未來的智能工廠

　　當(dāng)今天談到的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，世界各地的許多工廠和過程控制設(shè)施都集中在網(wǎng)絡(luò)升級到可管理的以太網(wǎng)。隨著工業(yè)設(shè)備的長壽命使用，現(xiàn)役很多老設(shè)備仍使用傳統(tǒng)的工業(yè)協(xié)議。事實(shí)上，我們的很多業(yè)務(wù)都涉及到幫助企業(yè)升級為結(jié)構(gòu)化、可靠和易于維護(hù)的工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

　　給出這樣的現(xiàn)實(shí)是有益的，從目前的挑戰(zhàn)來看也只有一步之遙，并可以展望未來的工廠。5-20年后的工業(yè)生產(chǎn)看起來將是什么樣?我們需要了解工廠往什么方向走才能指導(dǎo)我們今天的決定。我們的工廠如何使用下一代通信系統(tǒng)和全新的概念進(jìn)行競爭?如何適應(yīng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?

　　讓我們來看看智能工廠是什么，它的通信系統(tǒng)有什么特點(diǎn)。

　　未來的智能工廠會(huì)比目前使用的系統(tǒng)更智能、更靈活和更動(dòng)態(tài)。

　　定義智能工廠

　　術(shù)語“智能制造”，“智能工廠”和“未來工廠”，所有這些都描述了一種工業(yè)生產(chǎn)在未來的愿景。

　　在這一愿景中，智能工廠將更加智能、靈活和動(dòng)態(tài)。

　　制造工藝的組織將不同，會(huì)與整個(gè)生產(chǎn)鏈協(xié)同-- 從供應(yīng)商到物流到產(chǎn)品的生命周期管理-- 跨越企業(yè)的各個(gè)部門緊密相連。

　　各個(gè)生產(chǎn)步驟將實(shí)現(xiàn)無縫連接。影響的過程將包括：

　　● 工廠和生產(chǎn)規(guī)劃;

　　● 產(chǎn)品開發(fā);

　　● 物流;

　　● 企業(yè)資源規(guī)劃(ERP);

　　● 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES);

　　● 控制技術(shù);

　　● 現(xiàn)場的各個(gè)傳感器和執(zhí)行器。

　　在智能工廠里，機(jī)器和設(shè)備將具有提升的自我優(yōu)化和自主決策的能力。這與今天運(yùn)行固定程序操作的情況形成了鮮明的對比。

　　圖1：未來的智能工廠基于第四次工業(yè)革命–工業(yè)4.0以及以使用網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS)為中心。

　　未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案的主要特點(diǎn)

　　要做到這一點(diǎn)，工廠的未來結(jié)構(gòu)將有很大的改變：一種結(jié)合智能化生產(chǎn)技術(shù)的相互連接，具有最新的高性能信息和通信技術(shù)。

　　這將提供數(shù)字化集成工程和跨越整個(gè)價(jià)值鏈的橫向集成，以及垂直集成和跨越所有生產(chǎn)等級的連接。

　　高性能、可靠的通信技術(shù)將超越目前使用的情況。這一技術(shù)將有可能：

　　● 以實(shí)時(shí)和最小延遲傳輸大量的數(shù)據(jù);

　　● 用一種非?？煽康姆绞胶陀米罡邩?biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)安全，連接大量的各種設(shè)備;

　　● 利用越來越多的無線技術(shù)，無論在工廠內(nèi)還是在遠(yuǎn)程連接;

　　● 以能量高效的方式運(yùn)行系統(tǒng)。

　　是不是聽起來很美好?你現(xiàn)在可能感覺似乎不現(xiàn)實(shí)，但我們希望，一旦我們改進(jìn)了智能工廠的通信組件，你就可以看到：它是可以實(shí)現(xiàn)的。

　　未來工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　今天的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)包括多個(gè)明顯分開的層級，通常表示為一個(gè)金字塔：

　　● 現(xiàn)場級的執(zhí)行器和傳感器;

　　● 控制級的控制設(shè)備、I / O模塊和操作員終端;

　　● 過程管理級，有用于工程、監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)和MES系統(tǒng)的計(jì)算機(jī);

　　● 企業(yè)級，有業(yè)務(wù)流程和ERP系統(tǒng)，通常是位于IT數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。

　　每個(gè)級別有相對良好的結(jié)構(gòu)，并且各個(gè)設(shè)備可以清楚地映射到一個(gè)級別。

　　圖2：在未來工廠，現(xiàn)場級仍然非常明顯，但其他級別會(huì)遷移到服務(wù)器群或者云中。

　　隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化?，F(xiàn)場級仍然是一個(gè)分開專用的級，和現(xiàn)在的情況一樣，但上面的設(shè)備將嵌入越來越多的智能。作為網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的部分，他們會(huì)自動(dòng)完成許多程序?，F(xiàn)場級設(shè)備的數(shù)量也將顯著增加。

　　現(xiàn)場級上面所有的功能將有可能轉(zhuǎn)移到服務(wù)器集群、數(shù)據(jù)中心或者“云”。虛擬化，特定功能和處理硬件的分離，這已經(jīng)在IT世界中實(shí)現(xiàn)了，今后也將成為工廠中的普遍做法。

　　這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：減少了各種裝置，更容易管理，更好地利用資源，并明顯節(jié)約成本。

　　這種方法現(xiàn)在還沒有在自動(dòng)化中采用，因?yàn)樯婕暗叫阅?、需要的確定性、可靠性，以及缺乏從服務(wù)器到現(xiàn)場級的快速、低延遲的通信。然而，這些問題將在新的和今后推出的系統(tǒng)中得到解決。

　　網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的例子

　　由于工業(yè)4.0建立在網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)上，讓我們花一點(diǎn)時(shí)間來看看他們。

　　一個(gè)網(wǎng)站描述他們?yōu)椋?/FONT>