隨著工業(yè)云、物聯(lián)網(wǎng)、AI及虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，幾乎癱瘓的制造業(yè)開(kāi)始走上探索復(fù)興之路，而工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧工廠及中國(guó)制造2025等概念的火爆，更是不斷牽引著中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型。
　　最近幾年，中國(guó)制造業(yè)進(jìn)入艱難的爬坡階段，特別是曾經(jīng)輝煌無(wú)比的電子制造業(yè)更是遭受重挫，那么目前中國(guó)制造業(yè)奔赴的工業(yè)4.0方向是什么?誰(shuí)才是智能工廠的技術(shù)擔(dān)當(dāng)?

　　需求顛覆 柔性化生產(chǎn)成大勢(shì)
　　通俗的來(lái)說(shuō)，無(wú)論是傳統(tǒng)的制造還是智能制造，其實(shí)都是服務(wù)，目的就是為了滿足市場(chǎng)用戶的需求，而目前電子制造業(yè)市場(chǎng)需求發(fā)生顛覆性的變化，隨著科技技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的功能和質(zhì)量要求越來(lái)越高，導(dǎo)致產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，因此，多品種、中小批量定制化生產(chǎn)已成為市場(chǎng)需求主流，而可以支持這種需求的高度柔性化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，毋庸置疑，柔化性、智能化生產(chǎn)已經(jīng)成為未來(lái)智慧工廠的大趨勢(shì)。
　　相比其他行業(yè)，電子制造業(yè)的自動(dòng)化程度普遍非常高，自動(dòng)化的應(yīng)用也曾讓電子制造業(yè)大大滿足了過(guò)去單品種、大批量生產(chǎn)的需求，但是，這種單純的高大上的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足目前小批量、個(gè)性化的市場(chǎng)需求，傳統(tǒng)制造業(yè)大批量生產(chǎn)模式受到挑戰(zhàn)，而無(wú)論是智慧工廠還是工業(yè)4.0都強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化與信息化融合是其核心，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)是其目的，因此，傳統(tǒng)電子制造企業(yè)必須探索工業(yè)4.0之路，使制造工廠向智慧工廠轉(zhuǎn)型，突破傳統(tǒng)技術(shù)的瓶頸，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，如此才不會(huì)在智能制造大洪流下被擊退!
　　中國(guó)科技自動(dòng)化聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)王健表示，智慧工廠的核心競(jìng)爭(zhēng)力是圍繞數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)及決策指導(dǎo)的鏈條展開(kāi)，具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)感測(cè)技術(shù)收集車間機(jī)器設(shè)備的數(shù)據(jù)，利用運(yùn)算處理技術(shù)形成信息，然后經(jīng)過(guò)邏輯、推測(cè)及判斷形成有價(jià)值的知識(shí)，最后為管理層提供決策參考依據(jù)，在這個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)品的全生命周期與企業(yè)價(jià)值鏈相集成，從而使自動(dòng)化與信息化深度融合，助力工廠實(shí)現(xiàn)隨時(shí)根據(jù)市場(chǎng)需求變化來(lái)進(jìn)行柔性化生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)而降低了運(yùn)營(yíng)成本，提升了生產(chǎn)力及企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
　　智能控制加速工廠橫＋縱集成
　　德國(guó)倡議“工業(yè)4.0”的目的是通過(guò)通信和智能控制提高制造業(yè)的靈活性、效率和可持續(xù)性，以加強(qiáng)德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，自動(dòng)化與信息化融合是工業(yè)4.0的核心，基于PC的控制技術(shù)為兩化融合提供理想的控制技術(shù)架構(gòu)，不但可以整合控制層，而且還可以融合上層企業(yè)軟件層，可見(jiàn)，在工業(yè)4.0的探索上，智能控制技術(shù)是扮演擔(dān)當(dāng)重任的最基礎(chǔ)角色。德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司行業(yè)經(jīng)理王濤認(rèn)為，高效率、模塊化、靈活可變及開(kāi)放性的且基于PC的控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的必備條件，也可以說(shuō)是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化世界的互聯(lián)架構(gòu)。可以為工廠提供安全可靠的橫向和縱向通訊，這正是現(xiàn)代智慧工廠用戶所需要整合的資源。倍福總裁HansBeckhoff表示，在基于PC的自動(dòng)化控制技術(shù)基礎(chǔ)上，工廠用戶可以同時(shí)擁有裝有操作系統(tǒng)以及加載EtherCAT的I/O系統(tǒng)用作高速通訊的中央以及本地控制器，它支持所有通訊協(xié)議，將IT領(lǐng)域、因特網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完善融合在一起。據(jù)HansBeckhoff所述，自動(dòng)化技術(shù)和信息化融合是物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0項(xiàng)目的理想溫床，基于PC的控制技術(shù)也是云通訊的最佳平臺(tái)，因?yàn)檫@種通訊是PC技術(shù)的“自然棲息”的一部分。

　　從工廠各層通訊角度上來(lái)講，智能工廠架構(gòu)可以以金字塔來(lái)劃分，從底層到頂層分別為FactoryFloor、PLCS、SCADA/HMI、MES、ERP及云端。縱向互聯(lián)是指SCADA/MES/ERP與PLC之間，即是到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特定數(shù)據(jù)的一致訪問(wèn);橫向互聯(lián)是指PLC與PLC之間數(shù)據(jù)交換的一致訪問(wèn);I/O層互聯(lián)是指PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線之間即是到車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特定數(shù)據(jù)的一致訪問(wèn);云層是指PLC與云之間，為記錄數(shù)據(jù)到云的一致性訪問(wèn)。
　　其中，I/O層的通訊互聯(lián)是所有層中最關(guān)鍵的一環(huán)，PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線之間的數(shù)據(jù)通訊的趨勢(shì)從傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線到工業(yè)以太網(wǎng)，作為目前運(yùn)行速度最快的開(kāi)放式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，EtherCAT這兩年呈現(xiàn)出爆增長(zhǎng)趨勢(shì)，而且受到眾多自動(dòng)化廠商和用戶群的認(rèn)可，EtherCAT技術(shù)優(yōu)勢(shì)是具備高度的開(kāi)放性，而且同時(shí)具有工業(yè)以太網(wǎng)特性、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模幾乎無(wú)限、同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種控制方式、使得系統(tǒng)擴(kuò)展更容易和彈性、實(shí)時(shí)同步性及可以無(wú)縫集成傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，據(jù)王濤透露，日本豐田曾宣布其全球新廠將采用EtherCAT技術(shù)，可見(jiàn)EtherCAT技術(shù)是未來(lái)的趨勢(shì)。
　　隨著PC作為公認(rèn)的技術(shù)平臺(tái)，加上自動(dòng)化設(shè)備規(guī)范(ADS)、EtherCAT自動(dòng)化協(xié)議(EAP)和OPC統(tǒng)一架構(gòu)(OPCUA)，Beckhoff擁有了用戶在實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0所要求的縱向和橫向整合所需的所有資源。基于PC的控制技術(shù)可以集成測(cè)量技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，甚至能夠監(jiān)測(cè)復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)。從而幫助工廠能夠建立更可靠和更節(jié)能的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。同時(shí)也將需要新的、直觀的操作界面，使得人類能夠更加輕松地完成他們的日常工作并能夠與智能設(shè)備進(jìn)行更有效的互動(dòng)。
　　總結(jié)的說(shuō)，基于PC的控制技術(shù)可以對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期進(jìn)行自動(dòng)化改造，包括將它們集成到ERP系統(tǒng)中。通過(guò)提供跨所有層的持續(xù)通訊的方式實(shí)現(xiàn)智能化的生產(chǎn)環(huán)境。并且開(kāi)放的基于PC的控制技術(shù)對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的落地有著關(guān)鍵的促進(jìn)作用，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)意味著產(chǎn)品以及系統(tǒng)及其模塊間可以相互通信。這正是開(kāi)放式控制技術(shù)的用武之地，它允許開(kāi)發(fā)人員將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有智能運(yùn)行和通信的能力。據(jù)倍福方面表示，TwinCATIoT軟件與嵌入式控制器或工業(yè)PC相結(jié)合成為物聯(lián)網(wǎng)控制器，無(wú)以無(wú)縫連接專用于物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)器互聯(lián)網(wǎng)，TwinCATIoT使倍福控制器可以輕松、安全且快速與云服務(wù)器通訊。
　　云端大數(shù)據(jù)讓設(shè)備層透明可控
　　工業(yè)4.0旨在提高生產(chǎn)效率，而若要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要以目標(biāo)為導(dǎo)向來(lái)分析設(shè)備數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這樣可以快速帶來(lái)有價(jià)值效益。通過(guò)對(duì)工廠大量數(shù)據(jù)的采集和分析，不但可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)潛在的機(jī)器故障，而且還可以實(shí)時(shí)掌控生產(chǎn)過(guò)程，從而幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)能耗的優(yōu)化和效率的提升，可以說(shuō)，大數(shù)據(jù)是一切智能制造的基礎(chǔ)，但是，在現(xiàn)實(shí)中，很多中國(guó)企業(yè)在談到大數(shù)據(jù)時(shí)，往往都忽略了來(lái)自最底層的設(shè)備所隱藏的數(shù)據(jù)。
　　通過(guò)諸如大數(shù)據(jù)、模式識(shí)別、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電子監(jiān)控等應(yīng)用程序可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)控制任務(wù)的擴(kuò)展，從而不斷提高生產(chǎn)效率。研華科技工業(yè)自動(dòng)事業(yè)群資深協(xié)助理黃怡家說(shuō)，“實(shí)現(xiàn)設(shè)備層、控制層到企業(yè)層的無(wú)縫信息鏈接是打造工業(yè)4.0智能制造工廠架構(gòu)的重要的一步。”通過(guò)EtherCAT可以實(shí)現(xiàn)與控制層的接入，將底層設(shè)備的數(shù)據(jù)信息傳到云端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)底層設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，這不管對(duì)于維護(hù)人員、還是設(shè)計(jì)人員來(lái)講，都讓工作變得更快捷，我們說(shuō)的智能工廠，其實(shí)就是讓以前看不到的底層信息，傳到控制層和企業(yè)層，而傳統(tǒng)的采用模擬信號(hào)控制設(shè)備是無(wú)法在遠(yuǎn)端采集到實(shí)時(shí)信息的。通過(guò)控制技術(shù)生成的完整過(guò)程映射，用戶能夠輕松評(píng)估各個(gè)機(jī)器和系統(tǒng)，進(jìn)而可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到潛在的機(jī)器故障。
　　另外，通過(guò)人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)及虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)手段，對(duì)工業(yè)云服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，進(jìn)而可以制定出更完善的工業(yè)4.0解決方案，包括提前預(yù)警機(jī)器故障、實(shí)時(shí)掌控生產(chǎn)線上物料消耗情況、供應(yīng)鏈及市場(chǎng)需求變化情況，幫助工廠運(yùn)營(yíng)決策者更好的完善工業(yè)4.0解決方案，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)制造，以此達(dá)到更好的優(yōu)化電子制造企業(yè)的生產(chǎn)效率及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的把控。