工業(yè)自動(dòng)化如何轉(zhuǎn)型智能化
工業(yè)4.0的基礎(chǔ)是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化。與此相應(yīng)的是，工業(yè)4.0時(shí)代的工業(yè)自動(dòng)化，將在原有自動(dòng)化技術(shù)和架構(gòu)下，實(shí)現(xiàn)集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，讓設(shè)備從傳感器到因特網(wǎng)的通訊能夠無縫對(duì)接，從而建立一個(gè)高度靈活的、個(gè)性化和數(shù)字化、融合了產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。
在自動(dòng)化層面，統(tǒng)一的控制平臺(tái)，順暢的通訊網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。而要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，自動(dòng)化在四個(gè)層面上將進(jìn)一步拓展：
一、自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的橫向集成
通過全集成自動(dòng)化、集成架構(gòu)等統(tǒng)一平臺(tái)將控制、驅(qū)動(dòng)、低壓配電等系統(tǒng)深度集成，在單一的編程環(huán)境中為可擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)和機(jī)器控制提供集成的平臺(tái)。這種集成可減少需要儲(chǔ)存的備件數(shù)量，而控制平臺(tái)的開放性則可確保與第三方組件輕松集成。此外，在每臺(tái)機(jī)器上使用的可視化及信息軟件需實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化處理方式。
二、與下層現(xiàn)場(chǎng)傳感和數(shù)據(jù)采集層及上層企業(yè)管理系統(tǒng)的縱向集成
從機(jī)器運(yùn)行和能源使用到變量處理和材料使用，在生產(chǎn)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)中，控制器、傳感器及其它設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。來自生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)在幾年之內(nèi)就會(huì)在數(shù)量上超過公司產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。即便是現(xiàn)在，也有大量的此類數(shù)據(jù)正在通過現(xiàn)場(chǎng)的PLC進(jìn)行分析。當(dāng)務(wù)之急乃是將所有來自各工廠運(yùn)行系統(tǒng)不斷劇增的數(shù)據(jù)與來自業(yè)務(wù)應(yīng)用的信息相結(jié)合，從而打造運(yùn)營智能，尤其是遠(yuǎn)程維護(hù)解決方案和基于云技術(shù)的服務(wù)，以應(yīng)對(duì)持續(xù)增加的圍繞數(shù)據(jù)分析的服務(wù)需求。如遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以對(duì)個(gè)別部件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析或?qū)φ麄€(gè)驅(qū)動(dòng)鏈實(shí)施在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。
三、基于開放標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一協(xié)議的通訊網(wǎng)絡(luò)
若要充分利用智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，需要借助統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，來實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)所有設(shè)備彼此之間的相互通信。未來，網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備將得到更廣泛的利用。獨(dú)立IP的應(yīng)用可以使產(chǎn)品和設(shè)備具備可識(shí)別的獨(dú)立身份、便于追蹤、定位和監(jiān)測(cè)。此外，標(biāo)準(zhǔn)通訊可使更多的數(shù)字設(shè)備融入生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)，如攝像機(jī)、RFID讀卡器、數(shù)字平板、安全磁卡等，以提高生產(chǎn)管理的精細(xì)化。
四、移動(dòng)技術(shù)和虛擬化
目前在平板電腦或智能手機(jī)上訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息和工廠員工已能夠?qū)崿F(xiàn)“移動(dòng)”并隨時(shí)隨地訪問應(yīng)用程序。未來，很多情況下需要使用云技術(shù)處理和存儲(chǔ)來自各地的數(shù)據(jù)，又要在各地實(shí)時(shí)地使用這些數(shù)據(jù)。移動(dòng)技術(shù)讓人變得機(jī)動(dòng)靈活。人們可以隨時(shí)隨地與任何相關(guān)人事聯(lián)系，可以與全球同事交流分享經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、解決業(yè)務(wù)問題。不管技術(shù)專家身在何處，呼叫中心代表都可以實(shí)時(shí)向其咨詢問題，而專家本人也可以隨地訪問世界上任意地點(diǎn)的設(shè)備服務(wù)歷史以及其它裝置的歷史，還能夠核對(duì)工廠更新和其它咨詢。。
虛擬化可以降低對(duì)物理服務(wù)器和其它硬件的依賴性，同時(shí)節(jié)約工廠的能源成本。虛擬化技術(shù)還可以改善機(jī)器的可靠性，打造低成本高可用性的備份解決方案，同時(shí)允許操作系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)例在單一硬件上運(yùn)行。最新的DCS系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用虛擬化服務(wù)器實(shí)現(xiàn)更快的處理速度及降低生命周期成本。
現(xiàn)階段，每一項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)都已投入使用，但大部分公司至今仍在單一地使用其中某一項(xiàng)技術(shù)。一旦公司理念趨于成熟，開始接受這些新技術(shù)，就能夠出現(xiàn)同時(shí)應(yīng)用所有這些技術(shù)的局面。目前，控制層面，最新的PLC、變頻等產(chǎn)品都有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過傳感器數(shù)據(jù)采集和聯(lián)網(wǎng)傳輸即可實(shí)現(xiàn)診斷等智能功能；信息層面，各種數(shù)據(jù)庫軟件、制造執(zhí)行系統(tǒng)、制造運(yùn)行管理系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理軟件等，同企業(yè)資源規(guī)劃解決方案連接起來，則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)換、輔助商業(yè)決策；分析運(yùn)營層面：現(xiàn)有的云平臺(tái)也具備了遠(yuǎn)程分析優(yōu)化的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)；安全層面：業(yè)界主流廠商都已與信息安全企業(yè)合作推出了實(shí)際方案。而未來的挑戰(zhàn)主要在于需要在生產(chǎn)工程、機(jī)械工程、工藝工程、自動(dòng)化工程、IT和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域建立起一個(gè)共同認(rèn)可的問題處理方式和標(biāo)準(zhǔn)。
