設備智能化，不只是一場機器的變革升級
2020-11-19新聞
當前，全球制造業格局正在發生深刻變化，面對發展中國家的后起力量，歐美等發達國家先后出臺多項政策，瞄準高端制造領域及新興產業，以搶占國際產業競爭的制高點，爭奪和維護其在全球產業鏈的中高端位置。
尤其在2020年新冠疫情沖擊下，以美國為首的發達國家充分認識到制造業空心化對其經濟社會的巨大影響，更是采取各種措施促進制造業的回流。
而印度、東南亞等發展中國家，正是以更低的人力、資源成本成為制造業產業轉移的新陣地。
因此，中國制造業正面臨這發達國家蓄勢占優和新興經濟體追趕比拼的雙頭擠壓和雙重挑戰。要解決這一困境，智能制造技術成為我國制造業創新發展的主要抓手、主攻方向。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所和浙江省機器人與智能制造裝備技術重點實驗室的張馳博士認為，設備智能化作為智能制造技術的關鍵內核，正成為制造企業轉型升級的必經之路。如何從設備智能化著手，打通生產的各個環節，逐步向智能工廠、數字工廠方向過渡，是每家加入智能制造大洪流中的制造企業必須直面的課題。
真正的智能制造裝備需要具備以下功能：對裝備運行狀態和環境的實時感知、分析和處理；根據裝備運行狀態變化的自主規劃、決策和控制；對故障的自診斷和自修復；對自身性能主動分析和維護；裝備間的網絡集成和網絡協同。
而在傳統的工業生產設備中，機器只是從事某項特定生產任務，既不能感知自身的存在，更無法自適應外界環境的變化。同時由于廣泛存在的“啞巴設備”，設備之間處于互相割裂的狀態，數據孤島也因此成為眾多中小制造廠商工廠中的普遍現象。
對于廠商實現設備智能化而言，需要解決的第一個問題即是底層設備的數據化，即實現設備智能化的第一層“境界”，將生產過程通過數據鏈接為一個整體。對“啞巴設備”建立起一套底層數據的采集、分析和處理系統，包括加裝傳感器、使用邊緣計算技術等。
當前新開發的國產裝備基本已實現數控化，但大部分仍然處于設備智能化的第二重“境界”的起步期，即智能化的初級階段，部分設備具有故障診斷和自適應控制功能，但離加工工藝自編程、工藝數自學習等高層級智能化還有差距。
面對工業裝備進行智能化改造，高效科學的解決方案應該是：控制系統要開放，多個傳感器信號可以接入控制系統，能進行傳感信息分析，控制系統可以二次開發；智能化升級方面要先易后難；最后進行智能控制、故障預診和智能化維護。
設備智能化的第三重“境界”則是網絡化，基于工業物聯網，從設備出發，實現真正的萬物互聯互通。
由于中國制造業的特殊性，在設備智能化大趨勢下，設備數字化、智能化、網絡化升級之間并非“按部就班”，而是交叉進行，互相滲透與融合。
設備智能化是打通數字工廠、智能工廠的第一步，但其在諸多應用場景中仍無法有效實現，研華（中國）工業物聯網事業群產品經理王逸民認為，這其中存在三大難點亟待突破：第一是不同廠家之間的兼容問題，在一些大型設備或項目中需要接很多外設，有時設備集成商無法選擇所接設備的接口類型，導致控制方案復雜且穩定性降低；第二個則是需要一個開放且標準的生態體系，可以兼容更多軟件同時保證處理性能和編程方式的一致性；第三個則是越來越多的項目，既需要IT的數據處理能力，又需要OT穩定實時的高精度加工的功能，同時可能需要整合運動控制、機器視覺、機器人等功能。
研華工業物聯網事業群業務發展總監李國忠強調，研華智能設備制造事業部成立十幾年以來，依靠研華科技重要的PC-Based架構進行發展，在PC架構上自主發展了設備行業客戶最需要的運動控制、機器視覺與I/O數據采集,并有行業相關應用的豐富積累，產品線包括：運動控制卡、PAC控制器、一體化控制器、數據采集卡、視覺采集卡及工業相機…等，其中對SI客戶最重要的是運動控制及視覺的開發庫及二次開發軟件平臺，后期也結合了具體設備端監控Mi.APP及連接研華WISE-PaaS工業云平臺的功能,為設備自動化邁向設備智能化的路徑,鋪好了堅實的路基。
由3C電子自動化設備行業專家，跨足新能源汽車裝備行業，博眾精工科技股份有限公司啟動由自動化到數字化、智能化的升級轉型。下屬的智能工業研究中心總監劉和，從新能源智能裝備角度出發，指出目前設備智能化已成為終端用戶的迫切需求。在博眾新能源電機總裝數字化生產線中，已實現了生產過程全程監控、數據實時采集上傳、自動生產工業流程卡，其廣泛適用于商用車和乘用車電機裝配工藝。此外，在充換電運營管理整體解決方案中，除硬件智能化外，博眾還建立了一套完善的管理系統，提供7*24小時可靠的監控與運維保障，網絡全覆蓋，手機端也可進行業務查詢,提供客戶業主全價值鏈的自動化/數字化/智能化完整解決方案服務。
由販賣數控金屬加工設備進化到提供設備智能化運維加值服務的行業專家--江蘇亞威智能系統有限公司副總經理黎興寶表示，目前亞威股份在全國建立銷售服務網絡，及時解決客戶設備故障；但仍存在服務時效性低、服務效率不高、疑難問題難以解決等弊端，隨著物聯網以及設備智能化技術的不斷發展，客戶對設備健康保障服務提出了更高的要求。
基于研華WISE-PaaS 4.0平臺，亞威股份推出了機床遠程運維服務系統，旨在為客戶提供設備遠程診斷、維護、升級以及設備狀態信息網絡化推送的增值服務，功能涵蓋設備狀態在線監測、日常維護、故障預警、遠程診斷、在線報修、配件交易等。通過遠程運維技術的應用，企業服務效率提升35%，服務成本降低20%。同時在保證客戶機床高效率（平均效率提升約15%）運行的情況下，為客戶平均節省維修成本約3000元/臺/年。
在點膠機發展方向上，現代電子制造工藝的迭代和市場不斷強化的需求推動著點膠設備的發展。自動化點膠設備朝著高速高精度方向提升，專注點膠設備運動控制技術的研發，并融合設備的智能化控制。高速點膠機的行業技術巨頭--深圳市軸心自控技術有限公司電氣總監吳桂遠指出智能化不僅僅是點膠機的發展方向，也是整個電子制造設備領域，工廠自動化的發展趨勢。小細節上產品的點膠路徑優化和生成，大數據上做到設備點膠工藝的信息化，例如MES系統的建設。針對設備越來越多地要求具有遠程故障監測和診斷功能。
事實上，在廠商設備智能化升級轉型過程中，始終有一系列的問題將企業攔在半路上，例如企業該如何推進數字化、智能化、網絡化，從哪個節點開始入手，在ROI敏感的前提下如何選擇優先部分進行，這些問題企業一旦跨過了就能享受設備智能化的紅利，跨不過則倒在了前進的路上。
為幫助企業建立一套行之有效的設備智能化升級“方法論”，研華攜手中科院寧波材料所所屬先進制造技術研究所、博眾精工、亞威股份、軸心自控等企業及單位于12月3日舉行智能裝備聯網產業線上論壇，立足設備智能化大趨勢，串點成線、由線及面，從底層設備的智能化改造到柔性產線升級而后擴大到整個智能工廠的建設，詳細分析設備智能化升級的關鍵與挑戰。
