關(guān)于工業(yè)控制領(lǐng)域里的一些前端技術(shù)

“中國(guó)智造”升級(jí)，工業(yè)4.0如火如荼，工控行業(yè)涌現(xiàn)出眾多新興技術(shù)，為傳統(tǒng)工業(yè)制造提速，極大地提升了傳統(tǒng)制造的自動(dòng)化程度。同時(shí)，新興的技術(shù)也為傳統(tǒng)企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型提供了新途徑。

原本用于軍事領(lǐng)域的紅外熱成像技術(shù)，隨著控制成本的降低慢慢得以發(fā)展普及，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域，包括產(chǎn)品流程設(shè)備、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備、機(jī)電系統(tǒng)等。通過紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)能夠在設(shè)備安全、運(yùn)行可靠性、絕熱檢測(cè)以及質(zhì)量檢測(cè)等方面節(jié)約大量的時(shí)間成本和人力成本。當(dāng)前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、未來工廠的發(fā)展十分迅速，紅外成像技術(shù)的應(yīng)用能夠在工業(yè)生產(chǎn)安全、提升效率等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

眾所周知，工業(yè)4.0離不開智能制造，而智能制造則與機(jī)器視覺息息相關(guān)。由此可見，機(jī)器視覺對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有多么重要。事實(shí)上，機(jī)器視覺是工業(yè)自動(dòng)化和智能化的核心技術(shù)，具有高度自動(dòng)化、高效率、高精度的特點(diǎn)，以及強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力。當(dāng)前的機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用與識(shí)別、檢測(cè)和數(shù)據(jù)智能互聯(lián)方面，在提升企業(yè)生產(chǎn)效率和降低人力成本的同時(shí)，也能確保產(chǎn)品質(zhì)量。不過，國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，還有很大的差距，機(jī)器視覺在工控行業(yè)的成熟應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路。

作為目前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)最常見的設(shè)備基礎(chǔ)，PLC的應(yīng)用，極大地提升了工業(yè)控制系統(tǒng)在操作、控制方面的效率和精度。當(dāng)前，PLC技術(shù)不僅在數(shù)據(jù)處理、計(jì)數(shù)控制、運(yùn)動(dòng)控制、順序邏輯等功能發(fā)揮重要作用，也能在工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域?yàn)槠髽I(yè)提供高效的數(shù)據(jù)傳輸支持。

5G技術(shù)在今年熱度快速提升，也取得了巨大發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有高可靠、低延遲的特點(diǎn)，不僅能夠應(yīng)用在手機(jī)等消費(fèi)終端，也能夠在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮巨大作用?；?G技術(shù)，工業(yè)生產(chǎn)中的閉環(huán)控制應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，從而也極大地推進(jìn)了工廠工業(yè)自動(dòng)化控制的步伐。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，通信延遲必須在ms級(jí)別以內(nèi)，才能確保生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸，達(dá)到精確控制的效果。

與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)相比，工業(yè)大數(shù)據(jù)最大的特點(diǎn)是具有明顯的目的性。當(dāng)前的工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)主要用于提升研發(fā)質(zhì)量和效率，優(yōu)化生產(chǎn)過程和供應(yīng)鏈需求。從本質(zhì)上講，工業(yè)大數(shù)據(jù)有助于促進(jìn)企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)向智能化發(fā)展。

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等技術(shù)的興起，各行業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)處理的要求也水漲船高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2020年，每個(gè)人一年將產(chǎn)生1.5G數(shù)據(jù)量。然而，當(dāng)前的云計(jì)算技術(shù)還無法很好地處理如此龐大的數(shù)據(jù)。邊緣計(jì)算的應(yīng)用，應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)資料和服務(wù)運(yùn)算都能夠通過分散式運(yùn)算的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邏輯上的邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，并且切割成更小、更易管理的部分。此外，邊緣節(jié)點(diǎn)與用戶終端裝置更接近，更大程度地降低了延遲。通過邊緣計(jì)算技術(shù)，企業(yè)能夠確保生產(chǎn)快速響應(yīng)并提供反饋，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，杜絕設(shè)備終端發(fā)生意外，提高生產(chǎn)安全性。

在工業(yè)生產(chǎn)中，通過協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人互補(bǔ)，讓傳統(tǒng)工業(yè)變得更加智能化。通過多傳感器的融合，協(xié)作機(jī)器人在人機(jī)交互具有更強(qiáng)的靈活性和智能性。同時(shí)，對(duì)于小型生產(chǎn)企業(yè)來說，協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用也有效減小了生產(chǎn)線建設(shè)上的資金壓力，能夠快速收回成本。

所謂的數(shù)字雙胞胎，是指利用數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)稱的鏡像世界。這個(gè)概念最初是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室在2011年提出的，在企業(yè)生產(chǎn)過程的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理等領(lǐng)域，數(shù)字雙胞胎技術(shù)能夠幫助企業(yè)進(jìn)行仿真測(cè)試、驗(yàn)證，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度和調(diào)整，以及進(jìn)行模擬機(jī)械和電器聯(lián)動(dòng)模擬。因此，數(shù)字雙胞胎技術(shù)能夠幫助企業(yè)在低成本的鏡像世界中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行協(xié)同以及模型優(yōu)化，從而為現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)提供最佳的解決方案。

虛擬調(diào)試其實(shí)是數(shù)字雙胞胎的分支技術(shù)，目前已經(jīng)成為工控行業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷時(shí)，產(chǎn)品往往已經(jīng)初步集成，這樣一來，企業(yè)的成本就很高。通過虛擬調(diào)試技術(shù)，企業(yè)能夠在真正生產(chǎn)產(chǎn)品之前模擬驗(yàn)證產(chǎn)品集成后的所有問題，從而進(jìn)行排查和修正。因此，虛擬調(diào)試能夠優(yōu)化整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)流程，提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高效的柔性生產(chǎn)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是本年度工業(yè)領(lǐng)域中的大熱門，作為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新途徑，能夠?yàn)楣I(yè)制造領(lǐng)域創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)過程的管理體系方面已經(jīng)扮演了重要的角色。借助分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信協(xié)議、視覺系統(tǒng)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)備監(jiān)控、安全生產(chǎn)等流程都得到了優(yōu)化?？梢灶A(yù)見，隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，這種技術(shù)將會(huì)為未來的工業(yè)帶來更多變革。