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工业4.0浪潮下,这些机遇不能错过

2020-01-22 10:48:00  来源:智慧工业

摘要:在过去一百年中,从蒸汽到电力到信息化时代,人类生产力得到了巨大的提升。随着科技的突飞猛进,新的机遇不断涌现。
关键词: 工业4.0
  在过去一百年中,从蒸汽到电力到信息化时代,人类生产力得到了巨大的提升。随着科技的突飞猛进,新的机遇不断涌现。今天,我们已经进入了第四次工业革命时代,即工业4.0,融合物联网、大数据、云计算和人工智能等多项技术,进一步赋能制造业。
 
 
  什么是工业4.0?可以理解为信息化时代的下一个阶段:智能化。工业4.0的核心是信息物理系统,将计算机技术与物理设备结合,将现实世界的事物与虚拟世界的模型连接,实现更透明化的管理,从而达到提升运营效率的目的。
 
 
  未来工厂所有设备、产品、材料、人、设计文档及知识等都将通过网络连接起来,机器与机器、机器与人之间将进行无缝信息交互,工作人员更了解机器的情况,能快速学习到工作中的知识经验,从而知晓如何进行最佳的操作。
 
 
  工业4.0生产线
 
 
  由于信息技术提供了更多的可视化,整个制造过程包括产品的设计、材料的采购,以及生产调度将变得更加顺利。厂商可以通过大数据洞察更多的商业机会,并快速跟上市场上的需求。
 
 
  工业4.0趋势下,除了给工厂用户带来经济效益之外,还激活了自动化市场的新一轮增长。未来十年,工业4.0的市场价值将会超过2000亿美元,那么,现阶段哪些产品更受市场的欢迎?
 
 
  云端服务产品
 
 
  未来工厂将会产生海量的数据,包括机器设备的数据、产品、知识和人力管理等等,这些数据需要一个庞大的服务器来存储。此外,服务端还可以进行数据的整理、分析,给现场的设备和人员返回最终数据结果。
 
 
  传统的云计算服务供应商有亚马逊、阿里云、微软等,而工业领域的云平台厂商主要有通用电气的Predix,提供了数据连接和分析等能力,用户可以快速开发出专用的工业应用软件。同样,西门子也推出了MindSphere开放式物联网操作系统,应该产品可以连接工厂中的设备和产品等对象,并可以进行大量数据的分析。
 
 
  西门子工业云平台MindSphere
 
 
  除此之外,一些自动化企业也相继推出了工业物联网平台,包括菲尼克斯推出Proficloud,ABB推出的ability,罗克韦尔的FactoryTalk 和施耐德电气的ecostruxure等等,这些都是针对于工业领域的云端服务解决方案,能够用工厂提供数据存储、管理、分析,以及预测性维护等服务的产品。
 
 
  物联网通信
 
 
  物联网通信是工业4.0工厂的关键,随着越来越多的生产设备连接到网络,那就需要一套完整的网络连接方案。因为工业系统的网络对于稳定和及时性要求十分高,通常底层设备网络采用现场总线,上层网络使用的是工业以太网。
 
 
  现场总线主要代表有ProfiBus、CANbus、CC-Link等,而工业以太网有Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT、POWERLINK、Modbus-TCP。随着工业物联网应用的推广,工厂开始引入无线网络,包括Wifi 、LPWAN、WLAN、3G、4G、5G等。
 
 
  5G的超低时延、高速率等特点正好符合了工业网络对实时性的要求。目前电信运营商和通信设备商以及一些工业自动化都已经开始布局5G方面的技术。例如华为已与德国倍福在合作工业5G方面的技术,他们利用5G通信连接和控制PLC。
 
 
  而另一家通信厂商诺基亚最近也宣布为上百家工业用户部署了专用的无线网络,据悉诺基亚正在努力将其4.9G / LTE和5G无线网络推广到工业领域,为用户搭建5G未来智能工厂打下网络基础。在工业4.0的趋势下,无线技术在工业应用频率会逐步上升,将是下一个竞争的高地。
 
 
  智能机器
 
 
  未来的工厂是高度自动化和智能化的,只需要少量的人力,大量的生产任务由机器设备完成。智能工厂中将会充满各种先进的设备,例如3D打印设备、移动机器人、生产线上的机械臂等。
 
 
  个性化生产是4.0工厂的特点之一,要求快速完成小批量、多批次的任务,那么生产设备需要具备自主处理的能力,例如一台机器人要抓起不同的产品时,应该根据产品的大小和形状来确定所采用的抓取方式。
 
 
  协作机器人
 
 
  所以,未来工厂会引入更多智能化的设备,例如协作机器人、自主移动机器人等。目前,市场已经出现了一些拥有自主导航能力的移动机器人,来自MIR、海康、极智嘉等厂家,自主移动机器人可以识别周边环境,对于突然出现的人或者障碍物进行避让。
 
 
  智能机器通过网络连接云端计算机,并在云端处理大量的数据,然后快速地作出准确的决策,从而提高了制造过程的灵活性。未来的工厂机器还将结合人工智能等技术,利用机器学习算法来达到更高的智能化。
 
 
  传感器产品
 
 
  要实现工厂的智能化,传感器是必不可少的部件,智能工厂采集大量的数据到云端服务器,需通过各种传感器装置来检测。例如生产线上用位置开关来判断定位,利用工业相机测量产品的好坏,这些数据都将采集到服务中心,从而计算出稼动率等指标。
 
 
  和传统的传感器相比,工业4.0工厂中的传感器将会更智能化,拥有多个网络通信模式,例如Wifi、5G等无线网络等,大量的数据传输容易造成网络拥堵,所以有些传感器会在本地进行数据的简单处理,筛选出有效的数据再上传。
 
 
  工厂传感器有很多种类,包括安全光栅、门禁、温度、压力、有害气体检测等,还有激光扫描、激光雷达等一些先进的传感器。目前主要的工业传感器厂商有施克、图尔克、巴鲁夫、倍加福、宜科等等。
 
 
  在工业4.0趋势下,对传感器的需求是十分大,未来的工厂中传感器将无处不在。对于工业传感器厂商来说是难得的机遇。不过,工业4.0对传感器的要求也会发生变化,因此,厂商需要针对性推出新的产品。

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