智慧工廠(chǎng)如何構建？2019年慕尼黑上海電子展為您揭秘

　　現如今, 信息化浪潮席卷全球，信息通信技術(shù)與制造技術(shù)、新能源技術(shù)等交叉融合，人類(lèi)社會(huì )正在進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)、虛實(shí)結合、智能計算、開(kāi)放共享的新時(shí)代。不久前，e星球發(fā)布了2019年的未來(lái)汽車(chē)、智慧工廠(chǎng)、+AI、IoT+、首發(fā)基地與中國力量這6大關(guān)鍵詞，其中，智慧工廠(chǎng)是制造業(yè)創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展的主戰場(chǎng)，以智慧工廠(chǎng)為最終目標的傳統工廠(chǎng)新一輪產(chǎn)業(yè)革命是扭轉制造業(yè)低質(zhì)低效，實(shí)現新舊動(dòng)能轉換的關(guān)鍵所在，正如猛虎之勢席卷全球。

　　從狹義上看，智慧工廠(chǎng)是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )、數據傳感監測、信息交互集成、高級人工智能等相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品及系統在工廠(chǎng)層面的具體應用，以實(shí)現生產(chǎn)系統的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、柔性化和綠色化。從廣義上看，智能工廠(chǎng)是以制造為基礎，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游同步延伸，涵蓋了產(chǎn)品全生命周期智能化實(shí)施與實(shí)現的組織載體。作為智能制造重要的實(shí)踐領(lǐng)域，如何加快邁入智慧工廠(chǎng)全新模式已引起了制造企業(yè)的與電子IC大廠(chǎng)的廣泛關(guān)注。

　　智能化改造第一步：如何采集生產(chǎn)數據?

　　相較傳統工廠(chǎng)，智慧工廠(chǎng)可以實(shí)現跨設備的數據收集和分析，更加靈活高效地生產(chǎn)出低價(jià)高質(zhì)的商品，這將反饋提高生產(chǎn)效率、轉變經(jīng)濟發(fā)展模式、促進(jìn)工業(yè)增長(cháng)，最終提升企業(yè)和地區的競爭力。因此，對工廠(chǎng)內部的生產(chǎn)數據、人員數據、設備數據等進(jìn)行實(shí)時(shí)監控并采集，存儲于數據庫中，通過(guò)圖表或報表的樣式進(jìn)行展現，以分析和優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，是實(shí)現傳統工廠(chǎng)智能化改造的第一步，也是現場(chǎng)生產(chǎn)執行層與管理層之間的信息紐帶，能夠實(shí)現異常數據實(shí)時(shí)反饋、管理推送可視化、現場(chǎng)監控遠程化、過(guò)程管控集成實(shí)時(shí)化，最終實(shí)現工廠(chǎng)的數字化管控。

　　全球傳感器行業(yè)巨頭博世(2019年慕尼黑上海電子展，展位號：E4.4500)便致力于通過(guò)各種傳感器讓任意設備成為數據采集、生產(chǎn)的工具。據博世集團董事會(huì )成員 Markus Heyn博士近日在CES 2019上透露，利用其自有的物聯(lián)網(wǎng)云平臺，博世已經(jīng)開(kāi)展和實(shí)施了 270 多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)項目，涵蓋包括智慧工廠(chǎng)、智慧城市等多個(gè)領(lǐng)域。目前，博世的物聯(lián)網(wǎng)套件已經(jīng)實(shí)現了與 850 萬(wàn)個(gè)傳感器和設備的互聯(lián)互通，這一數字較去年增長(cháng)近 40%。

　　同樣在工業(yè)制造領(lǐng)域，艾邁斯(2019年慕尼黑上海電子展，展位號：E4.4524)傳感器可用于廣泛的成像技術(shù)部署，實(shí)現更小的外形尺寸以及更高的光學(xué)性能，新的CSK14K面陣掃描傳感器可以提供更出色的圖像質(zhì)量和更高的吞吐量，讓機器視覺(jué)設備在物體以更高速度在產(chǎn)線(xiàn)移動(dòng)的時(shí)候能夠抓取到更清晰、更準確的圖像。此外，艾邁斯的智慧工廠(chǎng)解決方案還可推動(dòng)工廠(chǎng)自動(dòng)化增強現實(shí)，使人機連接更具活力，讓機器人應用更加安全和智能。

　　艾邁斯半導體在德國慕尼黑電子展上進(jìn)行演示

　　不難看出，信息化和數字化是當前制造升級的核心標志和主要途徑。以智能傳感為起點(diǎn)，大量設備互聯(lián)產(chǎn)生的數據從多方位改變著(zhù)我們對制造內涵的認知，并引發(fā)對生產(chǎn)流程和技術(shù)服務(wù)的再思考。同樣作為領(lǐng)先的工業(yè)傳感器制造商之一，倍加福(2019年慕尼黑上海電子生產(chǎn)設備展，展位號：E1.1556)推出的“SmartBridge智慧橋梁”的概念，是在“工業(yè)4.0”的道路上邁出的堅實(shí)的第一步。它的作用是將傳感器直接通過(guò)無(wú)線(xiàn)形式連接到智能手機或平板電腦上，與此同時(shí)，傳統的信號輸出不受任何影響，可直接被控制系統采集。通過(guò)該連接，就能達到對傳感器設備的在線(xiàn)管理, 如獲取設備診斷信息，調試信息以及故障探測。借助雙向確認的鏈接形式，藍牙技術(shù)不易受任何安全漏洞的威脅，病毒無(wú)法通過(guò)其在傳感器及控制端之間傳輸。

　　應用于IO-Link設備的SmartBridge技術(shù)，圖片來(lái)源：倍加福

　　傳統工廠(chǎng)變革智慧工廠(chǎng)的關(guān)鍵：設備間的互聯(lián)互通

　　在各設備都擁有了數據采集與簡(jiǎn)單的自主決策能力外，網(wǎng)絡(luò )化則是邁入智慧工廠(chǎng)下一階段的關(guān)鍵步驟，因為工業(yè)4.0的本質(zhì)就是實(shí)現機器間的相互連接，網(wǎng)絡(luò )通信在智慧工廠(chǎng)中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，不同的廠(chǎng)商也相繼推出各自的解決方案。

　　先進(jìn)嵌入式系統解決方案的領(lǐng)導者賽普拉斯(2019年慕尼黑上海電子展智慧工廠(chǎng)科技園)近日宣布與 Semtech 公司合作，助力 Onethinx 公司開(kāi)發(fā)出了基于LoRaWAN的小型雙芯片模組。這款高度集成的Onethinx 模組整合多個(gè)傳感器，能夠在復雜的射頻環(huán)境下工作，因此可以完美用于各類(lèi)智慧工廠(chǎng)與智慧城市應用。該模組整合了賽普拉斯PSoC 6 MCU中的硬件安全單元，以及Semtech的LoRa 器件和無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，擁有多層安全架構，能夠實(shí)現對信任錨的隔離，以嚴格保護設備到云端的連接。此外，PSoC6 MCU 集成了低能耗藍牙(BLE)連接，可以提供簡(jiǎn)單、低功耗的帶外(out-of-band)控制通道。

　　使用Cypress PSoC 6和Semtech LoRaWAN 的 Onethinx 模組 圖片來(lái)源：Cypress

　　全球模擬芯片巨頭ADI(2019年慕尼黑上海電子展智慧工廠(chǎng)科技園)則認為，要實(shí)現智能工廠(chǎng)轉型，必須提供智能和節能產(chǎn)品，或者說(shuō)完全自主的系統，它們可以很簡(jiǎn)單地集成到現有生產(chǎn)結構中(例如即插即用)，這些系統由各種半導體器件和傳感器組成，并與模擬和數字信號處理IC相結合。價(jià)值鏈從這些器件開(kāi)始：首先，傳感器負責從真實(shí)的物理世界收集數據，之后將它們轉換成數字信號，再在數字領(lǐng)域中進(jìn)行處理。隨著(zhù)價(jià)值鏈的發(fā)展，市場(chǎng)需求將改變。這就是為什么半導體制造商必須將自己的企業(yè)和產(chǎn)品適應智能工廠(chǎng)的現實(shí)原因。技術(shù)趨勢正朝著(zhù)智能節能產(chǎn)品以及集成安全安保功能和能源采集能力方向發(fā)展。

　　ADI 致力于幫助客戶(hù)向工業(yè) 4.0 過(guò)渡的領(lǐng)域，圖片來(lái)源：ADI

　　下圖顯示了一個(gè)器件或者說(shuō)一個(gè)完整的系統，其中以ADI公司基于MEMS的加速度計ADXL356為例。ADXL356是構成一個(gè)系統的基礎，并且可以通過(guò)其他功能實(shí)現擴展：利用模數轉換器、微控制器以及各種模擬、數字(部分隔離)或無(wú)線(xiàn)接口集成信號處理，支持以太網(wǎng)、6LpoWPAN或ADRadioNet等通信標準。ADRadioNet是由ADI公司開(kāi)發(fā)的通信標準，其特點(diǎn)是采用無(wú)線(xiàn)自愈式多跳頻的通信協(xié)議，具有高擴展性，且內存消耗低。此外，它還集成加密方法(例如AES-128和AES-256)可阻止可能的網(wǎng)絡(luò )攻擊，提高了安全性。最后但同樣重要的是，功能安全在這些系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著(zhù)重要作用，因為這對智能工廠(chǎng)而言也非常重要。

　　ADI眼中的智能工廠(chǎng)信號鏈，圖片來(lái)源：ADI

　　此外，在現代的工業(yè)生產(chǎn)中，由于大型企業(yè)普遍存在著(zhù)生產(chǎn)設備設施部署離散、各個(gè)生產(chǎn)檢測點(diǎn)實(shí)時(shí)監測難且存在安全隱患的情況。在沒(méi)有一個(gè)統一中心的情況下，如何實(shí)施有效的監測確保安全生產(chǎn)呢?對此，霍尼韋爾(2019年慕尼黑上海電子展，展位號：E4.4559)就提出了一個(gè)“智慧互聯(lián)”的整體解決方案，以氣體檢測為例，霍尼韋爾利用華為先進(jìn)的eLTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，為整個(gè)廠(chǎng)區打造一個(gè)無(wú)縫信號覆蓋，使它成為了一個(gè)完整的大區域;在設備離散、無(wú)中心的情況下，以此實(shí)現大區域內的業(yè)務(wù)協(xié)作和通信系統建設。其次，基于華為專(zhuān)為霍尼韋爾設計的一款芯片，霍尼韋爾將成為全球首家連入華為eLTE網(wǎng)絡(luò )的氣體檢測設備生產(chǎn)商。利用先進(jìn)的便攜式氣體檢測設備及其他輕量級設備，接入區域內的eLTE網(wǎng)絡(luò )，將廠(chǎng)區內需監測的視頻、音頻或者氣體及其他需檢測的各項信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現實(shí)時(shí)回傳。最終實(shí)現全區域、遠距離、大范圍的數據監控及交互。

　　霍尼韋爾互聯(lián)工業(yè)，圖片來(lái)源：霍尼韋爾

　　在這套整體解決方案中，霍尼韋爾通過(guò)eLTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )采用標準協(xié)議與企業(yè)現有應用平臺進(jìn)行對接，在授權與非授權頻譜上，融合寬帶窄帶的物聯(lián)方案，將廠(chǎng)區內各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節通過(guò)數字化的通信系統、運行系統整合在同一平臺上，以此實(shí)現全廠(chǎng)區的數據交互;并利用多種抗干擾技術(shù)保證了企業(yè)的數據安全性、可靠性。

　　可以預見(jiàn)的是，智能制造作為全球工業(yè)行業(yè)蘇醒的至關(guān)點(diǎn)之一，在5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展下，迎來(lái)了冬天的第一縷陽(yáng)光。據研究機構預測，中國智能制造行業(yè)的市場(chǎng)規模2019年也將突破19,000億元。在此大背景下，2019年慕尼黑上海電子展特別打造“智慧工廠(chǎng)科技園”，匯集上下游解決方案提供商，以專(zhuān)業(yè)的視角，全面呈現Digital Twin、AI+等智慧工廠(chǎng)技術(shù)亮點(diǎn)，加速中國制造智能化轉型。

　　智慧工廠(chǎng)解決方案部分相關(guān)展商，排名不分先后

　　此外，在本次展會(huì )的現場(chǎng)，參與同期舉行的創(chuàng )新論壇，還可以與行業(yè)領(lǐng)袖共同探討嵌入式與智慧工廠(chǎng)等熱點(diǎn)話(huà)題。

　　國際智慧工廠(chǎng)技術(shù)大會(huì )

　　主要議題：

　　? 產(chǎn)業(yè)趨勢解讀

　　? 工業(yè)嵌入式系統

　　? 機器視覺(jué)

　　? 電子制造自動(dòng)化

　　時(shí)間：2019年3月20日

　　地點(diǎn)：上海新國際博覽中心C4館現場(chǎng)論壇區

　　國際嵌入式系統創(chuàng )新論壇

　　主要議題：

　　? 人工智能(機器學(xué)習和邊緣計算)

　　? 物聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng)安全與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng))

　　時(shí)間：2019年3月21日

　　地點(diǎn)：上海新國際博覽中心,E5館M31會(huì )議室