工業(yè)4.0時代自動化四大發(fā)展趨勢

繼蒸汽時代、電氣時代、信息時代三大工業(yè)革命之后，全球化分工使生產(chǎn)要素加速流動和配置，市場風(fēng)向變化和產(chǎn)品個性化的需求對企業(yè)反應(yīng)時間和柔性化能力提出前所未有的要求，全球進入空前的創(chuàng)新密集和產(chǎn)業(yè)變革時代?；诖耍晕锫?lián)網(wǎng)和智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命悄然來襲。早在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上，德國率先提出“工業(yè)4.0”的概念，之后美國也推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念。無論工業(yè)4.0還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其主要特征都是智能和物聯(lián)，而主旨都在于將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，從而提高資源利用率和生產(chǎn)靈活性、增強客戶與商業(yè)伙伴緊密度并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價值。

“工業(yè)4.0”是一個宏大的愿景，但又是一個簡單的概念：把大量的有關(guān)人、IT系統(tǒng)、自動化原件和機器的信息融入到虛擬網(wǎng)絡(luò)——實體物理系統(tǒng)（CPS）中，并利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務(wù)，其本質(zhì)即為“融合”。在制造系統(tǒng)中，工廠現(xiàn)場設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合，并傳到云端進行存儲、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)、協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運營。

通過工業(yè)4.0可以建立一種人——技術(shù)互動的嶄新模式，即機器適應(yīng)人的需求。具有多通道用戶界面的智能工業(yè)輔助系統(tǒng)，能將數(shù)字和模擬環(huán)境直接搬到生產(chǎn)車間。而未來工廠也將從局部的機器智能（如機器人）發(fā)展到全廠智能。屆時，嵌入式制造系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間的業(yè)務(wù)流程上實現(xiàn)縱向網(wǎng)絡(luò)連接，在分散的價值網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)橫向連接，并可進行實時管理——從下訂單開始，直到外運物流。這一理念將零散的信息、通訊、虛擬等技術(shù)整合，通過數(shù)據(jù)可視化和共享互聯(lián)，打通企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)與客戶管理、供應(yīng)鏈和能耗管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)從底層控制級、中層產(chǎn)線級，到上層企業(yè)級的整體優(yōu)化，最終幫助制造業(yè)實現(xiàn)更短的上市時間、更高的生產(chǎn)靈活性和資產(chǎn)利用率、更低的擁有成本和更可控的企業(yè)風(fēng)險。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時代的工業(yè)自動化，將在原有自動化技術(shù)和架構(gòu)下，實現(xiàn)集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，讓設(shè)備從傳感器到因特網(wǎng)的通訊能夠無縫對接，從而建立一個高度靈活的、個性化和數(shù)字化、融合了產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式下，生產(chǎn)自動化技術(shù)可通過自我診斷、自我修正和各種功能軟件讓設(shè)備更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。因此要求自動化設(shè)備的通訊功能和集成能力更強，而自動化軟件則需具備更強大的分析處理及與企業(yè)其他軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享能力。在自動化層面，統(tǒng)一的控制平臺，順暢的通訊網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。而要實現(xiàn)工業(yè)4.0，自動化在四個層面上將進一步拓展：?自動化系統(tǒng)內(nèi)部的橫向連接。通過全集成自動化、集成架構(gòu)等統(tǒng)一平臺將控制、驅(qū)動、低壓配電等系統(tǒng)深度集成，在單一的編程環(huán)境中為可擴展運動和機器控制提供集成的平臺。這種集成可減少需要儲存的備件數(shù)量，而控制平臺的開放性則可確保與第三方組件輕松集成。此外，在每臺機器上使用的可視化及信息軟件需實現(xiàn)標準化處理方式。?與下層現(xiàn)場傳感和數(shù)據(jù)采集層及上層企業(yè)管理系統(tǒng)的縱向連接。從機器運行和能源使用到變量處理和材料使用，在生產(chǎn)過程的每個環(huán)節(jié)中，控制器、傳感器及