【盘点】2013工业自动化行业十大热门话题

2019-07-02 10:31

  随着技术的发展,自动化慢慢走进我们的视野,方便了我们的生产和生活,但技术的发展总有一个过程的,在这个过程中,有肯定、有否定、有质疑,成为了人们激烈讨论的话题,待尘埃落定之后,一切自有定论。

  嫦娥三号奔月彰显中国自动化控制魅力

  这两天最让国人骄傲和自豪的莫过于嫦娥三号在月球表面成功软着陆了,12月14日21时11分,嫦娥三号探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆,标志着我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。

  我国在航天事业所前进的每一步都伴随着我国在自动化领域的进步,嫦娥三号在月球表面的成功软着陆更是自动化技术的完美结合。

  在嫦娥三号软着陆阶段,从15公里高度到安全降落到月球表面,嫦娥三号完全要依靠自动控制,完成降低高度、测距、测速、确定合适的着陆地,那时将面临新的挑战,被称为最为惊心动魄的一个阶段-动力下降段。

嫦娥三号奔月彰显中国自动化控制魅力

  720秒内无法人工干预,探测器落月靠的是基于对月测速、测距和地形识别的GNC系统。GNC是制导、导航、控制三个词的缩写。导航可以让探测器知道自己所在的位置,制导可以规划路径,控制就是根据探测器的位置,按照目标完成着陆任务。GNC具有感知功能,可以看到月面的情况,测量到落月过程中探测器的姿态、速度、与月面的距离等,同时把各种信息汇集到中心计算机进行处理,再根据事先设定好的落月要求,对探测器进行控制。通过看见、测量、计算处理、控制执行,来指挥探测器落月。

  落月过程需要GNC创造性地依次解决三大难题:认路-选路-辨路。具体说来,认路就是给着陆器自身定位,即依靠着陆器自身携带的设备来确定其相对于月面的位置姿态;选路就是要事先规划好路径免走冤枉路,也就是说设计一条着陆轨迹,在满足姿态、光照等约束条件下尽量减少燃料的消耗;辨路就是要分辨并躲避路上的坑洼之处,与国外落月过程相比,即在没有宇航员的情况下自主分辨月面障碍并主动避开障碍,保证着陆器安全降落。

  月球车是我国最高智能机器人,集中了机器人的很多优势。月球车能完全自主导航,在月亮上可以根据照相机拍到的四周情况,自己决定该走哪条路、怎么走;可以自主避障,前面有大石头挡住了,过不去了,知道怎么避开这个障碍;还可以自动上坡下坡,能够走它就走,走不过去就绕着走,它挺聪明的。

  虽然嫦娥三号设计任务是90天,但因为航天飞行任务都根据一些不确定因素而留有余量,因此我们大可期待它运行更长时间、更广范围。

  3D打印颠覆传统制造业

  3D打印对于越来越多的人来说,已经不再陌生。在金融危机复苏以来所提倡的制造业复兴过程中,美国人以及越来越多的中国人都已经慢慢接触到了这个仿佛在一夜之间兴起的技术名词。许多媒体甚至将3D打印技术看作是终结以中国制造为代表的传统制造业的最新技术。

  3D打印术的使用意味着一场变革,这场变革让像美国达特茅斯学院教授理查德?达韦尼这样头脑清醒的经济学家相信,富士康等公司会成为明日黄花。

  在探讨3D打印是否能颠覆整个传统制造业的话题之前,应该对传统制造业的历史沿革和技术发展有一个最基本的了解,否则,两者就无从比起了。

3D打印颠覆传统制造业

  3D打印是增材料制造,几乎可以百分之百地利用原材料,制造传统工艺无法实现的特殊结构的产品,因节省开模费用而在小批量生产上具有成本优势,在产品研发过程中可以快速制造样机,可以实现分布式制造等。

  个性化的定制服务,这个在传统大工业生产中被认为与大批量生产背道而驰的理念,在未来3D打印产业中有望得到实现,使得批量生产与个性定制在未来的3D打印车间里得到完美结合。其对于制造业的革新程度,堪比互联网技术对于计算机领域的革新。

  的确,3D打印这些优异的加工特点无疑是传统制造工艺难以实现的。如果一台3D打印机具备这些特点,无疑将会对传统的制造工艺带来强劲的冲击,甚至颠覆性的变化。

  但是,至今为止,人们常常规避3D打印在规模制造中的经济性这一关键指标。比如说,飞机舷窗样机制作中3D打印的成本是传统开模成本的十分之一,同时省去很长的开模具的时间。但是飞机高昂的研发成本是靠批量摊薄的,在成批量生产的时候,3D打印的优势未必可以显现出来。

  还应注意的是3D打印设备与工艺的紧耦合现象,即3D打印设备很难做成通用设备,这在非金属熔融固化工艺中比较突出,要根据不同的打印原料更换相应的打印头,甚至打印机。

  事实上,既然3D打印无法完全替代传统制造工艺,那么,从产业高度看,传统制造技术和3D打印技术就应该是互补技术,只不过在不同的制造领域或者不同的产品制造上,两者在产品制造过程中工艺占比不同罢了。

  3D打印像一股风潮,席卷后,谁去谁留,留待市场检验了。

  4D打印呼之欲出

  今年3月,在洛杉矶举行的技术、娱乐、设计(TED)大会上,麻省理工学院的研究人员首次展示了新一代打印技术--4D打印,顿时点亮了众人的目光。

  从事4D打印技术研究的工程软件开发商欧特克(Autodesk)公司首席研究科学家卡罗奥古恩说:4D打印让快速建模有了根本性的转变。与3D打印的预先建模、扫描,然后使用物料成形不同,4D打印直接将设计内置到物料当中,简化了从设计理念到实物的造物过程。让物体如机器般自动创造,无需连接任何复杂的机电设备。

  如此可见,4D打印比3D打印多的一个D表现在时间纬度上,这种革命性新技术可以通过软件设定模型和时间,变形材料会在设定时间内快速成型。

4D打印呼之欲出

  显然,4D打印更为智能,物料可自行创造,简化了打印过程,但这对打印材料提出了更高要求,也是其得以实现的关键。

  在TED大会上展示的4D产品,是经3D打印出的管子。将它放入水中,其会自动组装成一个立方体。原理是,该物体内部的智能材料利用水作为能量来源,带来形状的改变。在构造上,这款可以自动组装的4D物体由数层塑料制成,外加一层能够在吸水时自动变成一种理想形状的智能材料。

  4D打印目前并不成熟,但研究人员相信,4D打印不但能够创造出有智慧、有适应能力的新事物,而且这项技术终将带来生物科学、材料科学、机器人、交通运输、艺术甚至太空探索领域的革命性变化,未来它的发展前景将十分广阔。对此,我们拭目以待。

  富士康百万机器人计划 几多欢乐几多愁

  在经历了数连跳之后,富士康也加入了工业机器人的研发制造队伍,号称2016年要在山西晋城建成世界最大智能化机器人生产基地。

  事实上,机器人项目对富士康的意义更加值得推敲。一方面是人工成本大幅上升,另一方面,随着新生代打工者维权意识增强,管理中矛盾也逐渐突出,工人也变得不像过去那样听话。看起来富士康的百万机器人计划是一个迫不得已的选择。

  富士康为自动化备战多年。2006年前后,郭台铭办公室就聘请了一批来自美国麻省理工实验室的自动化技术专家专职富士康机器人研发,于2007年1月15日专门成立自动化机器人事业处。

  在运作的第一年,这个隶属于鸿超准事业群的单位就制造出A-05、A-16和S-05三种机器人系列的雏形。到2009年,三个系列的FOXBOT已经迅速发展出A、B、C、P、S、F等6个系列,接近15种具体的工业机器人。它们被重点应用于堆栈、上下料取放、喷涂、输送、装配、搬运、小负载搬运、打磨、贴膜、抛光、油压等工序。2010年该系列工业机器人于山西晋城富士康工业园批量生产,这直接促成了富士康百万机器人计划的成型。

富士康百万机器人计划 几多欢乐几多愁

  按这项计划,2012年富士康将以日产千台Foxbot的速度制造30万台机器人,用于单调、危险性强的工作。2012年初,郭台铭在考察富士康晋城科技工业园区证实,富士康已经启动三年内造百万台机器人计划。

  虽然郭台铭对百万机器人计划抱有很大的希望,也很有信心,但很多高管还是对大规模上马机器人持反对意见。因为自动化的最大难点之一是生产线要重新设计。沈阳新松机器人自动化股份有限公司、中央研究院院长徐方即指出:从手工到自动化,在生产模式上会有改变,这种改变很复杂,不能完全复制人的模式。

  事实上,富士康推进机器人的进展并不像之前郭台铭预计的那样顺利,截至目前,富士康还没有自主研发智能机器人,而智能机器人在富士康生产线上应用也不多。现在富士康转变策略,加大了自动化产品外购的比重:即低成本机器人更多购置市场上的半成品,对其进行二次加工;而智能化机器人则全依赖外购。

  PAC不会取代PLC

  随着科技的发展,人们对PLC的需求也在发生改变,步科公司认为小型化、网络化、智能化是将来的PLC的发展趋势。另外PAC产品自2004诞生以来,以其先进的高端控制功能先后在国外各行业市场大显身手,给自动化领域带来了不小的冲击。PAC既可以满足工业控制系统对于开放性和柔性的要求,又可以满足用户对稳定性和可靠性的要求。利用PAC控制技术,可以有效地为客户降低生产成本、提高生产效率,实现收益的增长。

  PAC被认为集成了PC和PLC的功能而在行业被受到追捧,PAC有自己独特的优势,但它主要应用于系统的集成,用来实现复杂的功能,现在PAC和PLC在自动化领域中的应用越来越广泛,出现的交集也越来越多,界限越来越模糊,功能也越来越像。

PAC不会取代PLC

  对PLC来说,核心是运算速度,而当前PLC的运行速度每年都有大幅度的提升。如果说只是是实现简单的控制功能,PLC则更加合适。因为PLC不需要复杂的外部集成,安装调试方便,成本优势也比较明显。在这种情况下,PAC就处于劣势。所以将来PAC可以替代PLC的部分功能,但如果全部用PAC来代替PLC就会显得劳师动众,也完全没有必要。

  虽然PAC不能完全取代PLC,但是它还是有它应用的领域,目前传统的PLC主流供应商,除了三菱、欧姆龙等主要做中小型PLC的供应商之外,大部分都推出了自己的PAC控制平台,即使没有公开承认自己的产品是PAC的,他们的高端产品也都具有了PAC定义的功能。

  工业机器人进入爆发期

  被称为史上最难就业年的2013年,也是备受自动化领域的企业和专家们期待的机器人爆发之年。随着经济和科学技术的大力发展,人们文化素质的提高以及生活条件的改善,此外还有国家大力的支持,国家对安全方面的逐渐重视,越来越多的机器人逐渐替代人进行了很多工业领域的工作。工业机器人时代正在迎来自己的春天。

  虽然今天的机器人还未发展到非常智能的程度,但简单的机器工人、机器助理已经渐渐深入工业领域,人们也越来越依赖先进的科技去进行生产和生活。

  不仅是数控系统制造企业,机床整机企业对机器人领域也是非常青睐。国内机床销售额第一的沈阳机床集团董事长关锡友也表示,沈阳集团有研制飞阳数控系统的经验,正准备切入工业机器人制造领域,开发工业机器人产品。

工业机器人进入爆发期

  可见,不论是引进国外机器人还是开发国内工业机器人,聪明的企业家都已瞄准了它与机床行业融合的广阔前景!

  虽然目前很多企业所引进的机器人还都属于工业机器人范畴,不能算作智能机器人,但工业机器人所代表的自动化技术却是智能化的基础。自动化机器人的大量引进对于智能化以及行业的发展都起到了推动性和示范性的作用。而这些作用将大大促进我国机器人产业的发展。

  随着市场需求的导向以及行业的关注,势必会推动机器人行业的发展。最直观的应该表现在价格上。目前制约机器人自动化大规模进入生产的应该就是成本问题。人工成本与机器人价格的博弈,从目前看优势并不明显,但机器人应用日益广泛以及批量生产后会促使价格下降,那时候将是自动化生产一个爆发阶段。

  从自动化到智动化,虽然中国制造业的智能化进程仍任重而道远,但毫无疑问,随着世界经济迅速的发展与成长,智能化制造工厂将给所有产业带来转型与冲击,也将引领全球制造业发展模式的前进与革新,对于中国制造业的转型来说已是必然选择。

  2013年7月,工信部装备工业司副司长王卫明透露,《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》已上报给发改委和科技部等部委,下一步要加大对机器人产业的支持力度。

  受益于国家扶持机器人产业发展的相关政策,2013年4月21日,由中国机械工业联合会牵头成立的中国机器人产业联盟在北京科技会堂揭牌成立。该联盟旨在促进我国工业机器人行业发展,指导国内企业进步,推动行业前行。北京、杭州、广东、重庆等多个省市机器人产业联盟相继成立,产学研齐心协力攻克机器人制造的尖端技术。按当前的发展趋势,国际普遍预测,2014年中国将成为世界第一大工业机器人需求市场。

  工业机器人会抢走人类饭碗吗?

  上世纪二十年代,捷克作家卡雷尔恰佩克在名为《R.U.R》的剧作中发明了机器人一词。40年后,第一台工业机器人在一家名为Unimation的美国公司诞生。

  到2013年11月初,牛津大学发布一份研究报告警告称,未来二十年,美国将有47%的工作岗位存在被自动化替代的风险。

  机器人真的要抢走人类工人的饭碗?

  当然,相比人类,计算机可以提供更为出色的计算能力,但不能预测人类行为,因为这需要直觉,这是一种尚未被编入算法的内容。

  近几年随着人口红利的渐渐消逝,劳动密集型向现代制造业转型,在工业生产向自动化生产转型的道路上,机器人渐渐变成了企业转型的底牌,但机器人的大规模应用也引发了人们对机器人会抢走人类饭碗的担忧,虽然自动化是趋势,但却并不能解决所有问题,人的力量是无法被取代的。机器人虽好,但也只能执行既定的程序,只适合流水化作业,而对于特殊作业比如产品定制和零部件修理,如果依然用机器人来操作,那也只是舍本逐末,本末倒置而已。工人们也不必担心会被机器人取代,反而会因为机器人的存在让工作显得轻松而更有价值。

  中国将领跑第三次工业革命

  纵观人类历史,每次工业革命都会出现重新排队的机会,都会导致全球政治经济格局发生重大变化。第一次工业革命使英国成为日不落的帝国,第二次工业革命则给了美国反超的机会。历史上,中国与两次工业革命失之交臂。这让国人不得不反思:面对日益兴起的第三次工业革命,中国将会遇到哪些机遇和挑战,又将以怎样的应对姿态投身其中?

  9月10日,第三次工业革命高峰论坛在北京举办,全球著名趋势学家、第三次工业革命倡导者杰里米里夫金应邀首次来到中国参与此次中西对话。里夫金认为,如果能在未来快速从第二次工业革命过渡到第三次工业革命,中国将引导世界进入生产率得到极大提高的后碳时代,很可能引领亚洲乃至全世界进入下一个伟大的经济时代,并解决污染以及气候变化问题。

中国将领跑第三次工业革命

  在里夫金看来,中国是新能源的沙特阿拉伯,其新能源潜力超过世界上所有的主要国家。他同时认为,中国脱离第二次工业革命不可能一蹴而就,但是政府和企业对于新工业革命的认识,或可使其在25年内完成第三次工业革命的转型。

  第三次工业革命实质就是以数字制造技术、互联网技术和再生性能源技术的重大创新、融合与运用为代表,从而导致工业、产业乃至社会发生重大变革,这一过程不仅将推动一批新兴产业诞生与发展,还将导致社会生产方式、制造模式甚至生产组织方式等方面的重要变革,最终使人类进入生态和谐、可持续发展的社会。

  而要真正在未来产业革命中取得领先,中国需要的不仅仅是理论与机遇,更需要立足实际进行思考,将机遇牢牢握在手中,并以实际行动推动产业变革。只有如此,才能真正为中国奇迹的第二季注入强大的动力。

  制造业未来---工业4.0

  继蒸汽机的发明、大规模生产和自动化之后,工业4.0时代开始被人们提及。前三次工业革命的到来造就了机械、电气和信息技术。如今,物联网和智能制造正宣告着第四次工业革命--工业4.0的到来。智能化制造、联网化及集成化工厂正逐渐支撑起这一趋势。工业4.0拥有巨大的潜力,通向工业4.0的路将会是一段革命性的进展。现有的科技将不得不为了适应制造工业中的新需要而进行改变和革新。

  处在全球智能工业领域领先地位的德国,已敏锐地觉察到工业进程发展趋势。

  2013年4月,德国政府在汉诺威工业博览会上正式推出工业4.0战略,其目的是为了提高德国工业的竞争力,在新一轮工业革命中占领先机。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同,西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。

制造业未来---工业4.0

  工业4.0概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统-信息物理系统相结合的手段,将制造业向智能化转型。工业4.0项目主要分为两大主题,一是智能工厂,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是智能生产,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

  作为数字化企业平台解决方案的领导者,西门子在工业领域拥有丰富的经验,拥有一套完整的产品组合,可高效管理各个产品的整个生命周期。大众汽车公司使用西门子自动化控制系统和PLM软件,通过冲压生产线仿真,改造已使用了17年的生产线,实现性能提升并节能40%。2013年9月,西门子数字化企业平台的样板工厂西门子工业自动化产品成都生产研发基地(SEWC)在成都高新技术产业园投入运营。

  工业物联网打造无线工厂

  随着互联网和信息技术的不断发展,移动互联网的概念被越来越多的人关注,在短短几年里,已经渗透到了社会生活的方方面面。2013年,移动终端普及率不断上升,更是将移动互联网推向发展的快车道。随着可以允许用户在静止或步行状态下的传输速率达到每秒1000兆比特的4G时代的到来,移动互联带来的颠覆性的变化,也使得工厂生产开始走向无线时代,而减少工业接线。

  2013年,不少自动化厂商的新品开发也逐渐吻合无线应用的技术需求,产品更能适应基于iPhone以及安卓系统等监控生产现场的移动终端。如中冶南方变频器产品可支持通过智能手机平台---安卓(Android)操作系统运行软件对其进行调试。机界面厂商Pro-face近日发布的移动终端远程监控软件Pro-faceRemoteHMI,是一款可以用于平板电脑和智能手机的远程监控软件,可在iPhone、iPad、iPodtouch以及安卓系统*的平板电脑/智能手机上监控生产现场的人机界面画面,且随时通过无线局域网与生产现场中的任何一台人机界面进行通讯。

工业物联网打造无线工厂

  打造无线工厂,借助于智能手机的无线网络、收发邮件、信息发送、蓝牙和触摸屏等技术实现对产品的各种操作,能够在到达故障点之前,远程检查、确认故障原因;能够在智能手机或平板电脑上切换显示多个设备,查看相应状态,提高了生产效能以及人力成本。

  随着互联网和信息技术的不断发展,智能手机的兴起和安卓系统的高开放性,越来越多的自动化产品厂商将会推出基于安卓系统应用的自动化产品,尤其是电机控制、终端界面控制、系统控制应用等。但是,安卓系统的开发也会隐藏重大安全隐患,64%到85%的安卓系统漏洞都是由于系统引起。据介绍,恶意软件可以利用系统漏洞复制病毒。安卓系统平台下的自动化产品更是亟待一个高度安全性能的技术防御。

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