自动化行业的发展趋势

宋立雪

【摘 要】随着物联网、云计算等新技术的出现，2016年制造业发生一新变化，工厂机器换人，设备互联化，生产智能化等创新实践给传统产业带来了良好的启示。同时给自动行业带来新的机遇和挑战，一些控制厂商利用物联网技术改进他们的产品，同时研发一些新的技术，那么2017年的自动化行业将会有哪些趋势？

【关键词】自动化；物联网；发展趋势

一、物联网将降低自动化成本

物联网作为热门概念，近年来对各行业影响正变得更加剧烈。随着技术的进步，一些高性能的物联网产品和驱动芯片不断推出，如处理器、传感器、分析软件、视觉系统、无线通信协议和分布式系统架构等。这些技术产品的出现将使得自动化系统具有更高的价值，自动化厂商用更低的成本集成出更高性能的产品，造福业界。最近，英特尔推出了一套新的模板化计算机平台“计算卡”（ComputeCard），这张卡只有普通银行卡的大少，却集成了一套完整计算机的所有元素，包括IntelSoC处理器、内存、存储、无线、I/O等等。基于这种计算卡，硬件厂商可以灵活地优化各种智能互联解决方案，比如说交互式冰箱、安全摄像头、物联网网关，而且拥有简化设计、易于维护、用户可升级等优势。

二、精益自动化和扁平架构到来

自动化系统正在进一步简化，从原来的五层系统模型转变成2-3层，系统性能将得到进一步提升同时降低未来的软件维护成本，这也是自动化行业多年来发展的趋势。在新的系统模型中，控制器使用了适当的协议，如通过web服务直接把信息从0、1级传递到第4、5级。这种趋势正在加速，计算被驱动到更强大的控制器、智能设备和传感器，并带动了工厂级计算机和云托管应用程序。如今的智能手机已经是一个多核处理功能强大的计算机，可以利用它执行一些本地任务，利用云和具有通信的功能的智能手机，可以寻找餐馆预定或者确定最佳的出行路线。

三、开放式工业自动化架构

过去一年里已经看到围绕着边缘计算的开放式系统结构的出现，开放式系统与业务系统紧密集成，满足多厂商共同操作的需求。传统的工业自动化架构目前处于非开放阶段，但一些智慧社区控制系统和用户提出了多厂商集成的问题障碍。这种新的“开放”的思维方式旨在创造更灵敏、高效、灵活的制造业，紧密整合客户、供应商、制造商和分销物流生态系统。为了提高生产的性能和灵活性，制造现场的I/O（输入/输出）设备包括传感器、执行器、分析器、驱动器、视觉、视频、和机器人等都需要连接通信。在这种环境下创建卓越的集成工业自动化系统需要完全开放的通信源代码、数据定义、框架和应用程序交换标准。例如，工业4.0的思想主张整合制造业工厂和其它业务功能，包括进货物流、客户服务、出货物流。工业4.0发展的背景是廉价劳动力的红利不再存在，企业欲取得行业竞争优势和灵活性只能利用以自动化为核心的先进技术，成功过渡智能化生产模式。德国推出了工业4.0战略后引发了全球的呼应，包括中国制定的“中国制造2025”，日本工业价值链促进会，印度制造等等。一些知名的企业已经开始应用工业4.0概念来提高过程自动化的效益，包括了ABB、巴斯夫、拜耳、比尔芬格-博格、E+H、赢创、FESTO、科隆、朗盛、西门子、和弗劳恩霍夫化工技术研究所。在2015年发布的那慕尔过程传感器4.0路线图描述了智能网络传感器作为工业4.0进程架构的基础部分，这些传感器将与控制系统和自动化系统进行通信，甚至可以直接与业务系统进行对话。

四、自动化厂商必需接受便攜式应用

自动化行业面临着一个极具挑战性的问题，必需改变缺乏兼容多厂商的便携移动应用。如果只是开放自动化架构而没有开放的生态系统，便携式创新应用将被扼杀。在过去的技术中，为特定控制器应用程序通常不能运行在另一个品牌的控制器，要使用只能花费时间重写程序。埃克森美孚首席工程师DonBartusiak指出，每一次从不同厂买一台电脑都要重写所有文件、电子表格和报告，在今天的工业环境里，非便携式应用意味着时间和资料的浪费。IEC-61131-3标准和PLCopen标准提供了两个基本框架的支持，多厂商的便携式应用。控制器之间的结构化文本程序的交换最新的方法是用PLCopenXML交换标准，进入2017，新的挑战将让供应商采用这些交换标准。厂商需要热情地接受这些标准，或者新的工业控制应用开放式架构的互换性和可重用性标准。这将填补传统的计算机行业解决方案的空白，传统的供应商已经展示和销售物联网软件产品。有一个这样的例子，基于Node-Red开源可视化编程已经被供应商用于数据采集和控制的一些平台，包括RaspberryPi。

五、边缘自动化设备将蓬勃发展

如今，物联网我技术正在迅速崛起，包括高功率/低成本通信技术，使新的智能节点实现网络边缘操作，以提高制造性能和效率。这将是一个新的增长趋势。例如，ABB开发了一种紧凑型传感器，该传感器连接到低压异步电动机上，无需布线。智能传感器使用车载算法把电机的健康信息（通过智能手机和互联网）传输到一个安全的服务器，以部署其它智能服务。还有，艾默生罗斯蒙特708无线声波变送器使用超声波声学事件检测，并通过精确的交流声水平和温度数据实现阀门的可视性。此外，监控传输设备的数据可以通过无线网络传输，实现事件状态和泄漏检测。

六、基于边缘/云的大数据分析

在广泛的物联网发展推动下，新一代云服务和工具来创建分析开始为自动化提供服务。过去，用于完成先进的过程控制（APC）、优化和预测分析的软件大部分难以实现并且很昂贵，但这种情况正在改变。在广泛的物联网应用驱动下，这些基于云的工具与集成设计环境平台正在逐步推出，为用户和行业专家创建和部署经济分析。这些平台显着降低了实施成本，并有助于扩大应用分析的范围，非常类似于Excel电子表格授权用户更有效地使用计算机。除了提高效率和生产力，更多的分析可以更好地告知决策者，如何改善和完善制造工艺。这些新例子包括谷歌分析和测量协议、微软Azure和AWS物联网平台。历史数据已经证明了他们的价值，在过程中的行业离散的应用程序，但最大的限制因素是初始成本和持续生命周期软件维护。然而，商业云服务的使用提供了一种经济手段，为许多公司利用历史数据和适用于适当的分析。一些主要厂家正在收集工厂数据，使用OPC、OPCUA和其他网关，并提供数据的标准云应用程序，如亚马逊Web服务（AWS）和微软Azure云服务，这种方法效率和灵活性更高。

七、协作机器人将变得更实惠

2016年，协作机器人取得了爆发式的发展，业内数据统计表明，协作机器人市场销售量正在快速增长。这些新推出的协作机器人具有轻巧、廉价的特点，结合了先进的视觉技术，为工作提供更多感知功能。目前，协作机器人平均价值已经大幅下降到40000美元以下，满足大规模应用的需求。近年来，全球机器人采用率正在加速上升，中国现在是世界上最大的机器人采购国。随着这些自动化趋势的发展，用户和自动化供应商将面临着新的风险和机会。新技术的投入使用具有一定的风险，要花时间去实践和证明效果，这是一个过程也是一种挑战。其次，如果不采用新技术，有可能在未来的市场环境中输给那些使用了新技术而变得强大的对手们。企业要考虑未来是否能适应消费者需求变化，企业面临着挑战，技术趋势一时间很难确定什么是有价值的，应该什么时候投资。能够接受这些转变，企业才将能在未来超过他们的竞争者。