無論是德國“工業(yè)4.0”，還是“中國制造2015”，智能制造都是這些國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中的重要目標。中國制造業(yè)經(jīng)過三十多年的發(fā)展，在各種因素的作用下進入到一個轉(zhuǎn)型升級的關鍵期，下一階段的主要任務是促進工業(yè)化與信息化之間的深度融合。

    近日，國家工信部發(fā)布的《2017年工業(yè)通信業(yè)標準化工作要點》中明確提出，工業(yè)基礎領域要重點針對高檔數(shù)控機床等高端制造業(yè)配套開發(fā)，大力鼓勵和引導生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合用戶和整機企業(yè)等共同開展核心基礎零部件（元器件）、先進基礎工藝和產(chǎn)業(yè)技術基礎標準的制定，加快奠定裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的技術基礎平臺。

    無論是德國“工業(yè)4.0”，還是“中國制造2015”，智能制造都是這些國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中的重要目標。中國制造業(yè)經(jīng)過三十多年的發(fā)展，在各種因素的作用下進入到一個轉(zhuǎn)型升級的關鍵期，下一階段的主要任務是促進工業(yè)化與信息化之間的深度融合，開發(fā)利用數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術在一些重點領域內(nèi)取得突破，進而推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術與現(xiàn)代制造業(yè)相結合，提升中國制造業(yè)在國際分工中的地位。

    沿著這一發(fā)展線路圖，中國智能制造的宏偉藍圖已逐漸清晰，對于包括傳控、伺服、運控等在內(nèi)的自動化行業(yè)來說，IT與OT的融合同樣是一個總體趨勢，即通過信息協(xié)同來實現(xiàn)生產(chǎn)制造的最大優(yōu)化、提高生產(chǎn)效率，促進高檔數(shù)控機床、工業(yè)機器人等裝備制造產(chǎn)業(yè)朝著智能化、精致化、綠色化方向邁進。

數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化

    工業(yè)化與信息化“兩化”融合的目的是要構筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這是一項“打基礎”的重點工程，其表現(xiàn)在于基于以太網(wǎng)的互聯(lián)，實現(xiàn)對OPCUA、MQTT這些MES/ERP、大數(shù)據(jù)/云平臺的互聯(lián)與集成能力。這一建設過程并非一蹴而就，面對當前中國制造業(yè)水平參差不齊的現(xiàn)狀，必須分階段來實施規(guī)劃，即從數(shù)字化，到網(wǎng)絡化，再到智能化，這也是制造業(yè)發(fā)展的一個良好機遇，它為產(chǎn)業(yè)升級提供了堅實的技術儲備。

    數(shù)字化是推動新工業(yè)革命的基石，要實現(xiàn)更高水平的機械制造、控制裝置制造以及機柜制造，都離不開高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)已成為制造業(yè)新的原材料，能否高效地利用數(shù)據(jù)設計整個生產(chǎn)過程，即從虛擬的產(chǎn)品研發(fā)，到成本計算和采購，直至生產(chǎn)流程，很大程度上都取決于數(shù)據(jù)的質(zhì)量?？梢哉f，數(shù)字化為下一步工業(yè)4.0和智能制造階段探索新的數(shù)據(jù)驅(qū)動服務和新的商業(yè)模式奠定了堅實的基礎。

    工業(yè)自動化控制系統(tǒng)正逐漸走向開放、互聯(lián)，并在所有層次上橫向與垂直集成，為此，一個明顯的趨勢是：工業(yè)自動化控制網(wǎng)絡正與IT網(wǎng)絡相融合，以及為了實現(xiàn)遠程維護等功能，系統(tǒng)開始與Internet互聯(lián)網(wǎng)連接，越來越多地采用開放、標準及基于TCP/IP標準協(xié)議的網(wǎng)絡系統(tǒng)。一個嶄新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)來臨，它突破了原先自動化行業(yè)的局限，借助云計算、網(wǎng)絡通訊、無線和蜂窩等先進技術，實現(xiàn)了對制造業(yè)技術的再升級，并朝著智能制造的方向前進。

    工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建立，令人機交互、大集成、遠程訪問等應用開發(fā)日益受到關注，市場對智能化部署的要求也會越來越高，系統(tǒng)整體的智能化處理能力是關鍵。因為對于用戶來說，一套高效的解決方案，其價值在于使用的便利性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、高生產(chǎn)效率、市場滿意度等方面。以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術作為基礎手段的智能制造，將對傳統(tǒng)制造業(yè)結構和企業(yè)個體產(chǎn)生深遠的影響。在智能制造和大數(shù)據(jù)分析的幫助下，企業(yè)可以延伸自己的競爭力，從原來單純提供產(chǎn)品，過渡到提供產(chǎn)品服務，且通過反饋數(shù)據(jù)來優(yōu)化生產(chǎn)與制造，使得傳統(tǒng)制造業(yè)擴展到更廣大的云平臺，以獲得更多的利潤空間，同時更好地把握市場資源。

軟件開發(fā)成為關鍵

    在過去，談到制造業(yè)投入往往指的是硬件設備或產(chǎn)線；但如今，在數(shù)字化與智能化的大趨勢下，軟件開發(fā)成為構建未來智能制造的重要拼圖，也越來越受到產(chǎn)業(yè)人士的關注。原因在于，面對當前個性化生產(chǎn)需求日益升高的市場環(huán)境下，要求設備要有一個足夠開放的系統(tǒng)平臺，能夠?qū)⑹褂谜叩母鞣N創(chuàng)新設計和專業(yè)工藝結合到生產(chǎn)中去，令制造過程更加智能化，生產(chǎn)工藝具備更強的適應性，產(chǎn)品性能更具差異化。

    以貝加萊基于自有AutomationStudio平臺所開發(fā)的mapp模塊化開發(fā)平臺軟件為例，為了適應智能制造發(fā)展趨勢下的市場需求，更為迅速地響應個性化生產(chǎn)，提供在生產(chǎn)運營管理方面更為全局的優(yōu)化，確保在個性化定制時代為用戶提供產(chǎn)品品質(zhì)、制造成本以及交付能力的保障，mapp平臺軟件為用戶在控制系統(tǒng)部份提供了一個高度集成且具有極強的開放性的平臺，其中包含了控制的邏輯、運動、機器人與復雜行業(yè)算法，并對IT功能、管理功能進行最高效的匹配與整合。

貝加萊開發(fā)的mapp模塊化開發(fā)平臺軟件

    mapp是貝加萊為智能機器高效開發(fā)所設計的軟件應用系統(tǒng)，其基于軟件復用（SoftwareReuse）與組件技術（ComponentsTechnology），采用標準的PLCopen進行應用的封裝，通過提高已有的行業(yè)軟件封裝，對軟件進行高效的開發(fā)支持。mapp有效地將機器的開發(fā)分為了基礎的機電一體化對象（軸、軸組、CNC、機器人）、以及行業(yè)功能、Web功能、基礎的管理功能（文件管理、配方、用戶、報警趨勢等），這樣，具有共性的部分都會被封裝為不同的mapp功能單元，而通過mappLINK對軟件進行組態(tài)配置，即可快速構成及其應用。

    另外，區(qū)別于眾多從電氣化跨入自動化的廠商，德國倍福大膽實踐將控制由硬件轉(zhuǎn)向軟件，即用不同的軟件平臺取代不同的復雜硬件，這一思維打破了傳統(tǒng)工業(yè)化理念，開創(chuàng)了將PC應用到工業(yè)自動化領域的新思路。該公司中國區(qū)執(zhí)行董事、總經(jīng)理梁力強表示，PC控制器，連同陸續(xù)推出的EtherCAT實時以太網(wǎng)通訊技術和TwinCAT軟件構成了倍福PC控制理念的“三原色”，而IT思維與工業(yè)應用創(chuàng)新則是倍福重要的成長基因。

    針對物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0的TwinCATIoT解決方案包含標準化的云通訊協(xié)議，使所有現(xiàn)場層的控制器均可以輕松、安全、快速地與云服務器相連。倍福工業(yè)4.0軟件解決方案的核心是TwinCATAnalytics，該軟件具有全新的算法并自帶數(shù)據(jù)庫，可周期性地同步存儲過程數(shù)據(jù)，以便進行在線和離線狀態(tài)分析、預測性維護、模式檢測和機器優(yōu)化，所設計的數(shù)據(jù)格式還可方便地通過微軟或亞馬遜提供的分析服務功能進行訪問處理。

挑戰(zhàn)與標準缺失

    智能制造將物聯(lián)網(wǎng)技術和應用工具引入到生產(chǎn)工廠，在設備上配備傳感器、執(zhí)行器及其它一些智能化組件，令無縫鏈接的數(shù)據(jù)流可以為工廠管理者提供生產(chǎn)過程中的大量信息，以確保工廠運營的順暢。增加這些新的附件和傳感器所帶來的一種變化是實現(xiàn)更高程度的自動化，同時這些智能化的生產(chǎn)設備還具備提前預測的功能，做到防止事故的發(fā)生，例如產(chǎn)線突然減速或其它復雜的技術問題。

    然而，在智能制造大規(guī)模應用之前仍存在著許多挑戰(zhàn)。首先是IT問題，通常企業(yè)原有的IT系統(tǒng)需要融合到初步建立起來的工廠生產(chǎn)管理網(wǎng)絡中。其次，為工業(yè)設備裝備傳感器牽涉到很多方面，需要對大量現(xiàn)有系統(tǒng)進行調(diào)整或修改，如物流、采購和訂單等工作流程，設備和軟件的更新時間較長，另外也要求專門培訓管理人員。

    智能制造意味著最先進的系統(tǒng)，下一步則將是把所有機器、生產(chǎn)組件、制造環(huán)境以及IT系統(tǒng)連接在一起，它們之間相互依賴，目的是令到制造可以把生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)技術數(shù)據(jù)整合于一體，這就要求所有組成部分的標準化程度更高，機器與組件之間彼此都有較高的辨識能力，這種IT系統(tǒng)的連接性能要遠遠超出目前所用到的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。

    安全和確保程序Bug不會影響到制造過程是另一項要面臨的挑戰(zhàn)，制造設備上的傳感器把數(shù)據(jù)傳送給路由器時有很大的安全隱患。例如，在某些情況下，安全措施不到位可能會導致員工選擇較易被破解的密碼，使得陌生人很容易就能進入到核心系統(tǒng)之中。

    還有一個重要問題是，智能制造仍然缺乏標準化協(xié)議。由于智能制造涉及到傳統(tǒng)工廠設備、傳感器和路由器等等，因此要想在不同技術領域間建立統(tǒng)一的使用標準是極其困難的，甚至會有很多意想不到的問題發(fā)生。

    智能制造對工廠生產(chǎn)管理所帶來的深刻變化要遠大于僅僅簡單地采用一些傳感器，長遠來看，可以預見的一個趨勢是，制造工廠將置身于云端計算機，客戶只是采購虛擬庫存，生產(chǎn)設備采用更多標準化部件來生產(chǎn)各種定制化產(chǎn)品。從本質(zhì)上講，未來的生產(chǎn)模式將是各個獨立的企業(yè)租賃集中化的制造設備來完成生產(chǎn)制造的全過程。

   智能制造意味著生產(chǎn)和物流的數(shù)據(jù)化、自動化和實現(xiàn)的技術方式，隨著越來越多的工廠完成傳感器應用的革新，這些制造商們將會找到一種把智能制造納入他們其它業(yè)務應用的最佳方式，更大規(guī)模的工業(yè)革命即將拉開帷幕！

信息化與工業(yè)自動化融合之路

    “兩化”融合是指電子信息技術廣泛應用到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，信息化成為工業(yè)企業(yè)經(jīng)營管理的常規(guī)手段。信息化進程和工業(yè)化進程不再相互獨立進行，不再是單方的帶動和促進關系，而是兩者在技術、產(chǎn)品、管理等各個層面相互交融，彼此不可分割，并催生工業(yè)電子、工業(yè)軟件、工業(yè)信息服務業(yè)等新產(chǎn)業(yè)。兩化融合是工業(yè)化和信息化發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。

融合發(fā)生在哪些環(huán)節(jié)？

    信息化與工業(yè)化主要在技術、產(chǎn)品、業(yè)務、產(chǎn)業(yè)四個方面進行融合。也就是說，兩化融合包括技術融合、產(chǎn)品融合、業(yè)務融合、產(chǎn)業(yè)衍生四個方面。

    技術融合是指工業(yè)技術與信息技術的融合，產(chǎn)生新的技術，推動技術創(chuàng)新。例如，汽車制造技術和電子技術融合產(chǎn)生的汽車電子技術，工業(yè)和計算機控制技術融合產(chǎn)生的工業(yè)控制技術。

    產(chǎn)品融合是指電子信息技術或產(chǎn)品滲透到產(chǎn)品中，增加產(chǎn)品的技術含量。例如，普通機床加上數(shù)控系統(tǒng)之后就變成了數(shù)控機床，傳統(tǒng)家電采用了智能化技術之后就變成了智能家電，普通飛機模型增加控制芯片之后就成了遙控飛機。信息技術含量的提高使產(chǎn)品的附加值大大提高。

    業(yè)務融合是指信息技術應用到企業(yè)研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、市場營銷等各個環(huán)節(jié)，推動企業(yè)業(yè)務創(chuàng)新和管理升級。例如，計算機管理方式改變了傳統(tǒng)手工臺賬，極大地提高了管理效率；信息技術應用提高了生產(chǎn)自動化、智能化程度，生產(chǎn)效率大大提高；網(wǎng)絡營銷成為一種新的市場營銷方式，受眾大量增加，營銷成本大大降低。

    產(chǎn)業(yè)衍生是指兩化融合可以催生出的新產(chǎn)業(yè)，形成一些新興業(yè)態(tài)，如工業(yè)電子、工業(yè)軟件、工業(yè)信息服務業(yè)。工業(yè)電子包括機械電子、汽車電子、船舶電子、航空電子等；工業(yè)軟件包括工業(yè)設計軟件、工業(yè)控制軟件等；工業(yè)信息服務業(yè)包括工業(yè)企業(yè)B2B電子商務、工業(yè)原材料或產(chǎn)成品大宗交易、工業(yè)企業(yè)信息化咨詢等。