2016年,整體中國伺服/運動控制行業(yè)的發(fā)展取得了長足的進步,部分規(guī)模化企業(yè)的年增長率均在10%以上,無論是傳統(tǒng)的紡織、印刷、包裝行業(yè)、還是數(shù)控、3C電子、鋰電池、機器人等領域,對伺服/運動控制產品都保持著旺盛的需求量。與此同時,伴隨著制造業(yè)對于“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”等戰(zhàn)略規(guī)劃更為清晰和理性的認識,回歸實際需求面,企業(yè)現(xiàn)在更為看重的是新技術所能切實帶來的效益,即如何在小批量生產中提高產品質量、降低生產成本(能耗與維護等)、縮短機器和產品的研發(fā)與生產周期等等。毋庸置疑的是,這些市場需求的變化,正引導著伺服/運動控制行業(yè)沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、信息化的軌跡向前發(fā)展,在新一輪工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設大潮下,僅靠單一產品已無法贏得競爭,需要進行產品集成,形成系統(tǒng)解決方案來獲得更大的市場生存空間。
高速實時工業(yè)以太網(wǎng)應用興起
在“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的推動下,中國制造業(yè)正向價值更高端的產業(yè)鏈延伸,裝備制造業(yè)加速朝著自動化、數(shù)控化、智能化、網(wǎng)絡化的方向演進,這也為運動控制行業(yè)提供了十分廣闊的市場空間。為了適應當前工業(yè)制造領域對于工件尺寸、設備位移、速度控制等指標越來越高的精度要求,通過PLC(可編程控制器)控制伺服電機組建網(wǎng)絡化、高效易用的機電一體化平臺,已逐漸成為行業(yè)領先企業(yè)的共識。
運動控制行業(yè)的網(wǎng)絡化趨勢主要表現(xiàn)為:以設備現(xiàn)場的集中控制、信息互聯(lián)來構建自動化產線的基礎,其中,分布式現(xiàn)場總線作為應用于生產現(xiàn)場、現(xiàn)場設備之間、設備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節(jié)點通信的數(shù)字技術顯得尤為重要,建立網(wǎng)絡型伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的必要途徑之一;并且在一些高端應用場合中,強調高速、實時性的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)逐漸開始得到采用。
但另一方面,網(wǎng)絡化應用也帶來了互聯(lián)互通的問題,如何定義互聯(lián)標準;以及在自動化與信息化融合的過程中,如何促進“兩化”的有效銜接,進而搭建起整體智慧工廠管理的數(shù)據(jù)采集、分析和利用平臺,最終實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設目標,這些都是值得積極探索的方向。
為此,目前一些業(yè)界領先企業(yè)已陸續(xù)開發(fā)出支持運動控制實時應用的工業(yè)以太網(wǎng)標準協(xié)議,并且針對機械制造商大力推動自動化開發(fā)軟件的應用,以滿足生產個性化、定制化的需求。同時,將過程自動化、工廠自動化和基礎設施自動化集與一體的平臺系統(tǒng)是另一個開發(fā)重點,該平臺應支持各種總線協(xié)議、物理I/O、包括在/離線狀態(tài)分析、預防性維護及長期數(shù)據(jù)歸檔等基本功能,同時采用廣泛使用的通訊協(xié)議(如AMPQ、MQTT和OPCUA)交換過程數(shù)據(jù),為共有云和本地私有云提供豐富的應用功能。
工業(yè)互聯(lián)的目標是為信息化、自動化提供一個無縫銜接的數(shù)據(jù)交互接口或平臺。
打通工業(yè)互聯(lián)的任督二脈
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為制造業(yè)發(fā)展的大勢所趨,目標是將智能部件與控制器相連接,同時通過單元層還能與控制層及企業(yè)層連接,真正打通工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的任督二脈。在這一前提下,設備的聯(lián)網(wǎng)功能、通訊兼容性已成為用戶關注的焦點,如何能夠解決不同品牌之間或同一品牌內部產品與系統(tǒng)的通訊兼容問題,以幫助設備生產商實現(xiàn)通訊接口的快速升級,是當前眾多業(yè)界廠商的技術開發(fā)重點之一。
德國赫優(yōu)訊自動化有限公司中國區(qū)銷售總監(jiān)鄒玉鞋表示,中國制造業(yè)正處于工業(yè)化與信息化“兩化”融合的過程中,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將引領下一代工業(yè)革命,其中通訊技術是基礎中的基礎,即通過升級現(xiàn)場設備、傳感器、執(zhí)行器等,使其都具有通訊功能,從而達到大連接、大聯(lián)合,真正實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設目標。赫優(yōu)訊的核心競爭力在于擁有支持各種主流現(xiàn)場總線和實時以太網(wǎng)、自主知識產品的ASIC芯片技術,以及為現(xiàn)代工廠的自動化產品和生產設備提供工業(yè)通訊和云通訊解決方案,產品系列涵蓋PC板卡、網(wǎng)關、OEM嵌入式通訊模塊、網(wǎng)絡控制器netX等等,廣泛應用于各種自動化設備和控制系統(tǒng)以及云服務器之間。
而對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0或者“中國制造2025”的遠景目標和未來方向,鄒玉鞋認為,未來工業(yè)云通訊需要從兩個方向去努力:一是現(xiàn)場控制系統(tǒng)與云端的連接;二是現(xiàn)場底層設備與云端的直接連接。其中,不僅需要打通循環(huán)IO數(shù)據(jù)的云通訊,而且還需要能夠直接監(jiān)控所有設備提供的非循環(huán)數(shù)據(jù),如診斷數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、生命周期信息數(shù)據(jù)等等,此類信息將是企業(yè)開展更深層次服務和商業(yè)模型的基礎。
針對上述方向,德國赫優(yōu)訊同時發(fā)布了面向OEM客戶、設備廠商的嵌入式集成解決方案——netICIOT云通訊模塊,以及面向系統(tǒng)集成的項目應用型解決方案——netIOT工業(yè)云網(wǎng)關。這兩種解決方案不僅集成了云端連接方式OPCUA和MQTT,并且還預留了安全通訊的未來擴展需求,可實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場底層設備與控制系統(tǒng)和云端的無縫連接,真正實現(xiàn)了OT技術與IT技術的緊密融合。
德國赫優(yōu)訊自動化有限公司中國區(qū)銷售總監(jiān)鄒玉鞋
產品的應用價值成為關注焦點
運動控制市場的應用需求正發(fā)生著翻天覆地的變化,過去,用戶在采購過程中往往只是看重產品某幾項單一的性能指標;而如今,伴隨著智能制造的興起,帶動了市場對產線與設備的高度自動化需求大幅提升,同時,少量多樣化的生產模式使得大量客制化和彈性化制造需求上升,并且市場對產品“量穩(wěn)質優(yōu)”的要求也促使生產設備的升級與制造能力的優(yōu)化進一步加速。為此,越來越多的行業(yè)用戶更為強調的是:如何利用先進的運動控制系統(tǒng),為自己的生產運營帶來更高的經(jīng)濟效益——這使得產品在整體技術解決方案中的應用價值成為關注的焦點。
中達電通股份有限公司機電事業(yè)部運動控制產品開發(fā)處產品總監(jiān)李文建詳細分析道:“這些發(fā)展趨勢對應到運動控制市場上,則表現(xiàn)為用戶對于加工精度、單位時間生產效率、快速安裝、空間利用率、少量多樣彈性化生產、快速診斷維修功能、節(jié)能、安全等性能更為敏感;要求伺服產品應具備更小型化、高響應度、高分辨率、高電機轉速等特點,并帶有自動調整功能、功能安全(STO)特性、系統(tǒng)診斷功能等,進一步提升產品的差異化附加值。”
為了準確掌握不同細分市場的應用需求,臺達特別針對機床、電子/半導體/機器人、包裝/印刷/紡織等具體使用環(huán)境,在伺服產品的速度、速度穩(wěn)定性、精度、自調適能力、響應度等性能方面做了深入、細致的調查研究,與用戶攜手創(chuàng)造產品的差異化價值,切實開發(fā)出真正滿足不同行業(yè)需求的產品和技術方案,協(xié)助用戶提高設備的市場競爭力。
以臺達2016年重點推出的高性能運動控制型交流伺服系統(tǒng)ASDA-A3系列為例,ASDA-A3系列速度響應頻率達3.1kHz,搭載24-bit高分辨率絕對式編碼器,電機最高轉速可達6000r/min,同時過載扭矩提升到350%,產能大幅提升。系統(tǒng)內建進階自動增益調適與系統(tǒng)分析接口,并加入了全新擺振抑制與系統(tǒng)建模功能以及MontionInside功能;還具備回生能量的再利用能力和支持STO安全功能。此外,驅動器面寬較ASDA-A2系列縮小20%,配套馬達也較ASDA-A2系列縮短20%,體積更加精巧,可廣泛應用于高速、高精、高穩(wěn)定度的應用場合,如機床、電子、半導體、機器人、包裝、印刷、紡織等行業(yè)。
中達電通股份有限公司機電事業(yè)部運動控制產品開發(fā)處產品總監(jiān)李文建
IOT系統(tǒng)解決方案商地位凸顯
實際上,目前要幫助制造企業(yè)真正實施工廠智能化系統(tǒng)的建設和改造,困難仍然不小。首先,要面對來自不同技術領域的多個供應商,例如工業(yè)控制、現(xiàn)場總線、互聯(lián)網(wǎng)、通訊、數(shù)據(jù)庫、服務器、軟件等,這對于建設單位的技術水平和管理能力都有較高的要求。其次,當前多數(shù)工業(yè)網(wǎng)絡都是通過設備控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接的,這讓大規(guī)模工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的難度和門檻抬高了不少。此外,工業(yè)IoT系統(tǒng)需要經(jīng)由本地總線、交換機、控制器和網(wǎng)關等多個步驟才能實現(xiàn)現(xiàn)場與云端的數(shù)據(jù)連接,涉及的軟硬件等中間環(huán)節(jié)繁多,往往造成維護運營成本偏高。
為了滿足企業(yè)用戶對簡單易用、應用體驗良好的IoT解決方案實施需求,一站式自動化系統(tǒng)集成服務應運而生,那些不僅能夠提供從現(xiàn)場到云端的一整套IoT軟硬件產品組件,同時還能提供基于標準平臺、TurnKey式完整解決方案的工業(yè)IoT系統(tǒng)集成商陸續(xù)涌現(xiàn)出來。
宜科(天津)電子有限公司就是目前一家具有代表性的智能制造解決方案供應商,針對現(xiàn)階段國內制造型企業(yè)的特點,宜科倡導的是在管理層構建基于云平臺的整體服務架構,在系統(tǒng)層搭建以MES為核心的軟件處理系統(tǒng),并利用具有移動通訊功能的智能硬件和無線遠程監(jiān)控模塊,建立起設備與處理系統(tǒng)之間的連接,完成自上而下的智慧工廠整體解決方案,尤其是強化信息的透明化,形成一體化的工廠數(shù)據(jù)分析平臺。
宜科總經(jīng)理張鑫表示:“智慧工廠建設應從頂層設計入手,以生產過程的信息化落地。實施智能制造時,做到信息透明很重要,因為信息透明本身就會帶來生產效率的大幅提升(包括設備和人工工位),在此基礎上,企業(yè)還可以進一步籌劃升級,從而帶來更大幅度的效率提升,最終走向智能化。在這個過程中,要特別注意把設備、物料/產品和人都管理起來,使所有生產要素實現(xiàn)全透明以及可追溯。”據(jù)介紹,在宜科近期參與建設的一汽大眾佛山工廠智慧工廠項目中,運用其全流程目視化解決方案幫助汽車制造廠商實施從沖壓車間、焊裝車間、涂裝車間到總裝車間的全廠級制造執(zhí)行系統(tǒng),將各個車間的內部數(shù)據(jù)整合起來,連通各個車間的數(shù)據(jù)孤島,并與SAP數(shù)據(jù)作交換,從而實現(xiàn)對工廠生產全流程的數(shù)據(jù)化管理。
宜科(天津)電子有限公司總經(jīng)理張鑫
以“IoT+信息化+自動化”為發(fā)展戰(zhàn)略,宜科推出的基于云端的IoT智慧工廠解決方案。