12月7日在弗戈“中國制造業(yè)2025企業(yè)家國際論壇”上，貝加萊工業(yè)自動(dòng)化大中華區總裁肖維榮博士發(fā)表了“智能制造時(shí)代自動(dòng)化的使命”演講，其中包括了從產(chǎn)業(yè)角度對制造業(yè)發(fā)展的深刻洞見(jiàn)，以及對自動(dòng)化在新時(shí)代的使命認知，本文將其演講文檔中予以截取，并配合演講予以分享。

改革開(kāi)放40年的發(fā)展過(guò)程

中國的改革開(kāi)放40年發(fā)展，很多產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，經(jīng)歷了非常艱難的發(fā)展過(guò)程，中國取得的成績(jì)是有目共睹的，這是我們一代又一代的產(chǎn)業(yè)人共同推進(jìn)的，以及高效的政府決策與大量的產(chǎn)業(yè)政策支持，其次，我們有巨大的市場(chǎng)，讓我們有機會(huì )試錯，迭代而能帶來(lái)高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)門(mén)類(lèi)齊全也使得科技可以在不同產(chǎn)業(yè)間的共享，這些給了我們均攤產(chǎn)業(yè)成本的機會(huì )，電商、支付等的高速發(fā)展使得IT基礎設施大量投資，進(jìn)而為我們提供了便利的網(wǎng)絡(luò )條件，而這又進(jìn)一步攤薄成本，使得我們在電子領(lǐng)域更快的發(fā)展。

圖1-制造業(yè)發(fā)展的進(jìn)步與不足

然而，我們也必須看到我們所面臨的挑戰，存在一些問(wèn)題，我們不必妄自菲薄，但要有清晰認識，我們在自主創(chuàng )新方面仍然有待提高，依賴(lài)于傳統低勞動(dòng)成本、抄襲省略研發(fā)成本、犧牲環(huán)保的發(fā)展路徑也是不可持續的，國家也越發(fā)重視社保的投入與監管，不斷加強知識產(chǎn)權的保護，以及在環(huán)保方面的力度，這些都使得我們原來(lái)那些依賴(lài)低價(jià)優(yōu)勢的企業(yè)要去轉型。人才是一個(gè)基礎話(huà)題，今天我們要發(fā)展人工智能、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都需要大量的高品質(zhì)人才，包括現場(chǎng)的高技能職業(yè)工人。

變革拐點(diǎn)的市場(chǎng)需求

對于制造業(yè)而言，必須圍繞客戶(hù)需求，包括對品質(zhì)、成本、個(gè)性化多方面的需求，今天，我們討論智能制造都是因為“個(gè)性化”生產(chǎn)下如何實(shí)現高成本效率變得更為迫切與顯著(zhù)。

圖2—需求的變化與產(chǎn)業(yè)鏈內的傳遞

需求是一個(gè)傳遞過(guò)程，從終端消費者到生產(chǎn)企業(yè)、再到OEM機械制造商，再傳遞到自動(dòng)化行業(yè)，而消費者的這種個(gè)性化需求，對于生產(chǎn)而言是很大的挑戰，而這需要產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)共同來(lái)面對，更為靈活的產(chǎn)線(xiàn)，需要支持工藝靈活切換的設備，而同時(shí)這些依賴(lài)于自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)的支撐。

自動(dòng)化的使命之一就是通過(guò)跨界技術(shù)的融合，使得定制化生產(chǎn)，與標準化生產(chǎn)接近的成本。

推進(jìn)全生命周期的數字化

在具體的執行方面，肖維榮博士就數字化創(chuàng )新設計、工業(yè)應用技術(shù)軟件化、實(shí)現數字互聯(lián)、智能時(shí)代人才培養等闡述了自動(dòng)化在智能時(shí)代的使命。

圖3-全生命周期數字化

數字化是推進(jìn)智能制造的基礎，數字化涵蓋了產(chǎn)品與系統的設計、開(kāi)發(fā)、測試驗證、運行與維護的整個(gè)生命周期（如圖3），數字化與創(chuàng )新緊密相關(guān)，所謂的創(chuàng )新，就是在整個(gè)生命周期的每個(gè)環(huán)節，我們都要尋求技術(shù)的升級，提高效率，包括產(chǎn)線(xiàn)設計與規劃、重構的效率，更為快速的開(kāi)發(fā)應對變化的機器、面對變化的生產(chǎn)，如何實(shí)現高效的驗證進(jìn)入小批量生產(chǎn)，運行中如何降低能耗、單位產(chǎn)品成本，通過(guò)維護方法創(chuàng )新，借助于新技術(shù)來(lái)計劃性的、可預測性的降低生產(chǎn)宕機、提升連續性。

創(chuàng )新的機器開(kāi)發(fā)—基于模型的開(kāi)發(fā)

數字化設計在于借助于建模來(lái)對物理的機器、產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行仿真，因為在傳統物理的機器與產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行調試耗費大量的材料，并且問(wèn)題并不容易被發(fā)現以及進(jìn)行快速的調整，而借助于數字化的建模仿真平臺，可以對機械、控制進(jìn)行仿真，可以在虛擬環(huán)境中改變變量來(lái)尋找最優(yōu)的控制模型與參數。

圖4-基于模型的設計

如圖4，仿真建模的優(yōu)勢非常多，它包括以下幾個(gè)方面：

虛擬調試：可以在不需要真實(shí)的機器狀態(tài)下進(jìn)行控制參數的最優(yōu)化，可以實(shí)現測試驗證環(huán)節的大量成本節省，在很多機器的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，這個(gè)驗證環(huán)節是最耗費成本的，而通過(guò)數字化建模仿真可以帶來(lái)成本節省，還可以縮短研發(fā)周期。

自動(dòng)代碼生成：通過(guò)MATLAB/Simulink、MapSim等軟件的接口，可以將其仿真的模型自動(dòng)生成C、ST代碼直接下載到控制器，實(shí)現硬件在環(huán)測試，這樣就可以節省大量編程工作。

圖5-采用建模仿真開(kāi)發(fā)岸橋防搖系統

肖維榮博士以港口集裝箱吊裝過(guò)程的建模仿真為例，通過(guò)對其物理系統和控制系統進(jìn)行建模，可以仿真整個(gè)集裝箱吊裝過(guò)程，實(shí)現對集裝箱的搖擺和扭轉的抑制，可以快速定位，使得港口的集裝箱吊裝過(guò)程實(shí)現無(wú)人化，并縮短其過(guò)程，進(jìn)而提高港口的吞吐能力，降低人工消耗。

模塊化機器開(kāi)發(fā)響應生產(chǎn)的變化能力

為了更為快速的構建系統，原有的開(kāi)發(fā)模式已經(jīng)不能響應快速的市場(chǎng)變化，對于機械制造業(yè)、工廠(chǎng)自動(dòng)化而言，軟件將扮演越發(fā)重要的角色，通過(guò)軟件的復用與組件技術(shù)，我們可以將行業(yè)工藝知識封裝為一個(gè)個(gè)的APP，這些APP將提高機器與產(chǎn)線(xiàn)的開(kāi)發(fā)效率，未來(lái)我們更多的工作將在“規劃”、“配置”而不是傳統的大量的編程調試。

圖6-模塊化軟件設計舉例：mappMOTION

貝加萊的mapp即是引領(lǐng)這一潮流的典型技術(shù)，它不僅提高開(kāi)發(fā)效率，對于那些擁有自主知識產(chǎn)權的企業(yè)而言，軟件也是一種知識產(chǎn)權保護的容器。

如圖6的mappMOTION是mapp技術(shù)中對于運動(dòng)控制的規劃，基本的機電對象如軸、軸組，以及專(zhuān)業(yè)的模塊如CNC、機器人，第三個(gè)部分就是客戶(hù)相關(guān)機器的操作運行如OEE、能耗、趨勢、報警等。這些復用模塊可以快速配置機器，應對變化。

圖7-印刷機控制的模塊化軟件設計

以卷筒紙印刷機為例，其色標檢測、套色控制、相位調整均可通過(guò)標準化的軟件封裝來(lái)實(shí)現機器的快速配置，針對不同的印刷材料的張力變化、色標類(lèi)型、速度、加減速時(shí)間、的變化，智能的套色模塊可以智能的計算控制工藝曲線(xiàn)來(lái)實(shí)現高精度、高速的套色控制。

數字化協(xié)同的基礎—基于OPC UA TSN的互聯(lián)

OPC UA TSN技術(shù)是未來(lái)實(shí)現制造協(xié)同的關(guān)鍵，OPC UA主要來(lái)協(xié)同機器與機器、機器與管理系統乃至管理系統之間的數據交互，通過(guò)全局的語(yǔ)義互操作來(lái)實(shí)現數據在橫向、縱向與端到端的集成，這樣數字化的連接后，進(jìn)一步要實(shí)現的智能化才有了基礎(如圖8)。

圖8-OPC UA TSN構成了數字化連接的基礎標準與規范

TSN則解決在異構網(wǎng)絡(luò )中的數據傳輸問(wèn)題，對于現有的工業(yè)現場(chǎng)大量的現場(chǎng)總線(xiàn)使得數據的連接出現障礙，周期性與周期性數據無(wú)法銜接，而TSN則通過(guò)全新的機制來(lái)協(xié)同這些數據。

OPC UA TSN是整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）實(shí)現的基礎，它也使得制造得以協(xié)同，機器、機器人、MES/ERP等可以實(shí)現數據的透明以及全局的優(yōu)化，貝加萊是OPC UA TSN的積極推動(dòng)者，在2017年SPS即發(fā)布TSN演示系統并即將投入批量化應用。

圖9-數字化連接到智能應用

如圖9，通過(guò)集成OPC UA TSN技術(shù)的控制器，貝加萊實(shí)現控制、數據連接、匯集，以及數據的呈現、機器學(xué)習以及長(cháng)周期大數據的分析，構建整個(gè)智能制造的數字化框架。

數字時(shí)代智能制造提升成本效率

在跨界技術(shù)中尋找可以融入到自動(dòng)化方案中的技術(shù)，自動(dòng)化正在往軟件、通信方向延伸，而另一個(gè)方向則是機械，具體在于機電的融合方向，因為“軟件定義智能”，但機械卻有瓶頸，這是貝加萊之所以開(kāi)發(fā)SuperTrak/ACOPOStrak的原因，通過(guò)柔性電驅輸送系統，控制工藝的柔性可以被“柔性”的執行，不僅如此，新的輸送系統還可以大幅簡(jiǎn)化機械系統的設計，提高產(chǎn)線(xiàn)的復用性，這些都為制造業(yè)的協(xié)同效率提升帶來(lái)幫助。

圖10-ACOPOStrak實(shí)現柔性制造

圖10的ACOPOStrak是全新機電設計變革的動(dòng)力，它可以讓產(chǎn)線(xiàn)變得更為柔性，滿(mǎn)足個(gè)性化定制的需求，提升生產(chǎn)效率。

人才培養是長(cháng)期戰略

人才是實(shí)現智能制造推進(jìn)的戰略性保障力量，我們需要的不僅是研究型人才，我們也需要數字化時(shí)代發(fā)展所需的設計、工程應用、具體操作的人員，這些需要我們產(chǎn)業(yè)與學(xué)界的緊密合作，需要將產(chǎn)業(yè)對人才的需求、最新的前沿技術(shù)傳遞到學(xué)界，并使得學(xué)界可以緊密結合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求進(jìn)行人才的培養。

貝加萊的EC是一個(gè)完全按照“復合型人才”培養思想而建立的，他以嚴格的工程師思維訓練工程師，在機電工程、軟件工程、工業(yè)通信、項目管理多個(gè)方向進(jìn)行綜合性的技能訓練，并將其融合為解決一個(gè)個(gè)實(shí)際的機器全局開(kāi)發(fā)項目的能力。通過(guò)EC的訓練，我們可以將工程師快速成為提供高回報的人力資源，也是貝加萊的競爭力。

圖11-智能時(shí)代的工程師能力訓練

肖維榮博士總結道“人才培養是一個(gè)企業(yè)發(fā)展持續競爭力的來(lái)源，建立產(chǎn)學(xué)合作也是為社會(huì )培養人才的渠道，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)作為一個(gè)應用學(xué)科，這種結合是非常必要且回報豐厚的”。

自動(dòng)化借助開(kāi)放技術(shù)解決客戶(hù)問(wèn)題

肖維榮博士對自動(dòng)化行業(yè)的使命概括為“借助于跨界技術(shù)融合來(lái)解決客戶(hù)的生產(chǎn)中的問(wèn)題，在智能制造時(shí)代，我們要解決個(gè)性化生產(chǎn)的高成本效率”，橫向技術(shù)，來(lái)自于IT技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)如建模仿真軟件、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、AI、云計算等都可以為自動(dòng)化所用，我們無(wú)需自行開(kāi)發(fā)，而是建立接口，這樣可以實(shí)現“經(jīng)濟性”的解決產(chǎn)業(yè)實(shí)際問(wèn)題，讓定制化生產(chǎn)也能達到標準化的成本優(yōu)勢”。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創(chuàng )新驅動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團全球機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶(hù)提供機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化、運動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。貝加萊保持持續的創(chuàng )新精神，為客戶(hù)提供更為簡(jiǎn)化以及超出預期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。