智慧工廠如何構(gòu)建？2019年慕尼黑上海電子展為您揭秘

作者：時間：2019-01-30 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　現(xiàn)如今, 信息化浪潮席卷全球，信息通信技術(shù)與制造技術(shù)、新能源技術(shù)等交叉融合，人類社會正在進(jìn)入萬物互聯(lián)、虛實結(jié)合、智能計算、開放共享的新時代。不久前，e星球發(fā)布了2019年的未來汽車、智慧工廠、+AI、IoT+、首發(fā)基地與中國力量這6大關(guān)鍵詞，其中，智慧工廠是制造業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的主戰(zhàn)場，以智慧工廠為最終目標(biāo)的傳統(tǒng)工廠新一輪產(chǎn)業(yè)革命是扭轉(zhuǎn)制造業(yè)低質(zhì)低效，實現(xiàn)新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵所在，正如猛虎之勢席卷全球。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201901/397312.htm

　　從狹義上看，智慧工廠是移動通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成、高級人工智能等相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)在工廠層面的具體應(yīng)用，以實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化和綠色化。從廣義上看，智能工廠是以制造為基礎(chǔ)，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游同步延伸，涵蓋了產(chǎn)品全生命周期智能化實施與實現(xiàn)的組織載體。作為智能制造重要的實踐領(lǐng)域，如何加快邁入智慧工廠全新模式已引起了制造企業(yè)的與電子IC大廠的廣泛關(guān)注。

　　智能化改造第一步：如何采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)?

　　相較傳統(tǒng)工廠，智慧工廠可以實現(xiàn)跨設(shè)備的數(shù)據(jù)收集和分析，更加靈活高效地生產(chǎn)出低價高質(zhì)的商品，這將反饋提高生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、促進(jìn)工業(yè)增長，最終提升企業(yè)和地區(qū)的競爭力。因此，對工廠內(nèi)部的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等進(jìn)行實時監(jiān)控并采集，存儲于數(shù)據(jù)庫中，通過圖表或報表的樣式進(jìn)行展現(xiàn)，以分析和優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，是實現(xiàn)傳統(tǒng)工廠智能化改造的第一步，也是現(xiàn)場生產(chǎn)執(zhí)行層與管理層之間的信息紐帶，能夠?qū)崿F(xiàn)異常數(shù)據(jù)實時反饋、管理推送可視化、現(xiàn)場監(jiān)控遠(yuǎn)程化、過程管控集成實時化，最終實現(xiàn)工廠的數(shù)字化管控。

　　全球傳感器行業(yè)巨頭博世(2019年慕尼黑上海電子展，展位號：E4.4500)便致力于通過各種傳感器讓任意設(shè)備成為數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)的工具。據(jù)博世集團(tuán)董事會成員 Markus Heyn博士近日在CES 2019上透露，利用其自有的物聯(lián)網(wǎng)云平臺，博世已經(jīng)開展和實施了 270 多個物聯(lián)網(wǎng)項目，涵蓋包括智慧工廠、智慧城市等多個領(lǐng)域。目前，博世的物聯(lián)網(wǎng)套件已經(jīng)實現(xiàn)了與 850 萬個傳感器和設(shè)備的互聯(lián)互通，這一數(shù)字較去年增長近 40%。

　　同樣在工業(yè)制造領(lǐng)域，艾邁斯(2019年慕尼黑上海電子展，展位號：E4.4524)傳感器可用于廣泛的成像技術(shù)部署，實現(xiàn)更小的外形尺寸以及更高的光學(xué)性能，新的CSK14K面陣掃描傳感器可以提供更出色的圖像質(zhì)量和更高的吞吐量，讓機(jī)器視覺設(shè)備在物體以更高速度在產(chǎn)線移動的時候能夠抓取到更清晰、更準(zhǔn)確的圖像。此外，艾邁斯的智慧工廠解決方案還可推動工廠自動化增強(qiáng)現(xiàn)實，使人機(jī)連接更具活力，讓機(jī)器人應(yīng)用更加安全和智能。

　　艾邁斯半導(dǎo)體在德國慕尼黑電子展上進(jìn)行演示

　　不難看出，信息化和數(shù)字化是當(dāng)前制造升級的核心標(biāo)志和主要途徑。以智能傳感為起點(diǎn)，大量設(shè)備互聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)從多方位改變著我們對制造內(nèi)涵的認(rèn)知，并引發(fā)對生產(chǎn)流程和技術(shù)服務(wù)的再思考。同樣作為領(lǐng)先的工業(yè)傳感器制造商之一，倍加福(2019年慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展，展位號：E1.1556)推出的“SmartBridge智慧橋梁”的概念，是在“工業(yè)4.0”的道路上邁出的堅實的第一步。它的作用是將傳感器直接通過無線形式連接到智能手機(jī)或平板電腦上，與此同時，傳統(tǒng)的信號輸出不受任何影響，可直接被控制系統(tǒng)采集。通過該連接，就能達(dá)到對傳感器設(shè)備的在線管理, 如獲取設(shè)備診斷信息，調(diào)試信息以及故障探測。借助雙向確認(rèn)的鏈接形式，藍(lán)牙技術(shù)不易受任何安全漏洞的威脅，病毒無法通過其在傳感器及控制端之間傳輸。

　　應(yīng)用于IO-Link設(shè)備的SmartBridge技術(shù)，圖片來源：倍加福

　　傳統(tǒng)工廠變革智慧工廠的關(guān)鍵：設(shè)備間的互聯(lián)互通

　　在各設(shè)備都擁有了數(shù)據(jù)采集與簡單的自主決策能力外，網(wǎng)絡(luò)化則是邁入智慧工廠下一階段的關(guān)鍵步驟，因為工業(yè)4.0的本質(zhì)就是實現(xiàn)機(jī)器間的相互連接，網(wǎng)絡(luò)通信在智慧工廠中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不同的廠商也相繼推出各自的解決方案。

　　先進(jìn)嵌入式系統(tǒng)解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者賽普拉斯(2019年慕尼黑上海電子展智慧工廠科技園)近日宣布與 Semtech 公司合作，助力 Onethinx 公司開發(fā)出了基于LoRaWAN的小型雙芯片模組。這款高度集成的Onethinx 模組整合多個傳感器，能夠在復(fù)雜的射頻環(huán)境下工作，因此可以完美用于各類智慧工廠與智慧城市應(yīng)用。該模組整合了賽普拉斯PSoC 6 MCU中的硬件安全單元，以及Semtech的LoRa 器件和無線射頻技術(shù)，擁有多層安全架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對信任錨的隔離，以嚴(yán)格保護(hù)設(shè)備到云端的連接。此外，PSoC6 MCU 集成了低能耗藍(lán)牙(BLE)連接，可以提供簡單、低功耗的帶外(out-of-band)控制通道。

　　使用Cypress PSoC 6和Semtech LoRaWAN 的 Onethinx 模組圖片來源：Cypress

　　全球模擬芯片巨頭ADI(2019年慕尼黑上海電子展智慧工廠科技園)則認(rèn)為，要實現(xiàn)智能工廠轉(zhuǎn)型，必須提供智能和節(jié)能產(chǎn)品，或者說完全自主的系統(tǒng)，它們可以很簡單地集成到現(xiàn)有生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中(例如即插即用)，這些系統(tǒng)由各種半導(dǎo)體器件和傳感器組成，并與模擬和數(shù)字信號處理IC相結(jié)合。價值鏈從這些器件開始：首先，傳感器負(fù)責(zé)從真實的物理世界收集數(shù)據(jù)，之后將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再在數(shù)字領(lǐng)域中進(jìn)行處理。隨著價值鏈的發(fā)展，市場需求將改變。這就是為什么半導(dǎo)體制造商必須將自己的企業(yè)和產(chǎn)品適應(yīng)智能工廠的現(xiàn)實原因。技術(shù)趨勢正朝著智能節(jié)能產(chǎn)品以及集成安全安保功能和能源采集能力方向發(fā)展。

　　ADI 致力于幫助客戶向工業(yè) 4.0 過渡的領(lǐng)域，圖片來源：ADI

　　下圖顯示了一個器件或者說一個完整的系統(tǒng)，其中以ADI公司基于MEMS的加速度計ADXL356為例。ADXL356是構(gòu)成一個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并且可以通過其他功能實現(xiàn)擴(kuò)展：利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器以及各種模擬、數(shù)字(部分隔離)或無線接口集成信號處理，支持以太網(wǎng)、6LpoWPAN或ADRadioNet等通信標(biāo)準(zhǔn)。ADRadioNet是由ADI公司開發(fā)的通信標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是采用無線自愈式多跳頻的通信協(xié)議，具有高擴(kuò)展性，且內(nèi)存消耗低。此外，它還集成加密方法(例如AES-128和AES-256)可阻止可能的網(wǎng)絡(luò)攻擊，提高了安全性。最后但同樣重要的是，功能安全在這些系統(tǒng)的開發(fā)過程中起著重要作用，因為這對智能工廠而言也非常重要。

　　ADI眼中的智能工廠信號鏈，圖片來源：ADI

　　此外，在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，由于大型企業(yè)普遍存在著生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施部署離散、各個生產(chǎn)檢測點(diǎn)實時監(jiān)測難且存在安全隱患的情況。在沒有一個統(tǒng)一中心的情況下，如何實施有效的監(jiān)測確保安全生產(chǎn)呢?對此，霍尼韋爾(2019年慕尼黑上海電子展，展位號：E4.4559)就提出了一個“智慧互聯(lián)”的整體解決方案，以氣體檢測為例，霍尼韋爾利用華為先進(jìn)的eLTE無線網(wǎng)絡(luò)，為整個廠區(qū)打造一個無縫信號覆蓋，使它成為了一個完整的大區(qū)域;在設(shè)備離散、無中心的情況下，以此實現(xiàn)大區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)協(xié)作和通信系統(tǒng)建設(shè)。其次，基于華為專為霍尼韋爾設(shè)計的一款芯片，霍尼韋爾將成為全球首家連入華為eLTE網(wǎng)絡(luò)的氣體檢測設(shè)備生產(chǎn)商。利用先進(jìn)的便攜式氣體檢測設(shè)備及其他輕量級設(shè)備，接入?yún)^(qū)域內(nèi)的eLTE網(wǎng)絡(luò)，將廠區(qū)內(nèi)需監(jiān)測的視頻、音頻或者氣體及其他需檢測的各項信息通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時回傳。最終實現(xiàn)全區(qū)域、遠(yuǎn)距離、大范圍的數(shù)據(jù)監(jiān)控及交互。

　　霍尼韋爾互聯(lián)工業(yè)，圖片來源：霍尼韋爾

　　在這套整體解決方案中，霍尼韋爾通過eLTE無線網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)用平臺進(jìn)行對接，在授權(quán)與非授權(quán)頻譜上，融合寬帶窄帶的物聯(lián)方案，將廠區(qū)內(nèi)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過數(shù)字化的通信系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)整合在同一平臺上，以此實現(xiàn)全廠區(qū)的數(shù)據(jù)交互;并利用多種抗干擾技術(shù)保證了企業(yè)的數(shù)據(jù)安全性、可靠性。

　　可以預(yù)見的是，智能制造作為全球工業(yè)行業(yè)蘇醒的至關(guān)點(diǎn)之一，在5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展下，迎來了冬天的第一縷陽光。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，中國智能制造行業(yè)的市場規(guī)模2019年也將突破19,000億元。在此大背景下，2019年慕尼黑上海電子展特別打造“智慧工廠科技園”，匯集上下游解決方案提供商，以專業(yè)的視角，全面呈現(xiàn)Digital Twin、AI+等智慧工廠技術(shù)亮點(diǎn)，加速中國制造智能化轉(zhuǎn)型。