前言

智能化，從用戶(hù)視角來(lái)看就是“簡(jiǎn)單高效的實(shí)現靈活的制造應用”，而軟件扮演關(guān)鍵角色，本文以此定義機器智能的幾個(gè)方面，包括互聯(lián)、仿真、機電一體化融合智慧工廠(chǎng)等多個(gè)方面的話(huà)題。

用戶(hù)角度解讀智能化?

今天，智能制造給出了“智能”多重的定義，但是，如果我們換個(gè)視角，僅僅從用戶(hù)的角度來(lái)講智能，那么我們會(huì )把所有的智能總結為一句話(huà)：“智能化=簡(jiǎn)單高效的實(shí)現靈活的制造應用”。

對于用戶(hù)而言，搭建什么樣的體系架構、采用什么樣的智能算法亦或模型都是次要問(wèn)題，如何在個(gè)性化時(shí)代，響應客戶(hù)個(gè)性化的需求，高品質(zhì)而低成本的生產(chǎn)出滿(mǎn)足消費者個(gè)性化需求的產(chǎn)品才是問(wèn)題的本質(zhì)。

個(gè)性化的體現

個(gè)性化在于差異，我們可以在超市看到琳瑯滿(mǎn)目的產(chǎn)品，你會(huì )發(fā)現原來(lái)的可口可樂(lè )單一的標簽為個(gè)性化的標簽所代替，以適應年輕人的個(gè)性化喜好，包括通過(guò)App來(lái)定制西裝這樣的需求、個(gè)性化的冰箱已經(jīng)不稀奇，為了贏(yíng)得消費者，生產(chǎn)制造商開(kāi)發(fā)了各種產(chǎn)品，然而，這些都對傳統的制造帶來(lái)了挑戰，包括機器如何適應這種變化，需要更為有效的技術(shù)支撐。

軟件是智能的最集中體現

對于生產(chǎn)制造而言，首先是機器的智能生產(chǎn)實(shí)現，而我們會(huì )從各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是包裝、塑料、印刷工業(yè)都可以看到，軟件才是“智能化”的關(guān)鍵，例如：在注塑機里，為了適應各種需求，通過(guò)模塊化軟件設計，可以為不同的機型如油壓注塑機、電液混合型、全電動(dòng)、立式注塑機配置了不同的軟件，僅通過(guò)參數設置即可適應不同的注塑生產(chǎn)，而包裝后道的裁切僅通過(guò)參數設置即可讓電子凸輪裁切進(jìn)行匹配生產(chǎn)，硬件系統往往是通用的，而差異來(lái)自于不同行業(yè)的工業(yè)Know-How軟件的差異，也因此，產(chǎn)業(yè)界都認同軟件才是未來(lái)競爭的關(guān)鍵。

軟件定義機器智能

而對于機器的智能，軟件又分為多個(gè)方向的集成能力，首先，得有一個(gè)集成平臺，才讓他們能夠實(shí)現在垂直和水平方向的智能集成，以貝加萊的Automation Studio為例，他為機器智能化提供了基礎平臺保障。

圖1描述了在該平臺實(shí)現智能的多個(gè)方面：

圖1-機器智能化的幾個(gè)方面

（1）IIoT融合接口支撐

如果控制的智能是基于“信號”，因此，對于A(yíng)utomation Studio而言可以通過(guò)對PLC、Motion進(jìn)行機器的模塊化軟件集成來(lái)實(shí)現分布式運動(dòng)控制，以及軟件的分布式，而對于計算（Computing）--基于“信息”的策略與優(yōu)化問(wèn)題，Automation Studio提供了標準互聯(lián)的接口支撐，包括OPC UA，以及在OPC UA基礎上針對塑料機械領(lǐng)域的Euromap 77、Euromap 67，以及未來(lái)的Euromap 79，針對包裝工業(yè)的PackML，這些垂直行業(yè)的信息模型使得機器數據與MES/ERP以及各種智能系統、IIoT數據分析平臺進(jìn)行接口，并實(shí)現對生產(chǎn)質(zhì)量、工藝參數、能耗等的優(yōu)化。

（2）建模仿真

對于每個(gè)機器而言，都會(huì )有其內在的工藝建模需求—這才能讓機器更為簡(jiǎn)便的接受不同的生產(chǎn)任務(wù)，例如：對于灌裝系統而言，每個(gè)批次的灌裝會(huì )有不同的邏輯處理、不同規格的瓶型會(huì )需要不同的灌裝曲線(xiàn)、針對不同的速度需要不同的運動(dòng)控制間的協(xié)調，灌裝單元與前道的吹瓶、后道的旋蓋、貼標、膜包都有關(guān)聯(lián)關(guān)系，這些關(guān)系可以通過(guò)統一的建模，在軟件上形成其內在的控制模型，當瓶型、速度、液體等變化時(shí)，系統仍然具有自我適應能力，而無(wú)需人員進(jìn)行重新的編程或者調校。

圖2-仿真建模的應用架構

如圖2所示，基于A(yíng)utomation Studio平臺，可以實(shí)現對機器的各種控制如薄膜材料卷繞張力控制、注塑機的液壓、溫度控制等，而仿真軟件可以是MapleSoft、MATLAB/Simulink、Virtuos等，然后通過(guò)代碼自動(dòng)生產(chǎn)以及與Automation Studio的自動(dòng)導入直接下載到控制器、驅動(dòng)，實(shí)現智能算法的開(kāi)發(fā)。

對于每個(gè)行業(yè)而言，其智能都必須考慮復雜的生產(chǎn)個(gè)性化變化，進(jìn)而能夠針對這些變化形成最佳的工藝路徑，以及從生產(chǎn)系統接受任務(wù)來(lái)計算機器本身的最佳工藝參數。

（3）.機電一體化融合

智能產(chǎn)線(xiàn)中運動(dòng)控制、機器人扮演非常重要的角色，因為他們是實(shí)現智能化的執行機構，而另一方面，從軟件的角度而言，他們也關(guān)系到對MES的反饋，并接受來(lái)自生產(chǎn)指令，因此，今天的智能運動(dòng)控制系統已經(jīng)肩負“柔性”的重任，例如：對于注塑機，機器人配合已經(jīng)成為了機器人第三大應用場(chǎng)景（來(lái)自IFR統計），而對機器人與工藝設備的集成而言，傳統的自動(dòng)化系統會(huì )遇到障礙，而對于基于PLCopen Part IV協(xié)同運動(dòng)控制編程的自動(dòng)化系統而言，注塑機的控制與機器人是可以完全在同一架構下完美匹配的。

圖3-注塑機與機器人的應用集成

圖4.機-電-軟一體化的SuperTrak集成

圖4則是一款最新設計的稱(chēng)為SuperTrak的貝加萊柔性電驅輸送系統，它可以將注塑機、機械手、輸送、輔助加工進(jìn)行集成，實(shí)現最大靈活性的生產(chǎn)。

（4）知識自動(dòng)化

軟件開(kāi)發(fā)軟件、智能機器的軟件開(kāi)發(fā)可以基于軟件復用來(lái)提高效率，而將領(lǐng)域知識進(jìn)行封裝成組件模塊，重復利用本身也是“知識自動(dòng)化”的范疇，知識自動(dòng)化是智能化重要的構成，這樣可以讓機器快速的適應生產(chǎn)，而無(wú)需復雜的編碼、測試過(guò)程。

圖5-貝加萊基于mapp的注塑機開(kāi)發(fā)

貝加萊的mappPLASTIC就是為塑料工業(yè)所開(kāi)發(fā)的，如圖5-mapp將機器分為機電一體化對象（機器人、軸控、軸組、液壓的控制），射膠、熔膠、開(kāi)合模、保壓等專(zhuān)用的注塑機控制行業(yè)專(zhuān)用模塊，再加上基礎的文件、配方、報警等管理，可以快速的為注塑機實(shí)現油壓、伺服泵、全電動(dòng)注塑機，以及注塑機與機械手、關(guān)節機器人、SCARA機器人的整體智能制造單元的集成。

（5）通信互聯(lián)

總線(xiàn)技術(shù)讓系統更為智能在于它可以獲取更多的參數，除了信號之外，可以為機器提供維護、使用時(shí)間累計、當前狀態(tài)、故障記錄等。而實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)則讓生產(chǎn)變得更為高效—快速的切換工藝，當生產(chǎn)的工藝發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)高速的以太網(wǎng)快速下達指令，運動(dòng)控制系統可以讓生產(chǎn)快速適應新的工藝需求。

OPC UA不僅僅是一個(gè)通信協(xié)議，OPC UA在智能制造中扮演最為重要的角色：通過(guò)共享的信息模型，使得OT、IT和CT之間可以實(shí)現語(yǔ)義互操作，這樣，IT與OT即可實(shí)現真正的融合，通過(guò)類(lèi)似于共享內存的機制，每個(gè)單元包括控制、MES、IIoT等均可訪(fǎng)問(wèn)地址空間，獲取自己想要的數據。

通信互聯(lián)構成了智能制造的基礎骨干，智能的實(shí)現都依賴(lài)于標準規范的傳輸、連接。

（6）智慧工廠(chǎng)集成能力

智慧工廠(chǎng)的集成能力同樣是軟件的集成，包括了機器控制器所提供的機器狀態(tài)參數，基于EUROMAP77進(jìn)行注塑機的MES系統集成，包括OPC UA與云平臺的集成，與邊緣計算平臺的互聯(lián)。

圖6-塑料工廠(chǎng)智能集成應用場(chǎng)景

邊緣計算（Edge Computing）相對于云計算，其旨在通過(guò)對現場(chǎng)的數據采集并進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，與云計算的差異在于云相對較長(cháng)的數據采樣周期（秒、分、小時(shí)、天），而對于貝加萊而言，其APROL平臺可以作為塑料、包裝等工廠(chǎng)的計算平臺，對生產(chǎn)的過(guò)程、狀態(tài)數據進(jìn)行采集（PDA）、能源監測EnMon、基于狀態(tài)的運營(yíng)維護ConMon，針對塑料工廠(chǎng)集成了EUROMAP 77，以實(shí)現對工廠(chǎng)數據的采集與MES的互聯(lián)。

貝加萊參加塑料機械展CHINAPLAS 2017

廣州琶洲館

展臺號：3.1館T41