作為一名工業(yè)自動化領域的從業(yè)人員，我目睹了工業(yè)4.0在一天內以不同的形式出現(xiàn)在我的身邊：媒體覆蓋、用戶會議，以及其它與包括工程師和CEO在內的所有人的對話。不過，目前大多數(shù)與之相關的書籍和出版物使我更加困惑，而并沒有告訴我其中的原因。在這篇博文中，我想要與你分享我對于工業(yè)4.0框架執(zhí)行的一些真實想法—以及到底是什么原因使工業(yè)4.0的成功部署變得如此漫長。

誰需要用到工業(yè)4.0，它到底是何方神圣？

在制造業(yè)擁有競爭力需要對生產(chǎn)工藝的不斷改進和提升。制造商可以使用信息技術 (IT) 來大幅提升效率和靈活性。對于產(chǎn)品生命周期透明且實時的了解可以幫助制造商構建工業(yè)4.0框架的骨干。在大數(shù)據(jù)云中運行分析有助于改進這一過程。

這個高級描述提出了一個關鍵問題：

有必要將來自現(xiàn)場級的所有數(shù)據(jù)都存儲在大數(shù)據(jù)云中進行分析嗎？

對于來自生產(chǎn)車間的輸入/輸出 (IO) 數(shù)據(jù)的處理對于大數(shù)據(jù)分析來說太快了。圖1顯示了周期時間內的處理級。工廠自動化中使用的工業(yè)通信和控制會受到低至31.25µs的周期時間的影響。產(chǎn)品和設備的位置數(shù)據(jù)每10µs捕捉一次。過采樣電流測量甚至會低于1µs的采樣周期。電流測量和位置測量的快速傅里葉變換 (FFT) 分析（用于諧波檢測）只可以在本地執(zhí)行。現(xiàn)場內實時應用的智能化保留在I/O器件內部，并不在大數(shù)據(jù)云內進行處理。

圖1：工廠自動化內的智能化

分布式智能的主要原因在于缺乏IT的實時確定性通信。標準以太網(wǎng)和無線以太網(wǎng)是“盡力而為”式通信，而無法保證網(wǎng)絡內的實時傳送。以太網(wǎng)協(xié)議預見到了數(shù)據(jù)在預計的時間窗口內無法送達情況下的數(shù)據(jù)重傳。我們都遇到過互聯(lián)網(wǎng)的運行低于預期速度的情況。這個互聯(lián)網(wǎng)的不確定性運行狀態(tài)需要將實時通信與現(xiàn)場級控制，以及基于IT的通信分離開來。

工業(yè)4.0網(wǎng)關是真實存在的

工業(yè)4.0網(wǎng)關用制造過程的更高層功能將現(xiàn)場級的很多專有接口連接在一起?；贗T的通信的任何一個訪問點需要諸如開放式平臺通信統(tǒng)一架構 (OPC UA) 的通信標準，這個架構具有透明和安全機器間通信所需要的全部組件。雖然實時以太網(wǎng)用少于100ns的抖動將I/O同步，IT級上的通信具有數(shù)秒范圍內的同步準確性。

為了觀察整個工廠生產(chǎn)系統(tǒng)內的事件，毫秒范圍內的時間戳精度能夠很好地滿足需要。在工廠和其它產(chǎn)品生命周期要素的范圍內，實時是以秒為單位的。

圖2給出了一個基于Sitara™ AM57x處理器的工業(yè)4.0網(wǎng)關示例。它具有將制造及生產(chǎn)廠房與生產(chǎn)過程的更高級功能連接在一起所需要的全部元件。

圖2：工業(yè)4.0網(wǎng)關

對于工廠自動化來說，將所有傳感器數(shù)據(jù)傳送到云端是不適用的。為了避免擁塞，需要進行數(shù)據(jù)到目標的轉換，而工業(yè)4.0網(wǎng)關是IT訪問制造過程信息的關鍵元件。

直接訪問現(xiàn)場級數(shù)據(jù)需要互聯(lián)網(wǎng)能夠實時進行服務質量控制。一個被稱為時間敏感網(wǎng)絡互連的全新以太網(wǎng)標準正在增加更多的實時功能。

我很想知道，當它能夠對機器進行實時控制時，我們將會怎么稱呼這個工業(yè)以太網(wǎng)呢？還將其稱為工業(yè)4.0嗎？

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其它資源：

如果你無法參加IPC Drives 2015的話，請下載現(xiàn)場演示材料。

觀看一部特別介紹工業(yè)4.0網(wǎng)關，在SPS 2015上播放的視頻。

下載可編程邏輯控制 (PLC) 或工業(yè)通信解決方案指南。

如果你正在參加本月于紐倫堡舉辦的嵌入式世界展覽，請在我們的展位前稍作停留，觀看這部現(xiàn)場演示，并在展廳5，第385號展位內與我們的專家們聊一聊。