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工業4.0浪潮下,這些機遇不能錯過

2019-12-06 10:08:39 來源:智慧工業 點擊:1033

【大比特導讀】什么是工業4.0?可以理解為信息化時代的下一個階段:智能化。

在過去一百年中,從蒸汽到電力到信息化時代,人類生產力得到了巨大的提升。隨著科技的突飛猛進,新的機遇不斷涌現。今天,我們已經進入了第四次工業革命時代,即工業4.0,融合物聯網、大數據、云計算和人工智能等多項技術,進一步賦能制造業。

什么是工業4.0?可以理解為信息化時代的下一個階段:智能化。工業4.0的核心是信息物理系統,將計算機技術與物理設備結合,將現實世界的事物與虛擬世界的模型連接,實現更透明化的管理,從而達到提升運營效率的目的。

未來工廠所有設備、產品、材料、人、設計文檔及知識等都將通過網絡連接起來,機器與機器、機器與人之間將進行無縫信息交互,工作人員更了解機器的情況,能快速學習到工作中的知識經驗,從而知曉如何進行最佳的操作。

工業4.0生產線

由于信息技術提供了更多的可視化,整個制造過程包括產品的設計、材料的采購,以及生產調度將變得更加順利。廠商可以通過大數據洞察更多的商業機會,并快速跟上市場上的需求。

工業4.0趨勢下,除了給工廠用戶帶來經濟效益之外,還激活了自動化市場的新一輪增長。未來十年,工業4.0的市場價值將會超過2000億美元,那么,現階段哪些產品更受市場的歡迎?

云端服務產品

未來工廠將會產生海量的數據,包括機器設備的數據、產品、知識和人力管理等等,這些數據需要一個龐大的服務器來存儲。此外,服務端還可以進行數據的整理、分析,給現場的設備和人員返回最終數據結果。

傳統的云計算服務供應商有亞馬遜、阿里云、微軟等,而工業領域的云平臺廠商主要有通用電氣的Predix,提供了數據連接和分析等能力,用戶可以快速開發出專用的工業應用軟件。同樣,西門子也推出了MindSphere開放式物聯網操作系統,應該產品可以連接工廠中的設備和產品等對象,并可以進行大量數據的分析。

西門子工業云平臺MindSphere

除此之外,一些自動化企業也相繼推出了工業物聯網平臺,包括菲尼克斯推出Proficloud,ABB推出的ability,羅克韋爾的FactoryTalk 和施耐德電氣的ecostruxure等等,這些都是針對于工業領域的云端服務解決方案,能夠用工廠提供數據存儲、管理、分析,以及預測性維護等服務的產品。

物聯網通信

物聯網通信是工業4.0工廠的關鍵,隨著越來越多的生產設備連接到網絡,那就需要一套完整的網絡連接方案。因為工業系統的網絡對于穩定和及時性要求十分高,通常底層設備網絡采用現場總線,上層網絡使用的是工業以太網。

現場總線主要代表有ProfiBus、CANbus、CC-Link等,而工業以太網有Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT、POWERLINK、Modbus-TCP。隨著工業物聯網應用的推廣,工廠開始引入無線網絡,包括Wifi 、LPWAN、WLAN、3G、4G、5G等。

5G的超低時延、高速率等特點正好符合了工業網絡對實時性的要求。目前電信運營商和通信設備商以及一些工業自動化都已經開始布局5G方面的技術。例如華為已與德國倍福在合作工業5G方面的技術,他們利用5G通信連接和控制PLC。

而另一家通信廠商諾基亞最近也宣布為上百家工業用戶部署了專用的無線網絡,據悉諾基亞正在努力將其4.9G / LTE和5G無線網絡推廣到工業領域,為用戶搭建5G未來智能工廠打下網絡基礎。在工業4.0的趨勢下,無線技術在工業應用頻率會逐步上升,將是下一個競爭的高地。

智能機器

未來的工廠是高度自動化和智能化的,只需要少量的人力,大量的生產任務由機器設備完成。智能工廠中將會充滿各種先進的設備,例如3D打印設備、移動機器人、生產線上的機械臂等。

個性化生產是4.0工廠的特點之一,要求快速完成小批量、多批次的任務,那么生產設備需要具備自主處理的能力,例如一臺機器人要抓起不同的產品時,應該根據產品的大小和形狀來確定所采用的抓取方式。

協作機器人

所以,未來工廠會引入更多智能化的設備,例如協作機器人、自主移動機器人等。目前,市場已經出現了一些擁有自主導航能力的移動機器人,來自MIR、海康、極智嘉等廠家,自主移動機器人可以識別周邊環境,對于突然出現的人或者障礙物進行避讓。

智能機器通過網絡連接云端計算機,并在云端處理大量的數據,然后快速地作出準確的決策,從而提高了制造過程的靈活性。未來的工廠機器還將結合人工智能等技術,利用機器學習算法來達到更高的智能化。

傳感器產品

要實現工廠的智能化,傳感器是必不可少的部件,智能工廠采集大量的數據到云端服務器,需通過各種傳感器裝置來檢測。例如生產線上用位置開關來判斷定位,利用工業相機測量產品的好壞,這些數據都將采集到服務中心,從而計算出稼動率等指標。

和傳統的傳感器相比,工業4.0工廠中的傳感器將會更智能化,擁有多個網絡通信模式,例如Wifi、5G等無線網絡等,大量的數據傳輸容易造成網絡擁堵,所以有些傳感器會在本地進行數據的簡單處理,篩選出有效的數據再上傳。

工廠傳感器有很多種類,包括安全光柵、門禁、溫度、壓力、有害氣體檢測等,還有激光掃描、激光雷達等一些先進的傳感器。目前主要的工業傳感器廠商有施克、圖爾克、巴魯夫、倍加福、宜科等等。

在工業4.0趨勢下,對傳感器的需求是十分大,未來的工廠中傳感器將無處不在。對于工業傳感器廠商來說是難得的機遇。不過,工業4.0對傳感器的要求也會發生變化,因此,廠商需要針對性推出新的產品。

 

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工業4.0 協作機器人

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