物联网与智能工厂来临

技术、智能设备、创新技术和社会趋势的融合是影响物联网的核心催化剂,这将有助于创造精益、灵活、集成的未来工厂。

未来的东南亚将出现本地制造商利用数据智能获取更大竞争力和可持续性的生产模式。很快整个工厂将利用相互通讯的可靠机器与分布在世界各地的高效、智能化劳动力合作。

智能工厂可能会很快在该地区成为现实,因为其用于大数据和分析的支出正在以30%的年均复合增长率增长。据麦肯锡生产力科学中心2014年的报告称,东盟经济共同体的建立,中国制造业的增长放缓以及该地区制造业观念的转变极大促进了该地区的数字化变革。

工业物联网
技术先驱Kevin Ashton于1999年提出物联网(IoT)概念,其理念是人类、机器、基础设施之间的互联将提高智能、商业洞察力、效率和创新能力。过去十年我们已经越来越依赖于最新的电子通信技术,包括移动设备、智能车辆和家庭自动化。这些物理对象或物体被嵌入电子设备、软件、传感器和连接装置中。

20世纪中期工业自动化和嵌入式智能的广泛应用造就了今天我们所熟知的世界。工业物联网(IIoT)由大量拥有高智能和配套软件的机器和设备组成,它将给我们的生活带来深刻的变革。

IIoT的现状分为三部分:智能边缘(传感器/执行器)、成体系系统,以及在满足延迟、同步、可靠性等要求的同时支持所有连接和数据分析的端到端分析。因为控制平台往往绑定到一个特定的设备供应商,所以制造商在业务上会受到限制。通常情况下,这些设备供应商生产的智能产品嵌入了各种不同的处理器、协议和软件。在整个设计周期中,将这些产品集成到最终部署是一个重大挑战。维持这些不同的协议、软件和技术是很困难的,尤其是在你的资源有限时。

图1:物联网的系统架构

在该行业中上市时间起到了决定性作用,为了保持极高竞争力,基于平台的方法可以为制造商提供灵活性和效率,从而构建一个能与任何特定供应商的设备兼容的单一架构。

对于制造设施而言,智能工具可以简化生产过程,并且通过删除物理数据日志和手册来提高效率。操作员必须专注于他们的运营任务,与此同时他们还需要腾出手来使用适当的工具。之前几个与无纸化项目有关的措施主要关注节约用纸或者利用平板电脑替代纸张;但他们仍然使用被动的死数据。

图2:智能工厂的系统架构

除了工具,工业机械手也是制造过程的关键。这些机械手系统在不同行业的各种应用中已被使用了几十年,它们通常采用专有或自定义的端到端解决方案,但工业机器人的集成给最终用户带来了昂贵的成本。随着生产系统进化为精益系统–不仅在组织中,也在规划和技术中–必须有一个共同的通信层或架构来实现可伸缩性和适应性。

采用平台来增强现有的机器人控制器,最终用户可以在应用系统级架构的同时重新利用逆运动学、安全性等现有IP,该架构可以被重新部署到不同的机械手,并随着生产厂的发展进行适当伸缩。与此同时,共同的通信层有助于人机协作与安全性的发展,从而进一步优化生产效率并降低成本。

所有这些智能系统都需要高带宽和低延迟的通信协议和架构。采用具有开放式架构的平台是关键所在,其软硬件兼容最新的标准,比如5G,OPC UA和IEEE 802.1。这些跨平台架构对过程控制至关重要,同时还能增强安全性,并为整个基础设施提供信息模型。

技术与社会趋势的融合正在推动第四次工业革命,物联网的核心是各种形状和功能的物体,这其中已经出现了新的催化剂。物联网的连通性和这些具有自治或半自治行为的智能设备的分布式特性可以显著提高生产力,并且通过消除实时工厂条件的巨大信息差距来有效利用人力资源;此外,在增材制造等创新技术帮助下,物联网将很快实现真正优化的先进制造车间,创造出精益、灵活、集成的未来工厂。

Matej Krajnc是美国国家仪器公司东盟与澳新银行事业部的总经理。

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