如果優(yōu)化制造業(yè)生產力因為信息流不充分而花費太多時間和努力，也許是時候采用工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網（IIoT）的先進工具，讓你的工廠變得更加智能了。
選擇性價比更高的自動化方案
工廠自動化提升了生產力，不過正如很多傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)那樣，工廠自動化應用的不好，也有可能阻礙工業(yè)通訊，特別是當在很多傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)中通過設備到設備連接實現(xiàn)網絡化的時候。
發(fā)源于歐洲的、目的是激勵更大的制造業(yè)生產力的“工業(yè)4.0”，旨在幫助促進更加智能、更加有競爭力的工廠，其手段是從設備獲取實時數(shù)據并將其轉變?yōu)榭梢杂脕慝@取市場份額以及利潤率更高的信息。
要實現(xiàn)這個水平的生產力，哪種自動化方式的性價比才是最高的？制造商們必須能夠適應提供大量的個性化產品并且利用其供應鏈以快速的節(jié)奏實現(xiàn)，否則其競爭對手就會做到。隨著事情進展加快，常常會有擔心被淘汰的焦慮。
“制造商們需要快速適應以學會如何為明天的消費者服務。” Beckhoff自動化有限公司北美地區(qū)運營董事長Aurelio Banda說道。他認為工業(yè)4.0的制造業(yè)連接性與今天大多數(shù)人對物聯(lián)網（IoT）的印象是類似的。
建立一個統(tǒng)一的連接標準
OPC基金會的統(tǒng)一架構(OPC-UA)架構是保證工廠現(xiàn)場橫向連接的一種方式，同樣上升到整個企業(yè)以及外部整個供應鏈?？蛻粝胍獜牟煌闹圃焐棠抢镔徺I機器，并在沒有復雜網關或只能選用一個供貨商來裝備整個工廠的限制情況下讓這些機器互相通訊。
“沒有一家制造商能做到全部，”Banda說道，“因此制造商的產品必須能夠與其他品牌的系統(tǒng)相連，這些要求往往是供應商們不樂于實現(xiàn)的。為什么不嘗試在整個工廠里執(zhí)行一個標準的通訊方式？例如使用OPC UA?”
智能工廠的實現(xiàn)
制造商需要考慮如何才能實現(xiàn)更高效的智能工廠。Banda給出了三個建議。
1.提高效率，這意味著更短的產品投產時間，更復雜的產品，更頻繁的物料更換，更快的發(fā)貨，更多包裝和分銷的不同組合，更好的變化預測、供應鏈管理和產品跟蹤。
2.提高機器運轉時間，減少人工成本，節(jié)省或合并使用工廠現(xiàn)場空間，增大生產能力并使用更少的資金。
3.減少廢料、垃圾和能源消耗；簡而言之，停止浪費錢財。
將這些付諸實施會帶來更大的靈活度和更高的效率以及更低的成本。全球化生產為制造商適應有利潤地、快速地和始終一致地完成需求提出了更大的挑戰(zhàn)。“以前，管理層很難對全球多個工廠生產狀態(tài)的實時監(jiān)控和管理?，F(xiàn)在，我們可以通過先進的工業(yè)通訊和自動化軟件，輕松地實現(xiàn)對全球各地工廠實時信息的掌控。在這一點上，工業(yè)物聯(lián)網與工業(yè)4.0的方法都是一致的：以統(tǒng)一的方式獲取數(shù)據。”Banda解釋道。
更靈活的未來制造業(yè)
未來的制造業(yè)將會出現(xiàn)更靈活的制造生產線以及更快、更加精密、更加智能和高效的機器，為與企業(yè)資源計劃（ERP）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）這些IT世界提供更緊密的連接。實現(xiàn)這些目標所需要的工具包括智能化設備和系統(tǒng)以及分析工具。連接這些設備的物聯(lián)網不僅提供數(shù)據而且還會分析。用戶希望工具可以讓其體驗更簡單更容易。成為用戶認同的一部分通常是一個自然而然的漸進過程。
工業(yè)4.0推動了第四代的工業(yè)革命。工業(yè)1.0是第一次工業(yè)革命，是由蒸汽機的廣泛應用推動的。工業(yè)2.0包括通過使用傳送皮帶所帶動的大規(guī)模生產。工業(yè)3.0隨著電子和IT的應用而開啟的，使用計算機、數(shù)字控制以及可編程邏輯控制器(PLC)所進行的自動化生產。
作為下一步，工業(yè)4.0整合了“虛擬-現(xiàn)實”的生產系統(tǒng)。用戶決定制造商何時以及如何生產他們想要的產品。信息和通訊技術以及智能自動化開啟了嵌入式生產系統(tǒng)和流程的整合，創(chuàng)造了智能的、面向對象的網絡連接，從集中的模型轉換到分散的模型，并通過使用模型和智能軟件演化到“虛擬-現(xiàn)實”的設計和仿真。工業(yè)4.0下的生產制造將能采用供應鏈提供的用戶數(shù)據來創(chuàng)造生產信息，從而讓制造商制定更加明智的決策。
工業(yè)4.0工作組在2013年4月曾指出實施工業(yè)4.0所面臨的最大的挑戰(zhàn)，從難到易的順序依次是：標準化，流程/工作架構，產品可用性，新商業(yè)模型，安全，專業(yè)人才短缺，研究，培訓和連續(xù)職業(yè)發(fā)展以及管理框架。
Banda指出那些幫助實施工業(yè)4.0的工具包括：更好的橫向及縱向通訊、發(fā)現(xiàn)服務、縱向及橫向建模信息、可擴展性、操作系統(tǒng)及不受語言限制、安全授權、電子簽名、加密以及標準的使用。OPC UA和開放數(shù)據交換協(xié)議與基于PC的控制一樣，能夠為工業(yè)4.0的實施提供幫助。例如，Beckhoff自動化的可編程自動化控制器集成了多種強大的自動化功能和靈活連接性于一體的智能工業(yè)PC，其中包括OPC UA。
嚴格控制，更多節(jié)省
Banda舉了幾個通過先進技術實現(xiàn)效率提升和成本降低的例子。比如，Husky公司的注模塑料容器通過采用基于PC的技術實現(xiàn)了成本節(jié)?。好考芰喜考昧蠝p少10%，每年節(jié)省的物料成本超過182,000美元。部件重量的差異會控制在0.3%以內。
在另外一個應用案例中，Matrix 包裝機械公司重新設計了連續(xù)運動、縱向排列、填充以及密封機器，從而提供更緊密的數(shù)據連接且有能力隨著產品變化而變化各種變量。EtherCAT(一種工業(yè)以太網協(xié)議)被用于伺服機構、單電纜電機以及輸入/輸出設備上，減小電纜尺寸、增加運行時間20%到30%、減少浪費15%、以及減少建筑成本將近50%。擁有了更大的靈活性以及更簡單的通訊，產品的切換時間也縮短了。
Elster公司使用了滿足OPC UA標準的“控制器到SAP ERP”系統(tǒng)通訊來實現(xiàn)工廠現(xiàn)場設備與企業(yè)其他部分和供應鏈的更好的連接。傳感器數(shù)據上傳到控制器和云用于保障監(jiān)控和分析，并將信息發(fā)送給數(shù)據庫。
Banda引用該公司創(chuàng)始者Hans Beckhoff的話解釋道，工程師有一種社會責任，那就是通過顯著提高產品制造的效率來提高制造業(yè)效率；其挑戰(zhàn)是要更加智能的控制機器。
德國的機柜生產商Nobilia必須要適應大規(guī)模個性化制造來滿足不斷增長的市場需求。Nobilia的智能機器可以互相之間、與智能單元和訂單工具進行通訊，使得流程將原材料根據需要移動到供應鏈中來。面向對象的機器可以通過基于機柜訂單的“收據”實現(xiàn)互動操作。
未來的工廠會進一步實現(xiàn)橫向和縱向連接，以更加經濟有效的方式使用機器層面的控制器驅動數(shù)據，使用人機界面進行分析、趨勢統(tǒng)計和報警，將信息與其他區(qū)域進行交換，這是對可以更加積極的響應客戶需求的智能工廠的要求。工業(yè)4.0促進了使用先進自動化工程設計的制造工業(yè)的進一步革新，它提高了橫向和縱向的集成以及產品整個生命周期內的整體設計。（作者：Mark T. Hoske）
關注本刊微信訂閱號