智能時(shí)代對OEM的挑戰是什么？

當我們談?wù)撝悄苤圃斓臅r(shí)候，很多時(shí)候我們討論的是制造商對于生產(chǎn)智能性的需求，人們通常將其智能依賴(lài)于IT的大數據分析、人工智能來(lái)實(shí)現基于信息的控制，以獲得生產(chǎn)的優(yōu)化，包括對能源、設備維護的基于IT的解決方案，但是，就機器本身，也面臨許多新的挑戰，對于機器的開(kāi)發(fā)者而言，必須予以考慮，否則，將無(wú)法滿(mǎn)足智能的需求。

智能制造聚焦于如何響應個(gè)性化生產(chǎn)，提供在生產(chǎn)運營(yíng)管理方面更為全局的優(yōu)化，確保在個(gè)性化定制時(shí)代為產(chǎn)品提供產(chǎn)品質(zhì)量的保障、成本降低以及交付能力的保障，這些都是智能制造的意義。將這些問(wèn)題延伸，將提出對于設備智能化的要求：

圖1-智能時(shí)代的機器滿(mǎn)足生產(chǎn)者的需求

以圖1-印刷機的控制需求的變化為例，我們分析智能時(shí)代終端生產(chǎn)企業(yè)對機器需求，除了強調機器的最基本的性能與功能設計外，對生產(chǎn)運營(yíng)維護方面提出了更多的要求

（1）.智能算法適應變換的訂單需求（工藝配方與質(zhì)量控制，基于大數據分析）

（2）.智能維護能力（遠程維護、預測性維護）

（3）.能源效率（驅動(dòng)技術(shù)與能源監測）

（4）.生產(chǎn)管理能力集成（訂單、配方、排產(chǎn)等能力）

（5）.設備的集群與輔機連線(xiàn)生產(chǎn)能力；

（6）.設備綜合運行效率OEE指標。

這些特性歸結為基于平臺的集成、開(kāi)放的第三方設備、開(kāi)放的上層管理系統的集成能力，包括對機器人、工藝設備、安全的集成。

1.質(zhì)量成本與交付是互聯(lián)的內在需求

質(zhì)量迭代必須發(fā)生在更小的批次中，因此，對于數據的采集頻度將較之大規模生產(chǎn)更高，另一方面，必須建立全局的優(yōu)化，以消除在生產(chǎn)協(xié)同中影響成本的關(guān)鍵因素，這些都是通過(guò)全局的數據來(lái)實(shí)現的，而這是數據采集與管理集成（MES/ERP）的主要原因。

圖2-OT與IT的融合是產(chǎn)業(yè)一直在進(jìn)行的線(xiàn)路

因此，IT與OT的融合是整個(gè)制造業(yè)一直的線(xiàn)路圖，其本質(zhì)是在通過(guò)信息協(xié)同來(lái)實(shí)現生產(chǎn)的最大優(yōu)化，特別是在個(gè)性化生產(chǎn)時(shí)代，對于信息的需求變得更為迫切，但是，對于機器而言，其自身并不需要依據信息來(lái)實(shí)現所謂的優(yōu)化，但是，其必須有開(kāi)放的接口與IT系統互聯(lián)。

這表現在于基于以太網(wǎng)的互聯(lián)，并對OPC UA、MQTT這些MES/ERP、大數據/云平臺的互聯(lián)與集成能力，當然也包括軟件的接口，如數據庫驅動(dòng)接口、軟件API的接口等。

對于自動(dòng)化設備而言，其對OPC UA的支持也包括了采用PLCopen對OPC UA進(jìn)行編程的能力。

2.機器對于變化的響應能力

行業(yè)功能庫是機器的智能最為核心的部分，這個(gè)智能主要是基于對行業(yè)Know-How的封裝，通過(guò)工藝建模，將影響生產(chǎn)品質(zhì)的因素進(jìn)行建模，當生產(chǎn)的工藝條件發(fā)生變化后，系統可自適應新的生產(chǎn)工藝，進(jìn)而能夠形成智能的響應訂單變化的計算能力。

變化的響應能力除了關(guān)鍵的工藝建模外，也還包括了用戶(hù)管理、配方管理這些基本功能的應用，以讓操作人員快速的進(jìn)行調整，但是，又必須簡(jiǎn)單。

3.能源與維護問(wèn)題

對于未來(lái)的生產(chǎn)而言，機器本身的能耗指標必須被傳輸至整個(gè)全局工廠(chǎng)管理系統，因此，機器本身具有的能耗采集將成為機器能耗采集的關(guān)鍵一環(huán)，能耗問(wèn)題之所以會(huì )被關(guān)注在于：

（1）個(gè)性化產(chǎn)品的能耗計量會(huì )更為精準。

（2）對于小批次的生產(chǎn)而言，機器的故障將會(huì )造成更大的成本損耗。

因此，能耗與維護問(wèn)題在智能時(shí)代將對生產(chǎn)的成本產(chǎn)生更大的影響。

4.安全與效率平衡

安全技術(shù)一直在生產(chǎn)效率與人身安全之間進(jìn)行平衡，而進(jìn)入智能集成時(shí)代，機器將會(huì )納入到生產(chǎn)系統中，單臺機器的安全停車(chē)會(huì )對整個(gè)生產(chǎn)系統帶來(lái)影響，為了不降低整線(xiàn)的OEE，必須在安全與效率間進(jìn)行平衡：

（1）異構網(wǎng)絡(luò )的安全集成問(wèn)題，來(lái)自不同廠(chǎng)商的設備運行不同的總線(xiàn)；

（2）機器人的安全與人-機協(xié)同的安全問(wèn)題；

（3）安全距離與響應速度問(wèn)題，如何更短的安全停車(chē)距離才能保證人身安全？

（4）如何安全而不影響效率？

5.機器人集成

越來(lái)越多的機器人應用于生產(chǎn)線(xiàn)，但是，機器人如何與工藝設備同步，機器人與輸送系統的合作，如何更為有效的開(kāi)發(fā)應用，這些都是需要解決的問(wèn)題。

（1）協(xié)同機器人；

（2）機器人的安全技術(shù)；

（3）AGV路徑優(yōu)化與智能避障算法；

（4）機器人與工藝設備的同步協(xié)作。

將如此多的復雜需求集成于一體，對于控制系統而言，需要高度集成的，且具有極強的開(kāi)放性的平臺，否則，無(wú)法讓包含了控制的邏輯、運動(dòng)、機器人與復雜行業(yè)算法，以及IT功能、管理功能進(jìn)行最高效的匹配與整合，而這里，我們介紹基于貝加萊Automation Studio平臺所開(kāi)發(fā)的mapp模塊化開(kāi)發(fā)平臺軟件。

mapp的高效開(kāi)發(fā)

1.mapp智能機器開(kāi)發(fā)的原理

mapp是貝加萊為智能機器高效開(kāi)發(fā)所設計的軟件應用系統，其基于軟件復用（Software Reuse）與組件技術(shù)（Components Technology），采用標準的PLCopen進(jìn)行應用的封裝，通過(guò)提高已有的行業(yè)軟件封裝，對軟件進(jìn)行高效的開(kāi)發(fā)支持。

圖3-mapp的應用結構

如圖3，mapp有效的將機器的開(kāi)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(hù)、報警趨勢等），這樣，具有共性的部分都會(huì )被封裝為不同的mapp功能單元，而通過(guò)mappLINK對軟件進(jìn)行組態(tài)配置，即可快速構成及其的應用。

mapp提升開(kāi)發(fā)效率的思想

--對軟件進(jìn)行復用

--采用可視化的開(kāi)發(fā)模式

--擴展豐富的IT功能

2.采用mapp開(kāi)發(fā)機器的舉例

圖4-顯示了一個(gè)注塑機的開(kāi)發(fā)，其開(kāi)發(fā)包含了以下部分：

針對注塑機，貝加萊會(huì )有專(zhuān)用的mappPLASTIC的專(zhuān)業(yè)庫支持，這些mappPLASTIC是以注塑機的熔膠、注射、保壓等閉環(huán)控制模塊、以及通用的溫區控制為機器的核心控制庫構建機器的基本控制功能。

mpAxis、mpmultiAxis則針對全電動(dòng)注塑機的應用進(jìn)行了同步的綁定關(guān)系，根據機器的類(lèi)型進(jìn)行配置軸參數以及軸耦合關(guān)系，即可形成全電動(dòng)注塑機的定位與同步控制。

而mpUser、mpRecipe、mpAlarm等則圍繞客戶(hù)的應用進(jìn)行開(kāi)發(fā)，包括了用戶(hù)管理、配方、報警、趨勢等。

圖4-基于mapp的注塑機解決方案

如果為了增加能源管理，可以添加mpEnergy模塊，如果需要的話(huà)也可以增加mpOEE、mpEuromap功能。

mapp技術(shù)提供了開(kāi)發(fā)機器應用軟件的高效，也提供了連接至管理系統的便利。

您想了解更多關(guān)于mapp的高效機器開(kāi)發(fā)，歡迎光臨貝加萊華南自動(dòng)化展展臺。

展臺號：3.1館-D08