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迈入工业4.0时代
- 发布时间：2017/2/17 15:07:36
修改时间：2017/2/17 15:07:36 浏览次数：2315
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一般来说，工业4.0支持利用一系列技术和概念，创造“智能工厂”，在此工厂中，生产流程所用的机器能够在内部和外部通过云，实现彼此通信。简而言之，工厂、办公室和随身携带的连接设备将变成智能网络节点，通过一个无任何层级结构的标准网络互相连接。
成功实施工业4.0后将实现高度增值，包括更好地优化流程，提高生产率、安全性、可靠度和灵活性。这个变革将导致车间工人和维修人员所需具备的技能发生变化，而且会增加需要开展的重要预防性维护工作量及其准确度。反过来，随着系统的可预测性和可靠度的提高，这也会最大程度地缩短成本高昂的故障停机时间，从而产生巨大的回报。
派克汉尼汾等公司不仅能为整套系统和生产线，还可为这些系统内的独立运动控制和自动化设备及产品增加传感、数据捕捉和情报功能，而不管其是否是电机械、气动或液压设备。电子硬件和软件的加入促进了工业4.0，使工业生产应用中用于运动控制的电子、液压、气动和机电技术之间的分界线变得模糊。
借助通过数字方式存储在云中的所有制造数据，如今的生产管理工具——例如工作列表和生产计划，将成为历史。在生产期间采集的所有数据都可用于支持数字模型。以加工单元为例，其包含诸多参数，例如：切割速度、进给速度、主轴转速、切割深度、周期时间等等。此类数据对协助未来的流程改进非常有用。可以想见，通过改变云中的数字模型，还可以简化最后关头的设计迭代，甚至在按下开始按钮之前的一刻也可做出修改。
在工业4.0中，也可以将连接的机器或设施看作“虚拟实体”，表示可在系统的计算和实体要素之间提供紧密集成，而这也意味着可实现潜在的自主决策能力。
派克汉尼汾公司的Interact Xpress可提供一个良好的例证，证明如何通过网络，高效地实施通信和互连，为人机接口（HMI）设计、数据共享/处理和流程提供支持。虽然未达到完全自主的水平，但是代表着工业4.0理想的智能或“学习型”生产流程，如Interact Xpress等系统将通过网络和其他IP网络，启用分布式HMI软件、远程支持和应用共享。此类功能可支持OEM快速且高效地对全球任何地点实施更新和流程改变；它代表着我们切实迈入了工业4.0时代。
除了上述所述外，实际制造的产品将变得“智能”，其嵌入式系统或情报可提供生命周期监控和客户反馈平台。这是可以实现的，因为数字模型与其实体副本并行存在，可跟踪其服务寿命并记录故障；其他的因素还包括：维护、生命周期结束回收，甚至处置。从原材料批号到回收的工厂，所有数据都可以检索。尽管据说工业4.0复杂度有所提高，向虚拟世界的转变对大多数来说可能令人畏惧，但不会超过之前的三次工业革命。
当然，从这方面来看，任何新的“转变”都能为涉及的各相关方带来切实利益。工业4.0有望微调制造流程，提高效率和灵活性，缩短上市时间，以及实现定制零件的批量生产。如果可以做到这点，那么将给所有经济体带来明显巨大的收益。
实践证明，在竞争激烈的制造环境中，尤其是在北美和西欧，通过工业4.0实现的创新对企业存续至关重要。美、德、中等国政府已迎难而上，推出了先进的生产计划，以帮助推动必要的研究和投资，从而打造一个互连的工业环境。
毫无疑问，前方面临着重重任务。工业4.0兼有众长，而且作为一种战略，不仅仅受所谓的“物联网”（连接的实体对象网络）所影响，还受摩尔定律等因素的影响；据观察，在密集集成电路中的晶体管数目每两年大约增加一倍，这表明计算能力取得了迅猛发展。传感技术是另一个影响因素，还有大数据分析，这个流程用于检查包含各种数据的大数据集，以揭示隐含模式、未知相关性、市场趋势、顾客偏好以及其他的有用商业信息。
举一个生产方面的具体实例，目前有各种工具，用于为工厂管理层提供OEE（整体设备效率）信息，以重点强调问题的根本原因，以及系统可能存在的故障。相反，在一个工业4.0工厂中，除了状态监控及故障诊断以外，部件和系统还能够获得自我意识和自我预测，从而为管理层提供关于工厂状态的更多洞见。此外，通过对来自各个部件的健康信息进行对等比较和融合，将能在部件和系统级别方面提供精密的健康预测，并实施工厂管理，以在最适当的时间执行所需的维护，基本实现零故障时间。
简言之，工业4.0的目的是通过通信和情报，实现更灵活、高效和可持续的制造，从而提高竞争力。工业4.0将洞察到待制造的产品包含有关其生产要求的所有必要信息，从而能够促进大规模定制。因此，通过引入自优化、自配置、自诊断、认知方法，以及对工人提供情报支持，帮助其完成日益复杂的工作，可以改善所需的自动化技术。而且，将出现在兼顾整个价值链的同时创建自组织、集成的生产设施，根据即时状况数据，做出灵活的生产决策。通往 工业4.0 的途径需要一个集成的整体产品规划和生产流程，此流程可提高生产率、效率和灵活性，而且对于产品及生产而言，其在整个生命周期中的核心将是一个公共数据库和集成的工具链。
当然，为了实现这点，制造商不仅必须采用适当的机器和系统，还应扩展IT在其产品中的作用。变更可能包括更好地模块化功能，以及在云和嵌入式设备中的部署。
随着工业从如今通信驱动的自动化过渡到未来通过创新软件系统实现的整个生产流程最优化，一直到根据实际情景的虚拟模式分析，实现自优化虚拟实体系统这个终极目标，机器、产品、零件和人之间日益增加的互联性将在未来塑造出数字工厂。
从电机和驱动技术以及控制的角度，例如派克公司所提供的产品，可以发现，已从曾经的多用途产品组合——包括电机、减速机、转换器和联轴器，过渡到如今全面集成的现代自动化世界，并将完美集成带分布式智能功能的所有部件。
典型示例：
工业4.0的自动化平台
派克的全新自动化平台采用系统性设计，满足开放式以太网通讯标准。它支持工业4.0 开发，而且需要从工厂网络降低至驱动器水平的一致数据交换。此新平台的关键要素是可编程自动化控制器（PAC）和PSD伺服驱动系列。
通过PAC控制的机器可以通过开放接口，集成到水平机器对机器的通信结构中，以在整个生产线中启用数据交换。PAC控制器可以是机器流程数据的中央枢纽，此数据采集自所有连接的现场设备，而且可通过以太网提供至工厂控制级别，或者通过集成的网络发布，在智能手机或平板电脑上实现可视化。
PAC 是一种智能多轴运动控制器，专为支持复杂的控制应用而设计。它将PLC 的特征与实时运动控制、机器人和可视化相结合。它可在单一控制平台上，为要求严苛的任务提供一个解决方案，消除传统系统所需的多个部件之间的接口问题。在机器中，PAC将协调独立伺服驱动装置的运动，甚至必要时，可结合液压和气动。
