12月7日在弗戈“中國制造業2025企業家國際論壇”上，貝加萊工業自動化大中華區總裁肖維榮博士發表了“智能制造時代自動化的使命”演講，其中包括了從產業角度對制造業發展的深刻洞見，以及對自動化在新時代的使命認知，本文將其演講文檔中予以截取，并配合演講予以分享。
改革開放40年的發展過程
中國的改革開放40年發展，很多產業從無到有，經歷了非常艱難的發展過程，中國取得的成績是有目共睹的，這是我們一代又一代的產業人共同推進的，以及高效的政府決策與大量的產業政策支持，其次，我們有巨大的市場，讓我們有機會試錯，迭代而能帶來高速發展，產業門類齊全也使得科技可以在不同產業間的共享，這些給了我們均攤產業成本的機會，電商、支付等的高速發展使得IT基礎設施大量投資，進而為我們提供了便利的網絡條件，而這又進一步攤薄成本，使得我們在電子領域更快的發展。
圖1-制造業發展的進步與不足
然而，我們也必須看到我們所面臨的挑戰，存在一些問題，我們不必妄自菲薄，但要有清晰認識，我們在自主創新方面仍然有待提高，依賴于傳統低勞動成本、抄襲省略研發成本、犧牲環保的發展路徑也是不可持續的，國家也越發重視社保的投入與監管，不斷加強知識產權的保護，以及在環保方面的力度，這些都使得我們原來那些依賴低價優勢的企業要去轉型。人才是一個基礎話題，今天我們要發展人工智能、智能制造、工業互聯網都需要大量的高品質人才，包括現場的高技能職業工人。
變革拐點的市場需求
對于制造業而言，必須圍繞客戶需求，包括對品質、成本、個性化多方面的需求，今天，我們討論智能制造都是因為“個性化”生產下如何實現高成本效率變得更為迫切與顯著。
圖2—需求的變化與產業鏈內的傳遞
需求是一個傳遞過程，從終端消費者到生產企業、再到OEM機械制造商，再傳遞到自動化行業，而消費者的這種個性化需求，對于生產而言是很大的挑戰，而這需要產業鏈上的企業共同來面對，更為靈活的產線，需要支持工藝靈活切換的設備，而同時這些依賴于自動化、信息化、智能化技術的支撐。
自動化的使命之一就是通過跨界技術的融合，使得定制化生產，與標準化生產接近的成本。
推進全生命周期的數字化
在具體的執行方面，肖維榮博士就數字化創新設計、工業應用技術軟件化、實現數字互聯、智能時代人才培養等闡述了自動化在智能時代的使命。
圖3-全生命周期數字化
數字化是推進智能制造的基礎，數字化涵蓋了產品與系統的設計、開發、測試驗證、運行與維護的整個生命周期（如圖3），數字化與創新緊密相關，所謂的創新，就是在整個生命周期的每個環節，我們都要尋求技術的升級，提高效率，包括產線設計與規劃、重構的效率，更為快速的開發應對變化的機器、面對變化的生產，如何實現高效的驗證進入小批量生產，運行中如何降低能耗、單位產品成本，通過維護方法創新，借助于新技術來計劃性的、可預測性的降低生產宕機、提升連續性。
創新的機器開發—基于模型的開發
數字化設計在于借助于建模來對物理的機器、產線進行仿真，因為在傳統物理的機器與產線上進行調試耗費大量的材料，并且問題并不容易被發現以及進行快速的調整，而借助于數字化的建模仿真平臺，可以對機械、控制進行仿真，可以在虛擬環境中改變變量來尋找最優的控制模型與參數。
圖4-基于模型的設計
如圖4，仿真建模的優勢非常多，它包括以下幾個方面：
虛擬調試：可以在不需要真實的機器狀態下進行控制參數的最優化，可以實現測試驗證環節的大量成本節省，在很多機器的開發過程中，這個驗證環節是最耗費成本的，而通過數字化建模仿真可以帶來成本節省，還可以縮短研發周期。
自動代碼生成：通過MATLAB/Simulink、MapSim等軟件的接口，可以將其仿真的模型自動生成C、ST代碼直接下載到控制器，實現硬件在環測試，這樣就可以節省大量編程工作。
圖5-采用建模仿真開發岸橋防搖系統
肖維榮博士以港口集裝箱吊裝過程的建模仿真為例，通過對其物理系統和控制系統進行建模，可以仿真整個集裝箱吊裝過程，實現對集裝箱的搖擺和扭轉的抑制，可以快速定位，使得港口的集裝箱吊裝過程實現無人化，并縮短其過程，進而提高港口的吞吐能力，降低人工消耗。
模塊化機器開發響應生產的變化能力
為了更為快速的構建系統，原有的開發模式已經不能響應快速的市場變化，對于機械制造業、工廠自動化而言，軟件將扮演越發重要的角色，通過軟件的復用與組件技術，我們可以將行業工藝知識封裝為一個個的APP，這些APP將提高機器與產線的開發效率，未來我們更多的工作將在“規劃”、“配置”而不是傳統的大量的編程調試。
圖6-模塊化軟件設計舉例：mappMOTION
貝加萊的mapp即是引領這一潮流的典型技術，它不僅提高開發效率，對于那些擁有自主知識產權的企業而言，軟件也是一種知識產權保護的容器。
如圖6的mappMOTION是mapp技術中對于運動控制的規劃，基本的機電對象如軸、軸組，以及專業的模塊如CNC、機器人，第三個部分就是客戶相關機器的操作運行如OEE、能耗、趨勢、報警等。這些復用模塊可以快速配置機器，應對變化。
圖7-印刷機控制的模塊化軟件設計
以卷筒紙印刷機為例，其色標檢測、套色控制、相位調整均可通過標準化的軟件封裝來實現機器的快速配置，針對不同的印刷材料的張力變化、色標類型、速度、加減速時間、的變化，智能的套色模塊可以智能的計算控制工藝曲線來實現高精度、高速的套色控制。
數字化協同的基礎—基于OPC UA TSN的互聯
OPC UA TSN技術是未來實現制造協同的關鍵，OPC UA主要來協同機器與機器、機器與管理系統乃至管理系統之間的數據交互，通過全局的語義互操作來實現數據在橫向、縱向與端到端的集成，這樣數字化的連接后，進一步要實現的智能化才有了基礎(如圖8)。
圖8-OPC UA TSN構成了數字化連接的基礎標準與規范
TSN則解決在異構網絡中的數據傳輸問題，對于現有的工業現場大量的現場總線使得數據的連接出現障礙，周期性與周期性數據無法銜接，而TSN則通過全新的機制來協同這些數據。
OPC UA TSN是整個工業物聯網（IIoT）實現的基礎，它也使得制造得以協同，機器、機器人、MES/ERP等可以實現數據的透明以及全局的優化，貝加萊是OPC UA TSN的積極推動者，在2017年SPS即發布TSN演示系統并即將投入批量化應用。
圖9-數字化連接到智能應用
如圖9，通過集成OPC UA TSN技術的控制器，貝加萊實現控制、數據連接、匯集，以及數據的呈現、機器學習以及長周期大數據的分析，構建整個智能制造的數字化框架。
數字時代智能制造提升成本效率
在跨界技術中尋找可以融入到自動化方案中的技術，自動化正在往軟件、通信方向延伸，而另一個方向則是機械，具體在于機電的融合方向，因為“軟件定義智能”，但機械卻有瓶頸，這是貝加萊之所以開發SuperTrak/ACOPOStrak的原因，通過柔性電驅輸送系統，控制工藝的柔性可以被“柔性”的執行，不僅如此，新的輸送系統還可以大幅簡化機械系統的設計，提高產線的復用性，這些都為制造業的協同效率提升帶來幫助。
圖10-ACOPOStrak實現柔性制造
圖10的ACOPOStrak是全新機電設計變革的動力，它可以讓產線變得更為柔性，滿足個性化定制的需求，提升生產效率。
人才培養是長期戰略
人才是實現智能制造推進的戰略性保障力量，我們需要的不僅是研究型人才，我們也需要數字化時代發展所需的設計、工程應用、具體操作的人員，這些需要我們產業與學界的緊密合作，需要將產業對人才的需求、最新的前沿技術傳遞到學界，并使得學界可以緊密結合產業發展需求進行人才的培養。
貝加萊的EC是一個完全按照“復合型人才”培養思想而建立的，他以嚴格的工程師思維訓練工程師，在機電工程、軟件工程、工業通信、項目管理多個方向進行綜合性的技能訓練，并將其融合為解決一個個實際的機器全局開發項目的能力。通過EC的訓練，我們可以將工程師快速成為提供高回報的人力資源，也是貝加萊的競爭力。
圖11-智能時代的工程師能力訓練
肖維榮博士總結道“人才培養是一個企業發展持續競爭力的來源，建立產學合作也是為社會培養人才的渠道，自動化專業作為一個應用學科，這種結合是非常必要且回報豐厚的”。
自動化借助開放技術解決客戶問題
肖維榮博士對自動化行業的使命概括為“借助于跨界技術融合來解決客戶的生產中的問題，在智能制造時代，我們要解決個性化生產的高成本效率”，橫向技術，來自于IT技術領域的技術如建模仿真軟件、傳感器技術、通信技術、AI、云計算等都可以為自動化所用，我們無需自行開發，而是建立接口，這樣可以實現“經濟性”的解決產業實際問題，讓定制化生產也能達到標準化的成本優勢”。
共0條 [查看全部] 網友評論