变化要远大于仅仅简单地采用一些传感器,长远来看,可以预见的一个趋势是,制造工厂将置身于云端计算机,客户只是采购虚拟库存,生产设备采用更多标准化部件来生产各种定制化产品。从本质上讲,未来的生产模式将是各个独立的企业租赁集中化的制造设备来完成生产制造的全过程。

  智能制造意味着生产和物流的数据化、自动化和实现的技术方式,随着越来越多的工厂完成传感器应用的革新,这些制造商们将会找到一种把智能制造纳入他们其它业务应用的最佳方式,更大规模的工业革命即将拉开帷幕!

信息化与工业自动化融合之路

  “两化”融合是指电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节,信息化成为工业企业经营管理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行,不再是单方的带动和促进关系,而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融,彼此不可分割,并催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业。两化融合是工业化和信息化发展到一定阶段的必然产物。

融合发生在哪些环节?

  信息化与工业化主要在技术、产品、业务、产业四个方面进行融合。也就是说,两化融合包括技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生四个方面。

  技术融合是指工业技术与信息技术的融合,产生新的技术,推动技术创新。例如,汽车制造技术和电子技术融合产生的汽车电子技术,工业和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。

  产品融合是指电子信息技术或产品渗透到产品中,增加产品的技术含量。例如,普通机床加上数控系统之后就变成了数控机床,传统家电采用了智能化技术之后就变成了智能家电,普通飞机模型增加控制芯片之后就成了遥控飞机。信息技术含量的提高使产品的附加值大大提高。

  业务融合是指信息技术应用到企业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等各个环节,推动企业业务创新和管理升级。例如,计算机管理方式改变了传统手工台账,极大地提高了管理效率;信息技术应用提高了生产自动化、智能化程度,生产效率大大提高;网络营销成为一种新的市场营销方式,受众大量增加,营销成本大大降低。

  产业衍生是指两化融合可以催生出的新产业,形成一些新兴业态,如工业电子、工业软件、工业信息服务业。工业电子包括机械电子、汽车电子、船舶电子、航空电子等;工业软件包括工业设计软件、工业控制软件等;工业信息服务业包括工业企业B2B电子商务、工业原材料或产成品大宗交易、工业企业信息化咨询等。

 
关键词: 两化 智能制造
 
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