杜品圣 博士
菲尼克斯電氣中國公司
工業(yè)4.0大使
智能制造的生產(chǎn)模式需要什么樣的自動控制系統(tǒng)?這種控制系統(tǒng)與工業(yè)3.0中的自動化技術(shù)有什么區(qū)別?在智能制造中，自動控制技術(shù)要做什么樣的演變才能滿足智能制造生產(chǎn)模式的要求?這些都是菲尼克斯電氣開發(fā)PLCnext，以及對PLC系統(tǒng)進行變革和優(yōu)化的初衷。(上篇指路：菲家講臺 | PLC升級換代：創(chuàng)新推動智能制造(上))
智能制造中的“提高速度”
智能制造中的速度可以分成研發(fā)速度、生產(chǎn)速度和響應(yīng)速度。要提高生產(chǎn)速度，需要采取深度自動化的方法，使得生產(chǎn)制造自動化程度更高，生產(chǎn)流程更加精細化，制造工藝適應(yīng)性更強和制造方法更加靈活。但是研發(fā)速度和響應(yīng)速度的提高要采用互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算的方法，通過分析、歸納和總結(jié)來預(yù)測產(chǎn)品更新?lián)Q代的時間點，盡早開發(fā)新一代產(chǎn)品。另外，還可以利用大數(shù)據(jù)來了解產(chǎn)品在市場中的運行動態(tài)，并及時改善產(chǎn)品的性能特性來滿足市場的需求。
智能制造中的“減低成本”
智能制造中產(chǎn)品成本包括生產(chǎn)成本、運行成本和管理成本。其中生產(chǎn)成本可以通過自動化技術(shù)和原材料的優(yōu)化來實現(xiàn)，但是運行成本和管理成本則必須應(yīng)用IT技術(shù)、軟件管理技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)，比如利用大數(shù)據(jù)來提高市場的響應(yīng)能力，優(yōu)化服務(wù)。通過精益管理、6S管理以及企業(yè)生命周期的管理來降低管理成本。利用大數(shù)據(jù)來分析市場對于產(chǎn)品更新?lián)Q代的期待，并提出預(yù)見性的決策。在服務(wù)端利用大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品在市場應(yīng)用的動態(tài)和客戶的反饋，并采取相應(yīng)的營銷手段來增加產(chǎn)品的銷量。為了實現(xiàn)智能制造，必須將工業(yè)自動化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機融合，才能從產(chǎn)品生命周期管理的角度來更好的提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低成本。
智能制造中的“靈活多變生產(chǎn)制造”
智能制造不僅需要應(yīng)用新的技術(shù)，同時也對生產(chǎn)制造系統(tǒng)提出了新的要求。由于社會生活的日益多元化，用戶意識更加個性化。無論是研發(fā)與設(shè)計、生產(chǎn)與制造，還是營銷與服務(wù)，都必須以滿足消費者的需求作為出發(fā)點和歸宿點。同時由于用戶體驗式的參與設(shè)計，制造和服務(wù)徹底顛覆了傳統(tǒng)生產(chǎn)的垂直分工體系。機械制造生產(chǎn)線也需向模塊化、適應(yīng)化、個性化、透明化的新型智能制造生產(chǎn)流水線轉(zhuǎn)變。
智能制造的工業(yè)自動化控制要保證模塊與模塊間、設(shè)備與設(shè)備間透明的信息交互，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通信技術(shù)能被整合在當前的控制系統(tǒng)中;為了使得智能化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)具有自適應(yīng)功能，信息技術(shù)和控制技術(shù)必須實現(xiàn)整個制造系統(tǒng)不僅能夠按照流程管理的要求執(zhí)行，而且具備了柔性靈活、能夠快速重構(gòu)的特點。智能制造具有大規(guī)模生產(chǎn)的能力，而且還可具備快速、小批量、多品種的定制生產(chǎn)能力，滿足互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟下快速迭代的客戶個性化需求，使得企業(yè)快速贏得客戶、占領(lǐng)市場先機。
我們可以清楚地看到，在互聯(lián)網(wǎng)時代，傳統(tǒng)的以自動化技術(shù)為導(dǎo)向的生產(chǎn)制造模式面臨著四個方向的滲透和交融。
互聯(lián)網(wǎng)時代科技發(fā)展日新月異，IT技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、邊緣計算、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、信息安全等迅猛地進入了生產(chǎn)制造控制領(lǐng)域，主要從縱向向下深度發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與控制系統(tǒng)縱向融合，形成分散型智能化的現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)通信協(xié)議的通用性，數(shù)據(jù)采集的豐富性，使得人們對現(xiàn)場的運行狀態(tài)和過程分析更為清晰。
控制系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無縫連接，PLC系統(tǒng)不僅僅要采用IEC 61131的語言來表述控制任務(wù)，同時要用高級語言，如JAVA語言、WEB語言，直接打通互聯(lián)網(wǎng)到生產(chǎn)制造的通訊通道，同時采用OPC UA來解決PLC與互聯(lián)網(wǎng)連接通道，使得生產(chǎn)制造和生產(chǎn)管理的信息可以透明化的交換。PDM、MES等管理信息直接進入控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，管理數(shù)據(jù)進行分解執(zhí)行。因此新型PLC系統(tǒng)需要新的功能和接口，即：開放的軟件開發(fā)平臺;開放的操作系統(tǒng);開放的用戶應(yīng)用功能的接口;開放的網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境。得益于這些功能和接口，數(shù)據(jù)可高效率的處理和分析，并讓需要的數(shù)據(jù)都能及時發(fā)往對應(yīng)的功能單元。最后，通過云計算實現(xiàn)分布式的工業(yè)控制，基于Web2.0的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物理信息融合系統(tǒng)將在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中得以實踐。
智能制造模式的核心是產(chǎn)品生命周期管理，其延伸了生產(chǎn)制造模式，即包括了三大部分，即產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品制造和產(chǎn)品服務(wù)。縱向的從研發(fā)、制造，一直到服務(wù)產(chǎn)品全生命周期鏈的信息交流，無縫通信是互聯(lián)網(wǎng)在新的生產(chǎn)制造模式的一大任務(wù)。同時在生產(chǎn)制造模式中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也是對傳統(tǒng)的研發(fā)方法進行本質(zhì)上的改變。
傳統(tǒng)的研發(fā)對于常規(guī)的產(chǎn)品往往采用預(yù)測性的戰(zhàn)略計劃，利用多年的研發(fā)經(jīng)驗和對產(chǎn)品的理解，做出產(chǎn)品的研發(fā)戰(zhàn)略，通常提前幾年預(yù)測產(chǎn)品的推出期，及時地進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代。對于顛覆性的創(chuàng)新產(chǎn)品，這種傳統(tǒng)連續(xù)性經(jīng)驗法的研發(fā)方法就力不從心了。特別是以客戶為導(dǎo)向，當研發(fā)面向用戶的大規(guī)模定制產(chǎn)品時，傳統(tǒng)的研究方法面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此我們在產(chǎn)品全生命周期中的研發(fā)端，必須采用互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)思維形成開放性的研發(fā)產(chǎn)品平臺。
由此可見，智能制造改變了生產(chǎn)制造根本的架構(gòu)及其管理模式。在智能制造的總體架構(gòu)中，企業(yè)信息化建設(shè)的主流模式是企業(yè)管理、生產(chǎn)制造管理和生產(chǎn)制造控制的融合，即ERP、MES與PLC控制系統(tǒng)有機的結(jié)合。PLM、SCM、CRM、QMS、ERP、以及MES的一些功能通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)管理，提供分析和判斷的服務(wù)，從而可以降低創(chuàng)建和優(yōu)化基礎(chǔ)架構(gòu)的成本、提升生產(chǎn)管理的智能化水平?；ヂ?lián)網(wǎng)進一步延伸到控制層，不僅提高企業(yè)快速響應(yīng)市場需求的能力，同時可以實現(xiàn)與云技術(shù)的融合，使得高效的跨地域協(xié)同成為可能。
根據(jù)智能制造的基本思想，結(jié)合生產(chǎn)制造工業(yè)的實際現(xiàn)狀，菲尼克斯電氣開發(fā)了PLCnext的IT融合OT的自動化控制系統(tǒng)，為實現(xiàn)智能制造的標提供了有力地武器，使得生產(chǎn)制造能夠適應(yīng)產(chǎn)品生命周期新的變化：能夠快速進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代;產(chǎn)品種類多、而批量少;價格具備成競爭力;縮短投資回報時間、優(yōu)化資源以及提高能源使用效率等，滿足了互聯(lián)網(wǎng)時代對智能制造的需求。
（轉(zhuǎn)載）
