編者按:“工業4.0”一詞源于德國, 最早是在2011年的漢諾威工業博覽會提出,此后,德國聯邦政府成立了“工業4.0” 研究項目,由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手資助,在德國工程院、西門子公司等為代表的德國學術界和產業界的建議和推動下形成,并已上升為國家級戰略。
工業自動化迎來歷史性機遇
工業自動化已經橫跨整個工業控制系統,而伴隨著物聯網的發展,工業的網絡化(即工業物聯網,亦即工業4.0)的步伐日益加快,這一趨勢必將給工業生產制造商帶來不斷變化的新挑戰,同時也是工業自動化行業一次歷史性的發展機遇。
英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執行董事賴群鑫表示,工業4.0的技術基礎是物聯網和信息物理系統(CPS)。CPS可以將原料,設備,產品等所有生產資源與人員通過信息緊密聯系在一起,從而構建成一個龐大的(工業)物聯網以及相關服務體系和市場,將工廠轉變為一個智能環境。
單從技術實現而言,海量的生產控制信息的采集,傳輸,計算,分析和使用勢必需要部署大量的傳感器,控制器,同時對人機界面(HMI),工業計算機,電機驅動,工業電源控制等設備的性能和質量的要求也會不斷攀升,互聯網技術引入到工業環境所要面對的最為直接的挑戰就是嚴峻苛刻的工業生產環境。
特別需要強調,關鍵生產數據傳輸于產品,設備,工廠,客戶之間,信息的安全,知識產權的保護,生產設備與環境的安全等等都是在智能生產過程中必須維護的要素。
半導體技術是安全第一關
賴群鑫表示,半導體產業不斷創新也加速推動工業4.0時代的到來,英飛凌不僅作為全球最大的功率半導體供應商在工業4.0節能方面發揮著重要作用,同時作為長達25年之久的安全智能卡芯片的世界領導者,英飛凌的安全解決方案為工業4.0 中的設備溝通、生產數據、專利防偽等提供了最高等級的安全保障。
控制智能化是先決條件
德州儀器馬達驅動產品線應用工程師左巍表示,控制智能化是工業4.0生產方式的先決條件,而智能化的過程已經開始。
對大多數企業而言,在工廠車間實現制造流程的靈活性仍然可望而不可及。同一條裝配流水線上的機器設備主要用于實現某一項特定功能。在產品線上進行變更就意味著需要大費周章地調整設備,這是時間和資金方面的雙重浪費。但是,產品線的定制化或差異化程度越高,其競爭優勢往往也就越明顯。借助智能設備,智能化工廠能夠以自動化方式即時應對此類變更,使流水線生產的規模較小,避免成本顯著增加。
然而,打造這種程度的靈活性并非易事。這意味著工廠的每一臺設備都必須“實現智能化”,也稱為“控制智能”。也就是說,我們必須努力提升控制系統的智能水平,使其能夠對生產環境中感知的事件自動作出響應。舉例來說,裝配線上的小小一把螺絲刀,也必須能夠根據所處理的材料類型(如鋼、碳或塑料)自動調整扭矩。
依此類推至整個工業產業,可能有數百萬個設備節點需要實現控制智能。
哪些領域率先嘗試工業4.0的生產方式?
賴群鑫認為,半導體行業是率先開始嘗試工業4.0生產方式的實踐者之一。英飛凌自德國政府提出“工業4.0”計劃伊始,便開始積極推動“工業4.0”戰略項目,在奧地利菲拉赫建立了半導體生產的4.0計劃。在菲拉赫的運營中,生產將采用信息物理系統,包含高度現代化生產控制與自動化系統。在數據安全與數據完整性水準達到最高等級的前提下,人機互動在試點工廠中將提升至一新的層次。與此同時,英飛凌也一如既往地在生產中追求高能效的目標。
另外,從應用領域而言,消費類產品也將走在采用工業4.0生產方式的前列。手機、平板電腦等移動終端包含大量人與設備之間的互動,是工業4.0人機界面交互運用場景的一大體現。
ADI公司亞太區電機與電源控制行業市場部專員于常濤表示,“十二五”計劃中很重要的兩個概念和工業市場有關,第一個就是智能化,智能能源和智能電網。“十二五”中重點建設的智能電網給了企業很多商機,特別是在電網的輸電和配電環節,對ADI來說是重點的垂直市場。第二個就是工來物聯網的概念,在工業自動化上會有比原來更多的投資,會看到更多的增長。