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智能時(shí)代對OEM的挑戰(zhàn)是什么？

當(dāng)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于IT的大數(shù)據(jù)分析、人工智能來實(shí)現(xiàn)基于信息的控制，以獲得生產(chǎn)的優(yōu)化，包括對能源、設(shè)備維護(hù)的基于IT的解決方案，但是，就機(jī)器本身，也面臨許多新的挑戰(zhàn)，對于機(jī)器的開發(fā)者而言，必須予以考慮，否則，將無法滿足智能的需求。

智能制造聚焦于如何響應(yīng)個(gè)性化生產(chǎn)，提供在生產(chǎn)運(yùn)營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。將這些問題延伸，將提出對于設(shè)備智能化的要求：

圖1-智能時(shí)代的機(jī)器滿足生產(chǎn)者的需求

以圖1-印刷機(jī)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(jī)器需求，除了強(qiáng)調(diào)機(jī)器的最基本的性能與功能設(shè)計(jì)外，對生產(chǎn)運(yùn)營維護(hù)方面提出了更多的要求

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

（2）.智能維護(hù)能力（遠(yuǎn)程維護(hù)、預(yù)測性維護(hù)）

（3）.能源效率（驅(qū)動技術(shù)與能源監(jiān)測）

（4）.生產(chǎn)管理能力集成（訂單、配方、排產(chǎn)等能力）

（5）.設(shè)備的集群與輔機(jī)連線生產(chǎn)能力；

（6）.設(shè)備綜合運(yùn)行效率OEE指標(biāo)。

這些特性歸結(jié)為基于平臺的集成、開放的第三方設(shè)備、開放的上層管理系統(tǒng)的集成能力，包括對機(jī)器人、工藝設(shè)備、安全的集成。

1.質(zhì)量成本與交付是互聯(lián)的內(nèi)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(shù)據(jù)的采集頻度將較之大規(guī)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，這些都是通過全局的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，而這是數(shù)據(jù)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)行的線路

因此，IT與OT的融合是整個(gè)制造業(yè)一直的線路圖，其本質(zhì)是在通過信息協(xié)同來實(shí)現(xiàn)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(jī)器而言，其自身并不需要依據(jù)信息來實(shí)現(xiàn)所謂的優(yōu)化，但是，其必須有開放的接口與IT系統(tǒng)互聯(lián)。

這表現(xiàn)在于基于以太網(wǎng)的互聯(lián)，并對OPC UA、MQTT這些MES/ERP、大數(shù)據(jù)/云平臺的互聯(lián)與集成能力，當(dāng)然也包括軟件的接口，如數(shù)據(jù)庫驅(qū)動接口、軟件API的接口等。

對于自動化設(shè)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(jī)器對于變化的響應(yīng)能力

行業(yè)功能庫是機(jī)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，通過工藝建模，將影響生產(chǎn)品質(zhì)的因素進(jìn)行建模，當(dāng)生產(chǎn)的工藝條件發(fā)生變化后，系統(tǒng)可自適應(yīng)新的生產(chǎn)工藝，進(jìn)而能夠形成智能的響應(yīng)訂單變化的計(jì)算能力。

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

3.能源與維護(hù)問題

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

（1）個(gè)性化產(chǎn)品的能耗計(jì)量會更為精準(zhǔn)。

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

因此，能耗與維護(hù)問題在智能時(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(jī)器將會納入到生產(chǎn)系統(tǒng)中，單臺機(jī)器的安全停車會對整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)帶來影響，為了不降低整線的OEE，必須在安全與效率間進(jìn)行平衡：

（1）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全集成問題，來自不同廠商的設(shè)備運(yùn)行不同的總線；

（2）機(jī)器人的安全與人-機(jī)協(xié)同的安全問題；

（3）安全距離與響應(yīng)速度問題，如何更短的安全停車距離才能保證人身安全？

（4）如何安全而不影響效率？

5.機(jī)器人集成

越來越多的機(jī)器人應(yīng)用于生產(chǎn)線，但是，機(jī)器人如何與工藝設(shè)備同步，機(jī)器人與輸送系統(tǒng)的合作，如何更為有效的開發(fā)應(yīng)用，這些都是需要解決的問題。

（1）協(xié)同機(jī)器人；

（2）機(jī)器人的安全技術(shù)；

（3）AGV路徑優(yōu)化與智能避障算法；

（4）機(jī)器人與工藝設(shè)備的同步協(xié)作。

將如此多的復(fù)雜需求集成于一體，對于控制系統(tǒng)而言，需要高度集成的，且具有極強(qiáng)的開放性的平臺，否則，無法讓包含了控制的邏輯、運(yùn)動、機(jī)器人與復(fù)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平臺所開發(fā)的mapp模塊化開發(fā)平臺軟件。

mapp的高效開發(fā)

1.mapp智能機(jī)器開發(fā)的原理

mapp是貝加萊為智能機(jī)器高效開發(fā)所設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)用系統(tǒng)，其基于軟件復(fù)用（Software Reuse）與組件技術(shù)（Components Technology），采用標(biāo)準(zhǔn)的PLCopen進(jìn)行應(yīng)用的封裝，通過提高已有的行業(yè)軟件封裝，對軟件進(jìn)行高效的開發(fā)支持。

圖3-mapp的應(yīng)用結(jié)構(gòu)

如圖3，mapp有效的將機(jī)器的開發(fā)分為了基礎(chǔ)的機(jī)電一體化對象（軸、軸組、CNC、機(jī)器人）、以及行業(yè)功能、Web功能、基礎(chǔ)的管理功能（文件管理、配方、用戶、報(bào)警趨勢等），這樣，具有共性的部分都會被封裝為不同的mapp功能單元，而通過mappLINK對軟件進(jìn)行組態(tài)配置，即可快速構(gòu)成及其的應(yīng)用。

mapp提升開發(fā)效率的思想

--對軟件進(jìn)行復(fù)用

--采用可視化的開發(fā)模式

--擴(kuò)展豐富的IT功能

2.采用mapp開發(fā)機(jī)器的舉例

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

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

mpAxis、mpmultiAxis則針對全電動注塑機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行了同步的綁定關(guān)系，根據(jù)機(jī)器的類型進(jìn)行配置軸參數(shù)以及軸耦合關(guān)系，即可形成全電動注塑機(jī)的定位與同步控制。

而mpUser、mpRecipe、mpAlarm等則圍繞客戶的應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)，包括了用戶管理、配方、報(bào)警、趨勢等。

圖4-基于mapp的注塑機(jī)解決方案

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

mapp技術(shù)提供了開發(fā)機(jī)器應(yīng)用軟件的高效，也提供了連接至管理系統(tǒng)的便利。

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

展臺號：3.1館-D08