智能控制与通信 加速中国电子制造业转型？

        最近几年，中国制造业进入艰难的爬坡阶段，特别是曾经辉煌无比的电子制造业更是遭受重挫，随着工业云、物联网、AI及虚拟现实等新兴技术的迅猛发展，几乎瘫痪的制造业开始走上探索复兴之路，而工业4.0、工业互联网、智慧工厂及中国制造2025等概念的火爆，更是不断刺激着中国制造业的转型，但是，对于工业4.0的界定、方向和思路却是众说纷纭，那么目前中国制造业奔赴的工业4.0方向是什么?谁才是智能工厂的技术担当?

　　需求颠覆 柔性化生产成大势

　　通俗的来说，无论是传统的制造还是智能制造，其实都是服务，目的就是为了满足市场用户的需求，而目前电子制造业市场需求发生颠覆性的变化，随着科技技术的发展，人们对产品的功能和质量要求越来越高，导致产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，因此，多品种、中小批量定制化生产已成为市场需求主流，而可以支持这种需求的高度柔性化的生产制造系统应运而生，毋庸置疑，柔化性、智能化生产已经成为未来智慧工厂的大趋势。

　　相比其他行业，电子制造业的自动化程度普遍非常高，自动化的应用也曾让电子制造业大大满足了过去单品种、大批量生产的需求，但是，这种单纯的高大上的自动化技术已经无法满足目前小批量、个性化的市场需求，传统制造业大批量生产模式受到挑战，而无论是智慧工厂还是工业4.0都强调自动化与信息化融合是其核心，实现柔性化生产是其目的，因此，传统电子制造企业必须探索工业4.0之路，使制造工厂向智慧工厂转型，突破传统技术的瓶颈，提高生产效率，进而提升自身的核心竞争力，如此才不会在智能制造大洪流下被击退!

　　中国科技自动化联盟秘书长王健表示，智慧工厂的核心竞争力是围绕数据、信息、知识及决策指导的链条展开，具体来说，就是通过感测技术收集车间机器设备的数据，利用运算处理技术形成信息，然后经过逻辑、推测及判断形成有价值的知识，最后为管理层提供决策参考依据，在这个过程中，产品的全生命周期与企业价值链相集成，从而使自动化与信息化深度融合，助力工厂实现随时根据市场需求变化来进行柔性化生产计划，进而降低了运营成本，提升了生产力及企业的核心竞争力。

　　智能控制 加速工厂横+纵集成

　　德国倡议“工业4.0”的目的是通过通信和智能控制提高制造业的灵活性、效率和可持续性，以加强德国工业的竞争力，自动化与信息化融合是工业4.0的核心，基于PC的控制技术为两化融合提供理想的控制技术架构，不但可以整合控制层，而且还可以融合上层企业软件层，可见，在工业4.0的探索上，智能控制技术是扮演担当重任的最基础角色。

　　德国倍福自动化有限公司行业经理王涛认为，高效率、模块化、灵活可变及开放性的且基于PC的控制技术是实现工业4.0的必备条件，也可以说是现代工业自动化世界的互联架构。可以为工厂提供安全可靠的横向和纵向通讯，这正是现代智慧工厂用户所需要整合的资源。倍福总裁Hans Beckhoff表示，在基于PC的自动化控制技术基础上，工厂用户可以同时拥有装有操作系统以及加载EtherCAT的I/O系统用作高速通讯的中央以及本地控制器，它支持所有通讯协议，将IT领域、因特网和自动化技术完善融合在一起。据Hans Beckhoff所述，自动化技术和信息化融合是物联网和工业4.0项目的理想温床，基于PC的控制技术也是云通讯的最佳平台，因为这种通讯是PC技术的“自然栖息”的一部分。

智能控制 加速工厂横+纵集成

　　从工厂各层通讯角度上来讲，智能工厂架构可以以金字塔来划分，从底层到顶层分别为Factory Floor、PLCS、SCADA/HMI、MES、ERP及云端。纵向互联是指SCADA/MES/ERP与PLC之间，即是到现场设备的特定数据的一致访问;横向互联是指PLC与PLC之间数据交换的一致访问;I/O层互联是指PLC与现场总线之间即是到车间现场设备的特定数据的一致访问;云层是指PLC与云之间，为记录数据到云的一致性访问。

　　其中，I/O层的通讯互联是所有层中最关键的一环，PLC与现场总线之间的数据通讯的趋势从传统现场总线到工业以太网，作为目前运行速度最快的开放式工业以太网技术，EtherCAT这两年呈现出爆增长趋势，而且受到众多自动化厂商和用户群的认可，EtherCAT技术优势是具备高度的开放性，而且同时具有工业以太网特性、网络规模几乎无限、同时实现多种控制方式、使得系统扩展更容易和弹性、实时同步性及可以无缝集成传统现场总线等优势特点，据王涛透露，日本丰田曾宣布其全球新厂将采用EtherCAT技术，可见EtherCAT技术是未来的趋势。

　　随着PC作为公认的技术平台，加上自动化设备规范(ADS)、EtherCAT自动化协议(EAP)和OPC统一架构(OPC UA)，Beckhoff拥有了用户在实现工业4.0所要求的纵向和横向整合所需的所有资源。基于PC的控制技术可以集成测量技术和状态监测功能，甚至能够监测复杂的生产系统。从而帮助工厂能够建立更可靠和更节能的智能生产系统。同时也将需要新的、直观的操作界面，使得人类能够更加轻松地完成他们的日常工作并能够与智能设备进行更有效的互动。

　　总结的说，基于PC的控制技术可以对整个产品生命周期进行自动化改造，包括将它们集成到ERP系统中。通过提供跨所有层的持续通讯的方式实现智能化的生产环境。并且开放的基于PC的控制技术对工业物联网的落地有着关键的促进作用，因为物联网意味着产品以及系统及其模块间可以相互通信。这正是开放式控制技术的用武之地，它允许开发人员将系统设计成具有智能运行和通信的能力。据倍福方面表示，TwinCAT IoT软件与嵌入式控制器或工业PC相结合成为物联网控制器，无以无缝连接专用于物联网和服务器互联网，TwinCAT IoT使倍福控制器可以轻松、安全且快速与云服务器通讯。

　　云端大数据 让设备层透明可控

　　工业4.0旨在提高生产效率，而若要实现这一目标，就需要以目标为导向来分析设备数据及生产数据，这样可以快速带来有价值效益。通过对工厂大量数据的采集和分析，不但可以准确预测潜在的机器故障，而且还可以实时掌控生产过程，从而帮助企业实现能耗的优化和效率的提升，可以说，大数据是一切智能制造的基础，但是，在现实中，很多中国企业在谈到大数据时，往往都忽略了来自最底层的设备所隐藏的数据。

　　通过诸如大数据、模式识别、状态监测和电子监控等应用程序可以实现对传统控制任务的扩展，从而不断提高生产效率。研华科技工业自动事业群资深协助理黄怡家说，“实现设备层、控制层到企业层的无缝信息链接是打造工业4.0智能制造工厂架构的重要的一步。”通过EtherCAT可以实现与控制层的接入，将底层设备的数据信息传到云端，从而实现对底层设备参数和状态的远程监控，这不管对于维护人员、还是设计人员来讲，都让工作变得更快捷，我们说的智能工厂，其实就是让以前看不到的底层信息，传到控制层和企业层，而传统的采用模拟信号控制设备是无法在远端采集到实时信息的。通过控制技术生成的完整过程映射，用户能够轻松评估各个机器和系统，进而可以准确预测到潜在的机器故障。

　　另外，通过人工智能、机器学习及虚拟现实等新兴技术手段，对工业云服务器上的数据，进行实时分析，进而可以制定出更完善的工业4.0解决方案，包括提前预警机器故障、实时掌控生产线上物料消耗情况、供应链及市场需求变化情况，帮助工厂运营决策者更好的完善工业4.0解决方案，实现柔性化生产制造，以此达到更好的优化电子制造企业的生产效率及对产品质量的把控。