工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造推動下的自動化技術(shù)發(fā)展探究

張培森

摘 要：科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動自動化技術(shù)朝著成熟的方向發(fā)展，自動化技術(shù)的應(yīng)用程度不斷提升，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的發(fā)展提供了巨大的支持。文章通過對自動化技術(shù)進(jìn)行基本概述，分析了在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造中的自動化技術(shù)的分類及特點(diǎn)，預(yù)判了自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，希望能夠?yàn)橐院蟮难芯刻峁┙梃b。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);智能制造;自動化技術(shù)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）07-069-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.034

科學(xué)技術(shù)是社會發(fā)展的重要推動力，是推動我國現(xiàn)代化建設(shè)的重要力量，對于提升人們的生活水平和生活質(zhì)量具有重要作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)的應(yīng)用程度不斷提升，在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用自動化技術(shù)，不僅提升了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且加快了傳統(tǒng)工業(yè)向現(xiàn)代化工業(yè)模式的轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的融合，在很大程度上提升了我國工業(yè)生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 自動化技術(shù)概述

1.1 自動化技術(shù)的概念

自動化技術(shù)是一種應(yīng)用范圍極廣、綜合性較強(qiáng)的技術(shù)，它與自動控制、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程、信息論、控制論等都有緊密聯(lián)系，且受計(jì)算機(jī)技術(shù)影響最大。

從自動化技術(shù)的發(fā)展前景來看，主要有以下幾個方向：

機(jī)電一體化。機(jī)電一體化系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、動力源、傳感器、微機(jī)等部分，使包裝機(jī)械得到了優(yōu)化和升級，傳感器、微電子、微機(jī)、機(jī)械等多種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融為一體，取代了原來繁雜和不合理的部分，使包裝機(jī)械在控制、制造和設(shè)計(jì)等方面都產(chǎn)生了較大的發(fā)展和變化，推動了包裝機(jī)械的發(fā)展。

機(jī)械功能多元化。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品正在朝著多元化和精致化的方向發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展推動下，只有具備多種切換功能和彈性化、多元化的包裝機(jī)種才能滿足市場發(fā)展需求。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模組化、標(biāo)準(zhǔn)化。在基于對原有機(jī)型進(jìn)行模組化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，能夠使新機(jī)型在短時間內(nèi)得到轉(zhuǎn)換。

控制智能化。包裝機(jī)械廠多采用PLC控制器，但是它沒有電腦的功能強(qiáng)大，而從包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢來看，必須要具備操作簡單、功能多樣化的條件，由于電腦具有智能化的特點(diǎn)因此將成為包裝控制器的發(fā)展新方向。

高精度的結(jié)構(gòu)運(yùn)動。包裝機(jī)械的性能受到結(jié)構(gòu)運(yùn)動和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響很大，它需要通過PLC動力負(fù)載控制、NC編碼器及數(shù)字控制、馬達(dá)等高精度控制器來完成，并促進(jìn)產(chǎn)品延伸，朝著高科技的方向進(jìn)行發(fā)展[1]。包裝行業(yè)應(yīng)用的范圍特別多，與國民經(jīng)濟(jì)具有密切的聯(lián)系，尤其是飲料或食品等制造業(yè)。因此，應(yīng)該努力研發(fā)新技術(shù)，推動包裝行業(yè)走上自動化發(fā)展道路。

1.2 自動化技術(shù)的分類和特點(diǎn)

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，自動化技術(shù)得到了一定的發(fā)展，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的基礎(chǔ)上對自動化技術(shù)進(jìn)行分類，可以分為自動化傳感系統(tǒng)、自動化快速成型、自動化精密特殊加工、制造系統(tǒng)自動化等，其特點(diǎn)是智能、高效、經(jīng)濟(jì)、安全。

利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，對設(shè)備構(gòu)造、產(chǎn)品運(yùn)行和裝置生產(chǎn)等進(jìn)行自動化控制，使制造業(yè)能夠通過對相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行控制來完成整個制造生產(chǎn)過程，并在生產(chǎn)過程中完成自動保護(hù)、自動信息處理、自動報警的動作。自動化儀器為制造設(shè)備的安全運(yùn)行提供了保障，提升了機(jī)械性能，降低了人力消耗，提升了工作效率，減少了成本投入。例如，制造系統(tǒng)自動化中的單機(jī)自動化、數(shù)控機(jī)床加工以及計(jì)算機(jī)智能化的精密加工技術(shù)。以上自動化設(shè)置和技術(shù)所具有的特性能夠形成三維實(shí)體，利用三維空間來實(shí)現(xiàn)成型技術(shù)。實(shí)體制造業(yè)可以利用三維固體疊加法，快速實(shí)現(xiàn)技術(shù)成型。而柔性制造采用數(shù)控機(jī)床的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)目標(biāo)，通過對零件進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)不同工序的加工目標(biāo)，成為當(dāng)前制造業(yè)中最具代表性的自動化技術(shù)之一。

1.3 自動化技術(shù)的局限性

與歐美國家相比，我國的自動化技術(shù)起步較晚，發(fā)展較慢，一些技術(shù)還不成熟。智能機(jī)器人與人類存在本質(zhì)差別，不具備獨(dú)立思考意識和能力，因此，在工作中不可能完全取代人類。自動化技術(shù)是一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，具有很強(qiáng)的專業(yè)性，需要工作人員具備專業(yè)知識和能力，這為工作人員提出了更高的要求。

雖然我國已經(jīng)進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時代，但是還有一些落后地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用并不充分，網(wǎng)絡(luò)信息較為滯后，導(dǎo)致信息傳輸不通暢，在各行各業(yè)之間不能得到有效銜接，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍受到限制，從而影響自動化技術(shù)的發(fā)展。

2 推動自動化技術(shù)發(fā)展的有效方案

首先，要充分認(rèn)識自動化技術(shù)的重要性，加大對自動化技術(shù)的重視和關(guān)注，培養(yǎng)更多高素質(zhì)人才，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，提升我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平，縮小與歐美發(fā)達(dá)國家之間的差距，在技術(shù)不斷提升的基礎(chǔ)上推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又會提升人們的生活水平。另外，要提升互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和應(yīng)用程度，不斷擴(kuò)寬工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍，加強(qiáng)各行業(yè)間的有效連接，促進(jìn)自動化技術(shù)的健康發(fā)展。

其次，改進(jìn)工業(yè)信息物理系統(tǒng)（CPS）。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造協(xié)同發(fā)展的背景下，對CPS系統(tǒng)進(jìn)行鞏固，不斷擴(kuò)大其使用范圍，滿足企業(yè)發(fā)展需求。同時，要及時解決和改進(jìn)系統(tǒng)中存在的問題和漏洞，確保企業(yè)在應(yīng)用此系統(tǒng)時更加安全、可靠、精準(zhǔn)、高效。

最后，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造更加融合。為了使自動化技術(shù)得到更好的發(fā)展，要對城市智慧系統(tǒng)、智能手臂技術(shù)、3D打印技術(shù)等新興技術(shù)進(jìn)行充分的開發(fā)和利用，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造的融合，為自動化技術(shù)的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，并為其發(fā)展創(chuàng)造更多的可能性。

3 自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造與自動化技術(shù)具有密切聯(lián)系，自動化技術(shù)能夠?yàn)楣I(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的發(fā)展提供支持，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造也能推動自動化技術(shù)的發(fā)展，三者相互作用、共同發(fā)展[2]。

在未來發(fā)展中，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)需要面對更加復(fù)雜的互聯(lián)關(guān)系，要對IT系統(tǒng)和OT系統(tǒng)進(jìn)行革新，將設(shè)計(jì)能力、用戶服務(wù)、商業(yè)能力等連接到一起，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)IP互聯(lián)，擴(kuò)大制造系統(tǒng)范圍，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互協(xié)同，促進(jìn)深層次的發(fā)展。

3.1 實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的信息采集

工業(yè)在太網(wǎng)協(xié)議的支持作用下，通過對現(xiàn)場IP地址進(jìn)行分配，能夠?qū)崿F(xiàn)IP流量和控制信息的共享傳輸，以扁平化管理的方式，減少數(shù)據(jù)信息傳遞層次，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)和IT系統(tǒng)的快速傳遞。要把控制級、車間級和傳統(tǒng)現(xiàn)場等復(fù)雜分層采用扁平化網(wǎng)絡(luò)控制，應(yīng)用多種無線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信息的收集、整理和傳輸，不留任何信息死角。另外，應(yīng)用無線技術(shù)還能排除電磁信道造成的干擾，增強(qiáng)穩(wěn)定性和安全性。

3.2 通過5G技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景

為了使工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)可靠性高、安全性好、大連接、低能耗的建設(shè)，滿足柔性生產(chǎn)條件，可以通過動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源、靈活組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)設(shè)備的控制及靈活組織[3]。根據(jù)制造環(huán)節(jié)的需求，增強(qiáng)機(jī)器、工具及設(shè)備的互聯(lián)，在動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源時，可以通過定制化的生產(chǎn)規(guī)模對資源組織進(jìn)行管控。工業(yè)生產(chǎn)可以采用SDN新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)，滿足智能生產(chǎn)線敏捷部署和自組織的需求。

3.3 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與OT系統(tǒng)融合

為了借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整，要利用互聯(lián)網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)OT系統(tǒng)的控制。例如，有的企業(yè)建立了i5平臺，通過該平臺可以實(shí)現(xiàn)對不同區(qū)域的機(jī)床的遠(yuǎn)程控制，并實(shí)現(xiàn)更高要求的同步控制。工廠要定制企業(yè)獨(dú)有的網(wǎng)絡(luò)平面，為帶寬和服務(wù)質(zhì)量提供定制化服務(wù)，并為企業(yè)提供單獨(dú)的開放性的網(wǎng)絡(luò)可編程系統(tǒng)和鏈路資源VPN，使工業(yè)企業(yè)通過智能化的信息采集和聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建新產(chǎn)品服務(wù)模式。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析平臺擴(kuò)大產(chǎn)品的服務(wù)范圍，增加產(chǎn)品監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)等內(nèi)容，逐步擴(kuò)大工業(yè)生產(chǎn)價值鏈。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動化技術(shù)已經(jīng)成為推動行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)，對于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的保障作用。尤其是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的推動下，更是加快了自動化技術(shù)的發(fā)展。但是，自動化技術(shù)和智能制造的有效應(yīng)用具有一定的復(fù)雜性，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的推動下，我國采用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和規(guī)模應(yīng)用的方式，促進(jìn)了研究機(jī)構(gòu)和工業(yè)企業(yè)的融合，加快了技術(shù)的研發(fā)和部署、自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)控制，逐漸向新興技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展，并建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新平臺，構(gòu)建自動化技術(shù)框架、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)云平臺，完善智能化制造業(yè)的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

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