在過去一百年中，從蒸汽到電力到信息化時代，人類生產(chǎn)力得到了巨大的提升。隨著科技的突飛猛進，新的機遇不斷涌現(xiàn)。今天，我們已經(jīng)進入了第四次工業(yè)革命時代，即工業(yè)4.0，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等多項技術(shù)，進一步賦能制造業(yè)。
什么是工業(yè)4.0？可以理解為信息化時代的下一個階段：智能化。工業(yè)4.0的核心是信息物理系統(tǒng)，將計算機技術(shù)與物理設(shè)備結(jié)合，將現(xiàn)實世界的事物與虛擬世界的模型連接，實現(xiàn)更透明化的管理，從而達到提升運營效率的目的。
未來工廠所有設(shè)備、產(chǎn)品、材料、人、設(shè)計文檔及知識等都將通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，機器與機器、機器與人之間將進行無縫信息交互，工作人員更了解機器的情況，能快速學(xué)習(xí)到工作中的知識經(jīng)驗，從而知曉如何進行最佳的操作。
工業(yè)4.0生產(chǎn)線
由于信息技術(shù)提供了更多的可視化，整個制造過程包括產(chǎn)品的設(shè)計、材料的采購，以及生產(chǎn)調(diào)度將變得更加順利。廠商可以通過大數(shù)據(jù)洞察更多的商業(yè)機會，并快速跟上市場上的需求。
工業(yè)4.0趨勢下，除了給工廠用戶帶來經(jīng)濟效益之外，還激活了自動化市場的新一輪增長。未來十年，工業(yè)4.0的市場價值將會超過2000億美元，那么，現(xiàn)階段哪些產(chǎn)品更受市場的歡迎？
云端服務(wù)產(chǎn)品
未來工廠將會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，包括機器設(shè)備的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品、知識和人力管理等等，這些數(shù)據(jù)需要一個龐大的服務(wù)器來存儲。此外，服務(wù)端還可以進行數(shù)據(jù)的整理、分析，給現(xiàn)場的設(shè)備和人員返回最終數(shù)據(jù)結(jié)果。
傳統(tǒng)的云計算服務(wù)供應(yīng)商有亞馬遜、阿里云、微軟等，而工業(yè)領(lǐng)域的云平臺廠商主要有通用電氣的Predix，提供了數(shù)據(jù)連接和分析等能力，用戶可以快速開發(fā)出專用的工業(yè)應(yīng)用軟件。同樣，西門子也推出了MindSphere開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，應(yīng)該產(chǎn)品可以連接工廠中的設(shè)備和產(chǎn)品等對象，并可以進行大量數(shù)據(jù)的分析。
西門子工業(yè)云平臺MindSphere
除此之外，一些自動化企業(yè)也相繼推出了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，包括菲尼克斯推出Proficloud，ABB推出的ability，羅克韋爾的FactoryTalk 和施耐德電氣的ecostruxure等等，這些都是針對于工業(yè)領(lǐng)域的云端服務(wù)解決方案，能夠用工廠提供數(shù)據(jù)存儲、管理、分析，以及預(yù)測性維護等服務(wù)的產(chǎn)品。
物聯(lián)網(wǎng)通信
物聯(lián)網(wǎng)通信是工業(yè)4.0工廠的關(guān)鍵，隨著越來越多的生產(chǎn)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，那就需要一套完整的網(wǎng)絡(luò)連接方案。因為工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)對于穩(wěn)定和及時性要求十分高，通常底層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線，上層網(wǎng)絡(luò)使用的是工業(yè)以太網(wǎng)。
現(xiàn)場總線主要代表有ProfiBus、CANbus、CC-Link等，而工業(yè)以太網(wǎng)有Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT、POWERLINK、Modbus-TCP。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推廣，工廠開始引入無線網(wǎng)絡(luò)，包括Wifi 、LPWAN、WLAN、3G、4G、5G等。
5G的超低時延、高速率等特點正好符合了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對實時性的要求。目前電信運營商和通信設(shè)備商以及一些工業(yè)自動化都已經(jīng)開始布局5G方面的技術(shù)。例如華為已與德國倍福在合作工業(yè)5G方面的技術(shù)，他們利用5G通信連接和控制PLC。
而另一家通信廠商諾基亞最近也宣布為上百家工業(yè)用戶部署了專用的無線網(wǎng)絡(luò)，據(jù)悉諾基亞正在努力將其4.9G / LTE和5G無線網(wǎng)絡(luò)推廣到工業(yè)領(lǐng)域，為用戶搭建5G未來智能工廠打下網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。在工業(yè)4.0的趨勢下，無線技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用頻率會逐步上升，將是下一個競爭的高地。
智能機器
未來的工廠是高度自動化和智能化的，只需要少量的人力，大量的生產(chǎn)任務(wù)由機器設(shè)備完成。智能工廠中將會充滿各種先進的設(shè)備，例如3D打印設(shè)備、移動機器人、生產(chǎn)線上的機械臂等。
個性化生產(chǎn)是4.0工廠的特點之一，要求快速完成小批量、多批次的任務(wù)，那么生產(chǎn)設(shè)備需要具備自主處理的能力，例如一臺機器人要抓起不同的產(chǎn)品時，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的大小和形狀來確定所采用的抓取方式。
協(xié)作機器人
所以，未來工廠會引入更多智能化的設(shè)備，例如協(xié)作機器人、自主移動機器人等。目前，市場已經(jīng)出現(xiàn)了一些擁有自主導(dǎo)航能力的移動機器人，來自MIR、?？?、極智嘉等廠家，自主移動機器人可以識別周邊環(huán)境，對于突然出現(xiàn)的人或者障礙物進行避讓。
智能機器通過網(wǎng)絡(luò)連接云端計算機，并在云端處理大量的數(shù)據(jù)，然后快速地作出準確的決策，從而提高了制造過程的靈活性。未來的工廠機器還將結(jié)合人工智能等技術(shù)，利用機器學(xué)習(xí)算法來達到更高的智能化。
傳感器產(chǎn)品
要實現(xiàn)工廠的智能化，傳感器是必不可少的部件，智能工廠采集大量的數(shù)據(jù)到云端服務(wù)器，需通過各種傳感器裝置來檢測。例如生產(chǎn)線上用位置開關(guān)來判斷定位，利用工業(yè)相機測量產(chǎn)品的好壞，這些數(shù)據(jù)都將采集到服務(wù)中心，從而計算出稼動率等指標。
和傳統(tǒng)的傳感器相比，工業(yè)4.0工廠中的傳感器將會更智能化，擁有多個網(wǎng)絡(luò)通信模式，例如Wifi、5G等無線網(wǎng)絡(luò)等，大量的數(shù)據(jù)傳輸容易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，所以有些傳感器會在本地進行數(shù)據(jù)的簡單處理，篩選出有效的數(shù)據(jù)再上傳。
工廠傳感器有很多種類，包括安全光柵、門禁、溫度、壓力、有害氣體檢測等，還有激光掃描、激光雷達等一些先進的傳感器。目前主要的工業(yè)傳感器廠商有施克、圖爾克、巴魯夫、倍加福、宜科等等。
在工業(yè)4.0趨勢下，對傳感器的需求是十分大，未來的工廠中傳感器將無處不在。對于工業(yè)傳感器廠商來說是難得的機遇。不過，工業(yè)4.0對傳感器的要求也會發(fā)生變化，因此，廠商需要針對性推出新的產(chǎn)品。
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責(zé)編：chenjian
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