1788年，詹姆斯·瓦特采用了離心式“飛球”調速器設計，這是一種用于控制發(fā)動(dòng)機轉速的反饋閥，可顯著(zhù)增強蒸汽機的自我調節能力。瓦特的創(chuàng )新確保了工作穩定性和安全性，推動(dòng)了蒸汽機普及使用。正是機器自我調節的能力最終背書(shū)了發(fā)動(dòng)機技術(shù)，助力第一次工業(yè)革命的生產(chǎn)率大幅提高。如今，工業(yè)4.0和智能制造“網(wǎng)絡(luò )物理系統”接力這一發(fā)展勢頭，在工廠(chǎng)機器和系統中引入了新的自主校正反饋模式。
圖1：© Arne9001 | Dreamstime.com - 制造廠(chǎng)工人正在操控機器控制面板 嵌入式信息處理、干擾感知、測量和智能網(wǎng)絡(luò )連接技術(shù)的進(jìn)步正在推動(dòng)從基本的自我調節系統轉向日益靈活、適應性強、自我感知的機器。這類(lèi)機器自主運用有關(guān)自身運行、狀態(tài)和環(huán)境的信息監控和控制物理過(guò)程，并且通常是實(shí)時(shí)的，這樣就可以在本地和整個(gè)工廠(chǎng)范圍內對整個(gè)工廠(chǎng)進(jìn)行全面優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò )物理系統和云技術(shù)正助力物理和虛擬世界融合，為制造系統的各個(gè)層面提供前所未有的相關(guān)信息訪(fǎng)問(wèn)，持續改進(jìn)制造安全、可靠性、生產(chǎn)率和效率。 智能工廠(chǎng)
圖2：© Dudau | Dreamstime.com - 自動(dòng)化工廠(chǎng)照片 在更自主的智能機器加持下，工業(yè)4.0智能工廠(chǎng)將日益靈活，適應性越來(lái)越強。單個(gè)工廠(chǎng)和整個(gè)供應與物流鏈的效率將得到提高，并實(shí)現單個(gè)機器的大規模定制，從而促進(jìn)成本、安全和環(huán)境影響得到顯著(zhù)、即時(shí)改善。 標準化的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)可將信息孤島匯集起來(lái)，幫助優(yōu)化生產(chǎn)和供應網(wǎng)絡(luò )，并為生產(chǎn)過(guò)程的控制、預測和優(yōu)化做出智能決策。 智能機器 工業(yè)4.0智能機器功能將繼續衍生出更大的自主性、靈活性和適應性。通過(guò)自行監控和預測，智能機器可以檢測故障，甚至診斷問(wèn)題。通過(guò)監控機器本地運行狀況，有助于延長(cháng)機器的使用壽命；在工廠(chǎng)層面上獲取機器運行狀況信息，有利于整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境，使操作員能夠優(yōu)化維護計劃并提升無(wú)故障運行時(shí)間。 就現如今的情況而言，老化的機器會(huì )導致無(wú)法接受的停機時(shí)間或過(guò)多的預防性維護。這種情形之下，可以對機器進(jìn)行改造，使其具有預測功能，包括振動(dòng)傳感器（用于監視機械軸承的運行狀況）和紅外傳感器（用于檢測旋轉設備的過(guò)熱）。通過(guò)分析來(lái)自這些傳感器的數據，可以?xún)?yōu)化維護計劃，以增加正常運行時(shí)間并避免過(guò)多的預防性維護費用。 傳感器解決方案配置可用于改造市場(chǎng)和新機器市場(chǎng)的無(wú)線(xiàn)連接功能，例如Analog Devices ADIS16229。這款雙軸MEMS振動(dòng)監測傳感器可執行振動(dòng)分析功能，并包含ISM波段無(wú)線(xiàn)電。ADIS16229等產(chǎn)品勾畫(huà)出了無(wú)線(xiàn)傳感器的這樣一幅愿景：可以輕松安裝在機器的任何位置，執行傳感、診斷和預測功能。 通信
圖3：© Hyside | Dreamstime.com - 工業(yè)網(wǎng)絡(luò )以太網(wǎng)交換機照片 可靠的工業(yè)以太網(wǎng)將進(jìn)一步得到廣泛應用，為智能工廠(chǎng)提供真正大規模定制所需的標準化高帶寬數據通信基礎架構�；ヂ�(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版 (IPv6) 將提供高效、安全和高度可配置的尋址，工廠(chǎng)操作員可無(wú)縫訪(fǎng)問(wèn)機器上的特定傳感器節點(diǎn)，進(jìn)行配置和解調。新興的IEEE時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )標準實(shí)現了精確的確定性時(shí)序控制和測量周期，這對協(xié)調運動(dòng)中的機器至關(guān)重要。隨著(zhù)技術(shù)功能不斷完善，無(wú)線(xiàn)傳感、監控和控制系統或將進(jìn)一步擴大應用�？煽康挠芯�(xiàn)連接性會(huì )繼續發(fā)揮重要作用，尤其是在電氣噪聲較大的環(huán)境中。以太網(wǎng)供電技術(shù)將實(shí)現向分布式傳感器、執行器和其他聯(lián)網(wǎng)設備的配電，同時(shí)降低布線(xiàn)成本。 結論 工業(yè)4.0智能工廠(chǎng)和智能機器正持續推動(dòng)整個(gè)供應鏈、工廠(chǎng)和機器內部效率的顯著(zhù)提高�；ヂ�(lián)傳感技術(shù)的進(jìn)步將有助于提供有價(jià)值的信息，有效降低能耗、節省時(shí)間、減少浪費、減少停機時(shí)間和防止事故。 來(lái)源：貿澤電子 作者：Ralph McCormick |
