• 实现智慧工厂的三项热门技术

    栏目:行业新闻 发布时间:2012-01-25
    智慧工厂的发展,其实与工业自动化的趋势息息相关,根据经济部工业局统计,自动化设备、自动化产品与自动化规划服务业,2011年三者合计产值已达到8,650 亿元,显示在科技日新月异和产品制造复杂性的趋势下,如何有效的智慧化管理自动化设备,确实已经成为未来产业发展的重点之一。
    但从自动化到智慧化,要走的路其实相当长,自动化多半可以让工业制造流程达到效率面的要求,但如果要随时因应市场需求、弹性调整产能、促进空间有效利用,以及有效降低生产成本等智慧面的需求,就不能光靠自动化技术就能解决。
    无线感测器将是未来实现智慧工厂的重要利器。
    智慧感测是基本构成要素
    但如果要让制造流程有智慧判断的能力,仪器、仪表、感测器等控制系统的基本构成要素,仍是关注焦点。目前仪器仪表的智慧化,主要是以微处理器和人工智慧技术的发展与应用为主,包括运用神经网路、遗传演算法、进化计算、混沌控制等智慧技术,使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。
    如专家控制系统(expert control system;ECS)就是一种而具有大量的专门知识与经验的程式系统。它运用人工智慧技术和电脑技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。
    此外,??榭刂破?FC-Fuzzy Controller),也称??槁呒刂破?FLC-Fuzzy Logic Controller),也是智慧工厂相关技术的关注焦点。由于??榭刂萍际蹙哂写聿蝗范ㄐ?、不精确性和??樽恃兜哪芰?,对无法建造数学模型的被控过程,能进行有效的控制,能解决一些用常规控制方法不能解决的问题,也让??榭刂圃诠ひ悼刂屏煊虻玫搅斯惴旱挠τ?。
    控制系统网络化
    随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多,透过云端架构部署控制系统,无疑已是当今最重要的趋势之一。
    在工业自动化领域,随着应用和服务向云端运算转移,资料和运算位置的主要模式都已经被改变了,由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如随着嵌入式产品和许多工业自动化领域的典型IT元件,如制造执行系统(manufacturing execution systems;MES)以及生产计划系统(production planning systems;PPS)的智慧化,以及连线程度日渐提高,云端运算将可提供更完整的系统和服务,生产设备将不再是过去单一而独立的个体。但将孤立的嵌入式设备接入工厂制造流程,甚至是云端,其实具有高度的颠覆性,必定会对工厂制造流程产生重大的影响。一旦完成连线,一切的制造规则都可能会改变。
    包括体系结构、控制方法以及人机协作方法等,都会因为控制系统网络化,而产生变化,如控制与通信的耦合、时间延迟、资讯调度方法、分散式控制方式与故障诊断等,都使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和演算法,都需要不断地创新。
    此外,由于影像、语音信号等大资料量、高速率传输对网络频宽的要求,对控制系统网络化,更构成严厉的挑战。因为工业生产流程不容许一点点差错,网路传递的封包资讯不能有一点点漏失,而且网络上传递的资讯非常多样化,哪些资料应该先传(如设备故障讯息),哪些资料可以晚点传(如电子邮件),都要靠控制系统的智慧能力,进行适当的判断才能得以实现。
    工业通信无线化
    工业通信无线化也是当前智慧工厂探讨比较热烈的问题。根据专家分析,到2013年,全球工厂自动化中的无线通讯系统应用,将每年增加约40%。随着无线技术日益普及,各家供应商正在提供一系列软硬体技术,协助在产品中增加通信功能。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。
    然而,在增加无线连网功能时,晶片及相关软体的选择极具挑战性,包括优化性能、功耗、成本和规模,都必须加以考虑,更重要的是,由于工厂需求不像消费市场一样的标准化,必须因应生产需求,有更多弹性的选择,最热门的技术未必是最好的通信标准和客户需要的技术。
    此外,无线技术虽然在佈建便利性方面,对比有线显然有相当的优势,但无线技术目前的完善、可靠性、确定性与即时性、相容性等还有待加强。因此,工业无线技术的定位,目前仍应是传统有线技术的延伸,多数仪表以及自动化产品虽会嵌入无线传输的功能,但要捨弃有线技术,目前还言之过早。
    转载自中国工控网(http://www.gongkong.com)


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