工業(yè)4.0與IoT物聯(lián)網(wǎng) 智能制造是關(guān)鍵！

　　摘要：

　　隨著(zhù)信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的高度融合，通訊網(wǎng)絡(luò )、計算機技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和軟件系統的深度交織產(chǎn)生了新的價(jià)值模型，在制造領(lǐng)域，這種資源、信息、物品和人相互關(guān)聯(lián)，形成虛實(shí)結合的系統，德國人稱(chēng)其為“工業(yè)4.0”?；ヂ?lián)網(wǎng)激活傳統工業(yè)，保持制造業(yè)長(cháng)期競爭力的必由之路：與前三次工業(yè)革命相比，我們認為工業(yè)4.0最大的進(jìn)步在于利用互聯(lián)網(wǎng)激活了傳統工業(yè)過(guò)程，使工廠(chǎng)設備“能說(shuō)話(huà)、能思考”，同時(shí)實(shí)現三大功能：最大程度地降低制造業(yè)對勞動(dòng)力的依賴(lài)、將流通成本降到最低、最大程度滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需求。

　　從長(cháng)期來(lái)看，工業(yè)4.0對于智能工廠(chǎng)的投入將遠超過(guò)一般工業(yè)，但項目盈利能力也將顯著(zhù)提高，并且資本投入越大、斜率越陡峭，即投資的邊際回報率越高。無(wú)論在何種經(jīng)濟體，工業(yè)4.0都將是制造業(yè)發(fā)展不可繞開(kāi)的必由之路，是未來(lái)世界制造業(yè)最大的一波“浪潮”。我們一直以來(lái)專(zhuān)注于工業(yè)控制領(lǐng)域，同時(shí)深刻感受到這次工業(yè)智能化給制造、生產(chǎn)帶來(lái)的改變，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在不斷的走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)制造，在我們合作的企業(yè)中，工業(yè)生產(chǎn)數據實(shí)時(shí)采集(如MES系統)算是典型，而在工業(yè)生產(chǎn)信息網(wǎng)絡(luò )中，ZigBee當之無(wú)愧成為了主角。

　　圖1 采用ZigBee搭建的生產(chǎn)信息化管理網(wǎng)絡(luò )

　　MES系統是一套面向制造企業(yè)車(chē)間執行層的生產(chǎn)信息化管理系統，可以為企業(yè)提供包括制造數據管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、工具工裝管理、采購管理、底層數據集成分析、上層數據集成分解等等管理模塊。它是企業(yè)CIMS信息集成的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰略和實(shí)現車(chē)間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。工廠(chǎng)制造執行系統MES是近10年來(lái)在國際上迅速發(fā)展、面向車(chē)間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統。MES可以為用戶(hù)提供一個(gè)快速反應、有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務(wù)質(zhì)量。適用于不同行業(yè)(家電、汽車(chē)、半導體、通訊、IT、醫藥)，能夠對單一的大批量生產(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。

　　圖2 應用于系統中的ZigBee無(wú)線(xiàn)模塊ZM5168

　　在整個(gè)系統中，ZigBee模塊通過(guò)健壯的組網(wǎng)透傳協(xié)議，可構建多種型態(tài)的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，讓整個(gè)制造系統的各個(gè)布局進(jìn)行信息化組網(wǎng)，并可通過(guò)網(wǎng)關(guān)接入以太網(wǎng)，實(shí)現智能化管理，且在各種復雜的工廠(chǎng)環(huán)境成熟應用。

　　圖3 用戶(hù)MES硬件系統展會(huì )

　　目前德國主要工業(yè)領(lǐng)域中44%的企業(yè)已采用“工業(yè)4.0”相關(guān)的生產(chǎn)和技術(shù)模式。國內不斷有越來(lái)越多的制造企業(yè)、工廠(chǎng)向該方向進(jìn)軍，這充分說(shuō)明工業(yè)4.0已經(jīng)從一個(gè)概念變成了現實(shí)。

　　圖4 智能工廠(chǎng)模型

　　但我們知道，目前ZigBee很多采用類(lèi)似ZigBeePro、Home Automation、Smart Enengy，但在組網(wǎng)過(guò)程中均容易出現節點(diǎn)掉線(xiàn)現象，且通信效率較低、支持的節點(diǎn)數量少等，針對這些情況，周立功致遠電子專(zhuān)門(mén)針對對這些參數有較高要求的應用，開(kāi)發(fā)出了一套工業(yè)應用快速組網(wǎng)通訊協(xié)議——FastZigbee，該協(xié)議的主要特點(diǎn)是支持更多節點(diǎn)數量，攻克ZigBee節點(diǎn)掉線(xiàn)現象，使用方便、靈活，而且效率高，適合各種類(lèi)型的組網(wǎng)功能。同時(shí)實(shí)現零門(mén)檻的zigbee組網(wǎng)使用。

　　傳統zigbee協(xié)議：了解zigbee協(xié)議、基于第三方庫編程開(kāi)發(fā)、測試網(wǎng)絡(luò )健壯性及穩定性并反復調試、規劃應用網(wǎng)絡(luò )、啟動(dòng)等待組網(wǎng)、實(shí)現zigbee通訊;