工業(yè)自動化設(shè)備自動化測控系統(tǒng)發(fā)展趨勢及優(yōu)化策略分析

廖乾景

（深圳菲思倫科技有限公司，廣東深圳 518000）

工業(yè)生產(chǎn)是我國重要的產(chǎn)業(yè)形式之一，自動化設(shè)備與測控系統(tǒng)在工業(yè)行業(yè)中的應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢。從生產(chǎn)效率和良品率的角度來看，應(yīng)用自動化設(shè)備與自動化測控系統(tǒng)后，能夠使上述指標(biāo)得到顯著提升。同時在行業(yè)多元化發(fā)展需求的背景之下，自動化領(lǐng)域其具有的諸多優(yōu)勢也是符合未來發(fā)展趨勢的。文中探究了當(dāng)下發(fā)展情況與未來發(fā)展趨勢，同時提出行業(yè)優(yōu)化對策，從這個角度來看是具有一定現(xiàn)實(shí)意義的。

1 工業(yè)自動化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1.1 自動化設(shè)備老舊

必須承認(rèn)我國近幾年來工業(yè)自動化相關(guān)探索取得了飛速發(fā)展，這也使得設(shè)備經(jīng)歷快速的更新迭代。但在行業(yè)內(nèi)有相當(dāng)一部分自動化設(shè)備老舊較為明顯。在生產(chǎn)需求越來越復(fù)雜，行業(yè)發(fā)展速度越來越快的今天，個別老舊設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)與現(xiàn)代自動化相關(guān)內(nèi)容脫節(jié)。由于新舊設(shè)備之間的差異性明顯，數(shù)據(jù)互通困難，但又需考慮到生產(chǎn)企業(yè)對于設(shè)備更新?lián)Q代所牽扯到的經(jīng)濟(jì)效益問題，行業(yè)發(fā)展矛盾由此誕生，老舊設(shè)備與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的矛盾關(guān)系一定程度上限制了我國工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展，也成為當(dāng)下諸多企業(yè)亟待解決的問題。

1.2 當(dāng)下設(shè)備能力與實(shí)際需要不匹配

工業(yè)自動化設(shè)備與測控系統(tǒng)主要是為產(chǎn)品服務(wù)，大部分承擔(dān)著產(chǎn)品生產(chǎn)與產(chǎn)品測試的重要能力。也就是說設(shè)備自身能力，其實(shí)際需要取決于產(chǎn)品方面。由于近幾年來經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，市場上所需求的產(chǎn)品種類也逐漸豐富，生產(chǎn)工藝和測試需求也在朝著更為復(fù)雜的方向發(fā)展。而目前在行業(yè)內(nèi)有相當(dāng)一部分設(shè)備自身能力與實(shí)際需求不匹配，在進(jìn)行生產(chǎn)或測試中，雖也能完成既定任務(wù)，但整體應(yīng)用效率和應(yīng)用成本遠(yuǎn)不如新型設(shè)備，也并不是解決相關(guān)問題的最優(yōu)解。這種能力不匹配的應(yīng)用形式，不能夠完全發(fā)揮自動化測控系統(tǒng)的優(yōu)勢。

1.3 自動化測控的智能化程度不高

行業(yè)內(nèi)有相當(dāng)一部分產(chǎn)品呈現(xiàn)出個性化強(qiáng)、用量少的特點(diǎn)，這與過去工業(yè)自動化能夠?qū)崿F(xiàn)了大批量生產(chǎn)的優(yōu)勢有所不同。在更加多元化復(fù)雜化的生產(chǎn)需求下，測控系統(tǒng)具有一定的智能化能力，而這是當(dāng)今行業(yè)內(nèi)所欠缺的內(nèi)容。面對更為復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)，需要技術(shù)人員進(jìn)行不斷調(diào)試和參數(shù)輸入的形式，才能夠完成生產(chǎn)與測試工作，這顯然脫離了自動化測控的本質(zhì)。故將自動化測控系統(tǒng)賦予一定的智能能力，能夠?qū)⑵渌鉀Q的需求從一個產(chǎn)品變?yōu)橐活惍a(chǎn)品，將一定程度上使行業(yè)取得更優(yōu)發(fā)展。

1.4 未能發(fā)揮自動化的核心優(yōu)勢

自動化測控系統(tǒng)的核心優(yōu)勢就是可減少工作流程中人的參與，以實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效益的作用。同時自動化測控系統(tǒng)在質(zhì)量管控和良品率方面更加穩(wěn)定，前期調(diào)試得當(dāng)，即可實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量生產(chǎn)的目的。當(dāng)下行業(yè)內(nèi)有諸多生產(chǎn)型企業(yè)，對于自動化測控系統(tǒng)的核心優(yōu)勢并未完全發(fā)揮，大部分企業(yè)仍采取人工與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合的生產(chǎn)形式，這顯然不符合自動化測控系統(tǒng)的核心優(yōu)勢。原因主要是各個自動化模塊之間的兼容性不強(qiáng)，或前期設(shè)計工作存在問題，導(dǎo)致后期實(shí)際生產(chǎn)與測試環(huán)節(jié)無法流暢銜接，必須通過人工干預(yù)的形式才能夠保障生產(chǎn)工作進(jìn)行。

2 自動化設(shè)備與測控的技術(shù)形式

2.1 計算機(jī)模型建立與自動測控

在早年間大部分自動化設(shè)備均離不開計算機(jī)作為前置工作保障。其具體使用形式是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的需求，在計算機(jī)配套軟件中建立相應(yīng)模型，而后再由計算機(jī)將該模型進(jìn)行分解并自動化計算，所取得的成果輸入到自動化設(shè)備當(dāng)中，而后執(zhí)行自動化能力。也就是說對于工業(yè)自動化設(shè)備自身而言，并沒有處理數(shù)據(jù)和進(jìn)行自動化分析的能力，僅作為執(zhí)行作用，其自動化能力離不開配套計算機(jī)軟件應(yīng)用能力的保障。這種技術(shù)形式最為顯著的優(yōu)勢就是設(shè)備自身使用性能更加穩(wěn)定，同時由計算機(jī)軟件所得到的一系列數(shù)據(jù)能夠直接應(yīng)用于同等設(shè)備當(dāng)中，隨著行業(yè)內(nèi)不斷探索與技術(shù)完善發(fā)展，當(dāng)下對于模型的適配能力也越來越好，使工業(yè)生產(chǎn)模型建立工作的難度大大降低。

2.2 設(shè)計-生產(chǎn)一體的自動化設(shè)備

搭載了此部分應(yīng)用技術(shù)的自動化設(shè)備同樣能夠?qū)崿F(xiàn)自動化測控的相關(guān)功能，且不需要依賴于外部計算機(jī)設(shè)備和配套軟件，設(shè)備自身及具有一定的設(shè)計能力，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過直接操作設(shè)備并進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置工作，就能夠使設(shè)備完成一系列自動化動作。設(shè)計生產(chǎn)一體化自動化設(shè)備，最大的好處就是無需依賴外部軟件，也不需要有與之配套的高性能計算機(jī)，即可開展全流程的設(shè)計與生產(chǎn)工作，同時自身兼容性更強(qiáng)，封閉式的數(shù)據(jù)處理模式安全性更高，也不會因前置工序工作錯誤導(dǎo)致的后期結(jié)果問題，真正實(shí)現(xiàn)所見即所得。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與完善當(dāng)前給自動化設(shè)備配備的一體化交互方式也在逐漸完善當(dāng)中，從早期的按鍵數(shù)據(jù)輸入到當(dāng)下開放式兼容平臺，一定程度上降低了學(xué)習(xí)門檻，同時也能實(shí)現(xiàn)更多復(fù)雜需求。

2.3 基于遠(yuǎn)程通信的交互式自動化設(shè)備

遠(yuǎn)程通信技術(shù)同樣能夠應(yīng)用于自動化設(shè)備當(dāng)中。在工業(yè)生產(chǎn)工作中設(shè)備交互與數(shù)據(jù)傳輸是十分重要的功能形式，尤其對于大型生產(chǎn)工作，各個設(shè)備之間需要進(jìn)行關(guān)聯(lián)交互，多個設(shè)備共同啟動時，也需密切關(guān)注各個設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況和效果。遠(yuǎn)程通信技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)自動化設(shè)備的交互工作，可通過信息交互的形式將各個設(shè)備與操作環(huán)境和必要管理人員實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)能力，同時對于復(fù)雜設(shè)備的分揀生產(chǎn)工作，也可由自動化設(shè)備自動完成。在專用平臺或軟件的工作分解之下即可將復(fù)雜的工作分解為各個模塊，且全流程中無須人的干預(yù)。對于最終生產(chǎn)的各個構(gòu)件尺寸及性能也是完全一致的。我國信息技術(shù)發(fā)展極為迅速，5G 通信技術(shù)在我國已經(jīng)發(fā)展成熟，這種傳輸信息密度大、傳輸效率高，準(zhǔn)確率可靠的通信形式，也為工業(yè)生產(chǎn)自動化相關(guān)設(shè)備提供了更為堅實(shí)的技術(shù)保障。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新型技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和設(shè)備互聯(lián)的重要技術(shù)形式，能夠?qū)⒏鱾€物理信息、實(shí)時動作情況、數(shù)據(jù)反饋等多樣化的內(nèi)容通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使之產(chǎn)生互聯(lián)，在這一點(diǎn)上與遠(yuǎn)程通信技術(shù)是相似的。但不同的是，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)保障之下，除傳輸基本信息之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)多元化的技術(shù)應(yīng)用。如自動化設(shè)備的開機(jī)自檢工作，即可通過各個位置的傳感器收集與對比，來判斷當(dāng)下設(shè)備自身使用情況；對于批量工業(yè)化的生產(chǎn)工作而言，采取物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可知悉各個設(shè)備的當(dāng)下實(shí)際情況。在物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合自動測控系統(tǒng)的保障之下，能夠有效提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全。

人工智能技術(shù)同樣是我國發(fā)展較為迅速的新型技術(shù)形式，通過人工智能技術(shù)也能夠賦予自動化設(shè)備更為完善的測控發(fā)展能力。它不同于傳統(tǒng)的預(yù)設(shè)編程，人工智能技術(shù)可結(jié)合實(shí)際情況與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)集來實(shí)現(xiàn)自動學(xué)習(xí)，而后針對復(fù)雜的任務(wù)處理，即可自行編制優(yōu)化程序。再搭載了人工智能的自動測控系統(tǒng)與自動化設(shè)備下，僅需指定生產(chǎn)結(jié)果，自動化程序?qū)稍O(shè)備中的人工智能模塊自動進(jìn)行分析和列舉，大大提高生產(chǎn)工作效率與質(zhì)量保障。

3 自動化測控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用列舉

3.1 無線射頻自動測試

當(dāng)今大部分電子產(chǎn)品都需要搭載無線模塊來實(shí)現(xiàn)通信功能，而在工廠生產(chǎn)領(lǐng)域，就需要對各個產(chǎn)品的無線射頻進(jìn)行測試。傳統(tǒng)測試方式為人工測試，不僅效率慢而且存在誤測的可能。在新型技術(shù)與自動化測控系統(tǒng)的應(yīng)用之下，可實(shí)現(xiàn)無線射頻自動測試。圖1為WAT1000無線路由器自動化測試設(shè)備，通過機(jī)械手、視覺識別裝置和測試模塊的共同保障，能夠代替人工操作，同時可實(shí)現(xiàn)測試結(jié)果的自動匯總與記錄。該設(shè)備能替代人工8人，大大提高生產(chǎn)測試效率。

圖1 WAT1000無線路由器自動化測試設(shè)備

3.2 PCBA自動下載

PCBA 的下載工作對于電子產(chǎn)品生產(chǎn)而言是極為重要的工序步驟，但同時也需注意的是，該工序由于內(nèi)容繁雜且精密性要求高，也成為了在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最易出錯的工具。結(jié)合了自動測控系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備形式，能夠?qū)崿F(xiàn)PCBA 自動下載，圖2為PCBA自動下載設(shè)備，包含上料轉(zhuǎn)向機(jī)，穿梭機(jī)，穿梭流道，下載環(huán)和測試環(huán)，每個環(huán)可放置8個多端口下載夾具或者8個雙腔屏蔽箱，支持PCBA 的DL，SN，BT，F(xiàn)T，WiFi 等多工序下載和測試，每個測試單元都是模塊化設(shè)計，可以自由拼接，機(jī)械手最快節(jié)拍可做到8S。能夠大大提高電子產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與良品率。

圖2 PCBA自動下載設(shè)備

3.3 手機(jī)殼自動測試設(shè)備

手機(jī)殼產(chǎn)品在當(dāng)下的使用是十分廣泛的，而手機(jī)殼自身尺寸形狀的基礎(chǔ)參數(shù)，也直接影響了其使用品質(zhì)。對于該產(chǎn)品進(jìn)行一一人工測試的形式，顯然不符合經(jīng)濟(jì)效益，在該背景下也可嘗試應(yīng)用自動化設(shè)備測控系統(tǒng)來提供與之對應(yīng)的解決方案。圖3是在行業(yè)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的手機(jī)和參數(shù)自動測試設(shè)備，通過預(yù)設(shè)的測試指標(biāo)來對比各個待檢產(chǎn)品是否符合實(shí)際需求，并能夠?qū)崿F(xiàn)良品與不良品的自動分類。從檢測效率上來看，相比于人工檢測而言是有明顯提升的，同時自動測控設(shè)備應(yīng)用到測試環(huán)節(jié)也可降低產(chǎn)品綜合成本。

圖3 手機(jī)殼自動測試設(shè)備

4 自動化設(shè)備測控系統(tǒng)發(fā)展優(yōu)化對策

4.1 重視行業(yè)創(chuàng)新與優(yōu)化

工業(yè)歸類為我國傳統(tǒng)行業(yè)，那從當(dāng)下發(fā)展的實(shí)際需求來看，對其進(jìn)行不斷優(yōu)化與創(chuàng)新是具有必要的。行業(yè)內(nèi)應(yīng)摒棄傳統(tǒng)思維，從行業(yè)創(chuàng)新與不斷優(yōu)化的角度來進(jìn)行自動化設(shè)備測控系統(tǒng)的研發(fā)與升級工作，使其不僅僅能夠滿足當(dāng)下使用需求，還需充分分析未來發(fā)展趨勢，制定具有針對性的發(fā)展方針，在此基礎(chǔ)上通過不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，使工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動化設(shè)備測控系統(tǒng)真正適用于當(dāng)下發(fā)展實(shí)際需求，進(jìn)行有意義的行業(yè)創(chuàng)新。

4.2 跨學(xué)科應(yīng)用的探索

工業(yè)生產(chǎn)與自動化領(lǐng)域?qū)嶋H上是結(jié)合了多個學(xué)科的一種綜合應(yīng)用技術(shù)，就目前行業(yè)發(fā)展來看，已經(jīng)有多個跨學(xué)科應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)與自動化領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用空間。但從行業(yè)需求的角度來看機(jī)械設(shè)備、電子信息、數(shù)據(jù)計算、計算機(jī)軟件等諸多學(xué)科都能夠?yàn)樽詣踊瘻y控系統(tǒng)的發(fā)展提供優(yōu)化策略。在未來發(fā)展趨勢下，需重視跨學(xué)科應(yīng)用的探索，從行業(yè)實(shí)際需求的角度出發(fā)，融合各個領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，有針對性地對行業(yè)發(fā)展內(nèi)容加以優(yōu)化，促進(jìn)工業(yè)自動化領(lǐng)域技術(shù)體系不斷龐大。

5 結(jié)束語

文中圍繞著設(shè)備自動化測控系統(tǒng)發(fā)展的一系列問題展開探究，從當(dāng)下行業(yè)發(fā)展趨勢來看所以取得了突破性的技術(shù)提升，當(dāng)下應(yīng)用也較為普及，但從具體應(yīng)用理念和表現(xiàn)，形式上仍是具有一定優(yōu)化空間的。必須明確設(shè)備自動化測控系統(tǒng)，在未來的應(yīng)用前景十分廣泛，行業(yè)內(nèi)也積極建立發(fā)展共識，進(jìn)行有針對性地創(chuàng)新探索與優(yōu)化對策提出。文中所述內(nèi)容對行業(yè)發(fā)展具有參考意義，隨著技術(shù)不斷的完善在未來設(shè)備自動化測控系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的需求也會更加豐富。