自動化行業(yè)的十大發(fā)展趨勢
隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)的出現(xiàn),2016年制造業(yè)發(fā)生一新變化,工廠機器換人,設備互聯(lián)化,生產(chǎn)智能化等創(chuàng)新實踐給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來了良好的啟示。同時給自動行業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn),一些控制廠商利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改進他們的產(chǎn)品,同時研發(fā)一些新的技術(shù),那么2017年的自動化行業(yè)將會有哪些趨勢? 1、物聯(lián)網(wǎng)將降低自動化成本 物聯(lián)網(wǎng)作為熱門概念,近年來對各行業(yè)影響正變得更加劇烈。隨著技術(shù)的進步,一些高性能的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和驅(qū)動芯片不斷推出,如處理器、傳感器、分析軟件、視覺系統(tǒng)、無線通信協(xié)議和分布式系統(tǒng)架構(gòu)等。這些技術(shù)產(chǎn)品的出現(xiàn)將使得自動化系統(tǒng)具有更高的價值,自動化廠商用更低的成本集成出更高性能的產(chǎn)品,造福業(yè)界。 最近,英特爾推出了一套新的模板化計算機平臺“計算卡”(ComputeCard),這張卡只有普通銀行卡的大少,卻集成了一套完整計算機的所有元素,包括IntelSoC處理器、內(nèi)存、存儲、無線、I/O等等?;谶@種計算卡,硬件廠商可以靈活地優(yōu)化各種智能互聯(lián)解決方案,比如說交互式冰箱、安全攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),而且擁有簡化設計、易于維護、用戶可升級等優(yōu)勢。 2、精益自動化和扁平架構(gòu)到來 自動化系統(tǒng)正在進一步簡化,從原來的五層系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變成2-3層,系統(tǒng)性能將得到進一步提升同時降低未來的軟件維護成本,這也是自動化行業(yè)多年來發(fā)展的趨勢。 在新的系統(tǒng)模型中,控制器使用了適當?shù)膮f(xié)議,如通過web服務直接把信息從0、1級傳遞到第4、5級。這種趨勢正在加速,計算被驅(qū)動到更強大的控制器、智能設備和傳感器,并帶動了工廠級計算機和云托管應用程序。 如今的智能手機已經(jīng)是一個多核處理功能強大的計算機,可以利用它執(zhí)行一些本地任務,利用云和具有通信的功能的智能手機,可以尋找餐館預定或者確定最佳的出行路線。 3、開放式工業(yè)自動化架構(gòu) 過去一年里已經(jīng)看到圍繞著邊緣計算的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),開放式系統(tǒng)與業(yè)務系統(tǒng)緊密集成,滿足多廠商共同操作的需求。傳統(tǒng)的工業(yè)自動化架構(gòu)目前處于非開放階段,但一些智慧社區(qū)控制系統(tǒng)和用戶提出了多廠商集成的問題障礙。 這種新的“開放”的思維方式旨在創(chuàng)造更靈敏、高效、靈活的制造業(yè),緊密整合客戶、供應商、制造商和分銷物流生態(tài)系統(tǒng)。 為了提高生產(chǎn)的性能和靈活性,制造現(xiàn)場的I/O(輸入/輸出)設備包括傳感器、執(zhí)行器、分析器、驅(qū)動器、視覺、視頻、和機器人等都需要連接通信。在這種環(huán)境下創(chuàng)建卓越的集成工業(yè)自動化系統(tǒng)需要完全開放的通信源代碼、數(shù)據(jù)定義、框架和應用程序交換標準。 例如,工業(yè)4.0的思想主張整合制造業(yè)工廠和其它業(yè)務功能,包括進貨物流、客戶服務、出貨物流。工業(yè)4.0發(fā)展的背景是廉價勞動力的紅利不再存在,企業(yè)欲取得行業(yè)競爭優(yōu)勢和靈活性只能利用以自動化為核心的先進技術(shù),成功過渡智能化生產(chǎn)模式。德國推出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略后引發(fā)了全球的呼應,包括中國制定的“中國制造2025”,日本工業(yè)價值鏈促進會,印度制造等等。 一些知名的企業(yè)已經(jīng)開始應用工業(yè)4.0概念來提高過程自動化的效益,包括了ABB、巴斯夫、拜耳、比爾芬格-博格、E+H、贏創(chuàng)、FESTO、科隆、朗盛、西門子、和弗勞恩霍夫化工技術(shù)研究所。 在2015年發(fā)布的那慕爾過程傳感器4.0路線圖描述了智能網(wǎng)絡傳感器作為工業(yè)4.0進程架構(gòu)的基礎部分,這些傳感器將與控制系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)進行通信,甚至可以直接與業(yè)務系統(tǒng)進行對話。 4、自動化廠商必需接受便攜式應用 自動化行業(yè)面臨著一個極具挑戰(zhàn)性的問題,必需改變?nèi)狈嫒荻鄰S商的便攜移動應用。如果只是開放自動化架構(gòu)而沒有開放的生態(tài)系統(tǒng),便攜式創(chuàng)新應用將被扼殺。 在過去的技術(shù)中,為特定控制器應用程序通常不能運行在另一個品牌的控制器,要使用只能花費時間重寫程序。??松梨谑紫こ處烡onBartusiak指出,每一次從不同廠買一臺電腦都要重寫所有文件、電子表格和報告,在今天的工業(yè)環(huán)境里,非便攜式應用意味著時間和資料的浪費。 IEC-61131-3標準和PLCopen標準提供了兩個基本框架的支持,多廠商的便攜式應用??刂破髦g的結(jié)構(gòu)化文本程序的交換最新的方法是用PLCopenXML交換標準,進入2017,新的挑戰(zhàn)將讓供應商采用這些交換標準。 廠商需要熱情地接受這些標準,或者新的工業(yè)控制應用開放式架構(gòu)的互換性和可重用性標準。這將填補傳統(tǒng)的計算機行業(yè)解決方案的空白,傳統(tǒng)的供應商已經(jīng)展示和銷售物聯(lián)網(wǎng)軟件產(chǎn)品。有一個這樣的例子,基于Node-Red開源可視化編程已經(jīng)被供應商用于數(shù)據(jù)采集和控制的一些平臺,包括RaspberryPi。 5、信息技術(shù)(IT)和運營技術(shù)(OT)融合 IT和OT技術(shù)的逐步融合將不斷增加,處理實時事務的業(yè)務系統(tǒng)正在發(fā)展,以滿足實時同步制造業(yè)務的需求。一些創(chuàng)新的供應商已經(jīng)提供了實現(xiàn)連接企業(yè)的愿景的產(chǎn)品方案。強大的自動化控制器通過OPCUAWeb服務和其他物聯(lián)網(wǎng)傳輸機制直接與企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)對接一些行業(yè)標準將被應用,包括OPCUA、B2MML、PLCopen、OPCUA和數(shù)據(jù)庫接口,在許多行業(yè)應用中實現(xiàn)這些功能只需要制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)作出很小改變。 此外,還有今天的系統(tǒng)集成商推出的新品種。這些集成商通過知識、經(jīng)驗和技術(shù),幫助企業(yè)匯聚IT和OT,協(xié)助客戶創(chuàng)建解決方案。通過定義業(yè)務挑戰(zhàn)、風險評估,找出業(yè)務流程或技術(shù)能力差距。他們能夠設計、測試和實施系統(tǒng),以提供使用最新的IT和OT概念和技術(shù)的結(jié)果。 6、邊緣自動化設備將蓬勃發(fā)展 如今,物聯(lián)網(wǎng)我技術(shù)正在迅速崛起,包括高功率/低成本通信技術(shù),使新的智能節(jié)點實現(xiàn)網(wǎng)絡邊緣操作,以提高制造性能和效率。這將是一個新的增長趨勢。 例如,ABB開發(fā)了一種緊湊型傳感器,該傳感器連接到低壓異步電動機上,無需布線。智能傳感器使用車載算法把電機的健康信息(通過智能手機和互聯(lián)網(wǎng))傳輸?shù)揭粋€安全的服務器,以部署其它智能服務。 還有,艾默生羅斯蒙特708無線聲波變送器使用超聲波聲學事件檢測,并通過精確的交流聲水平和溫度數(shù)據(jù)實現(xiàn)閥門的可視性。此外,監(jiān)控傳輸設備的數(shù)據(jù)可以通過無線網(wǎng)絡傳輸,實現(xiàn)事件狀態(tài)和泄漏檢測。 7、基于邊緣/云的大數(shù)據(jù)分析 在廣泛的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展推動下,新一代云服務和工具來創(chuàng)建分析開始為自動化提供服務。過去,用于完成先進的過程控制(APC)、優(yōu)化和預測分析的軟件大部分難以實現(xiàn)并且很昂貴,但這種情況正在改變。在廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應用驅(qū)動下,這些基于云的工具與集成設計環(huán)境平臺正在逐步推出,為用戶和行業(yè)專家創(chuàng)建和部署經(jīng)濟分析。這些平臺顯著降低了實施成本,并有助于擴大應用分析的范圍,非常類似于Excel電子表格授權(quán)用戶更有效地使用計算機。除了提高效率和生產(chǎn)力,更多的分析可以更好地告知決策者,如何改善和完善制造工藝。這些新例子包括谷歌分析和測量協(xié)議、微軟Azure和AWS物聯(lián)網(wǎng)平臺。 歷史數(shù)據(jù)已經(jīng)證明了他們的價值,在過程中的行業(yè)離散的應用程序,但最大的限制因素是初始成本和持續(xù)生命周期軟件維護。然而,商業(yè)云服務的使用提供了一種經(jīng)濟手段,為許多公司利用歷史數(shù)據(jù)和適用于適當?shù)姆治觥R恍┲饕獜S家正在收集工廠數(shù)據(jù),使用OPC、OPCUA和其他網(wǎng)關(guān),并提供數(shù)據(jù)的標準云應用程序,如亞馬遜Web服務(AWS)和微軟Azure云服務,這種方法效率和靈活性更高。 8、智能傳感器將無處不在 智能傳感器和控制設備“即插即用”,它使用嵌入式智能頁不需要外部軟件。采用IO-Link技術(shù)的智能傳感器成本大幅下降,并在獲得迅速采用。也有使用工業(yè)和相關(guān)協(xié)議的以太網(wǎng)傳感器,使得自動化數(shù)據(jù)直接與業(yè)務系統(tǒng)通信。如今,已經(jīng)可以看到那些通常在商業(yè)應用的藍牙傳感器也被用于工業(yè)。 E+H公司去年推出的fmr10和fmr20雷達液位計,通過雷達傳送來測量儲罐液位,fmr10有4-20mA輸出,標配藍牙配置。APP軟件smartblue應用程序運行在任何支持藍牙的智能手機或平板電腦,通過APP實時查看測量數(shù)據(jù)。藍牙無線連接還有密碼保護功功能,防止不相關(guān)人員連接和執(zhí)行不安全操作等風險。 9、無線網(wǎng)絡將會更便宜 隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,將促使出現(xiàn)更低成本的無線傳感器。目前,無線點安裝尚處于起步階段,這已經(jīng)限制了部署的應用程序的數(shù)量。考慮到巨大的連接數(shù)量,未來無線網(wǎng)絡將會越來越便宜。目前比較突出的工業(yè)無線標準有ISA100.11,IEC62591(無線HART)、IEC62601(在中國發(fā)展的WIA-PA)、ZigBee和802.11。 10、協(xié)作機器人將變得更實惠 2016年,協(xié)作機器人取得了爆發(fā)式的發(fā)展,業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明,協(xié)作機器人市場銷售量正在快速增長。這些新推出的協(xié)作機器人具有輕巧、廉價的特點,結(jié)合了先進的視覺技術(shù),為工作提供更多感知功能。目前,協(xié)作機器人平均價值已經(jīng)大幅下降到40000美元以下,滿足大規(guī)模應用的需求。近年來,全球機器人采用率正在加速上升,中國現(xiàn)在是世界上最大的機器人采購國。 隨著這些自動化趨勢的發(fā)展,用戶和自動化供應商將面臨著新的風險和機會。新技術(shù)的投入使用具有一定的風險,要花時間去實踐和證明效果,這是一個過程也是一種挑戰(zhàn)。其次,如果不采用新技術(shù),有可能在未來的市場環(huán)境中輸給那些使用了新技術(shù)而變得強大的對手們。企業(yè)要考慮未來是否能適應消費者需求變化,企業(yè)面臨著挑戰(zhàn),技術(shù)趨勢一時間很難確定什么是有價值的,應該什么時候投資。能夠接受這些轉(zhuǎn)變,企業(yè)才將能在未來超過他們的競爭者。