1788年，James Watt設(shè)計了離心“飛球”調(diào)速器——一個控制發(fā)動機速度的反饋閥門——從而大幅提高了蒸汽發(fā)動機的自我調(diào)節(jié)能力。Watt的創(chuàng)新提供了操作穩(wěn)定性和安全性，實現(xiàn)了蒸汽發(fā)動機的日常使用。這是一種為機器提供自我調(diào)節(jié)能力，并最終穩(wěn)定發(fā)動機的技術(shù)，推動了第一次工業(yè)革命中生產(chǎn)力的大幅增長。今天，工業(yè)4.0和智能制造“信息-物理系統(tǒng)”通過全新的工廠機器和系統(tǒng)自主校正反饋繼續(xù)著這一革命性的變革。

嵌入式信息處理、擾動傳感、測量和智能網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)了從基本自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)到不斷靈活、自適應(yīng)、了解自己的機器的轉(zhuǎn)變。這類機器自主使用自身的健康、狀態(tài)和環(huán)境信息來進行物理過程的監(jiān)測和控制，并且通常是實時的，因此整個工廠便能實現(xiàn)局部和工廠級的完全優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)、信息-物理系統(tǒng)和云技術(shù)正推動物理世界和虛擬世界的融合，針對制造系統(tǒng)所有級別的相關(guān)信息提供無與倫比的訪問能力，并不斷改進制造安全性、可靠性、生產(chǎn)率和效率。

智能工廠

工業(yè)4.0智能工廠將會更靈活和自適應(yīng)，并采用更多自主智能機器。在單個工廠和整個供貨與物流鏈中，更高的效率和單個機器的大規(guī)模定制將為成本、安全性和環(huán)境產(chǎn)生立竿見影的效果。

標準有線和無線通信技術(shù)將獨立的信息結(jié)合起來并用于在控制、預(yù)測和優(yōu)化等生產(chǎn)過程中做出智能決策，有助于優(yōu)化生產(chǎn)和供貨網(wǎng)絡(luò)。

智能機器

工業(yè)4.0智能機器的功能將會不斷革新自主性、靈活性和自適應(yīng)性。自監(jiān)測和預(yù)測允許智能機器檢測故障，甚至診斷問題。局部機器健康監(jiān)測有助于延長機器工作壽命，而以工廠級訪問機器健康信息有利于整個生產(chǎn)環(huán)境，可讓操作人員優(yōu)化工作日程并增加正常工作時間。

考慮今天可能會出現(xiàn)的一種情況，即一臺老化的機器停機時間無法接受，或者需要對其進行過量的預(yù)防性維護。在這種情況下，可以使用預(yù)測功能來改裝機器，包括使用振動傳感器監(jiān)測機械軸承的狀況，以及使用紅外傳感器檢測旋轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的過多熱量。通過分析來自傳感器的數(shù)據(jù)，便可以優(yōu)化維護計劃，延長正常工作時間，同時免除過多的預(yù)防性維護支出。

ADIS16229等產(chǎn)品開啟了無線傳感器的應(yīng)用前景，可輕松安裝在機器的任意位置，執(zhí)行感知、診斷和預(yù)測等功能。

面向改裝機器和新機器市場、帶有無線連接的傳感器解決方案示例是ADI的ADIS16229。雙軸MEMS振動監(jiān)測傳感器可執(zhí)行振動分析功能，并集成ISM頻段無線電。

通信

魯棒的工業(yè)以太網(wǎng)將會繼續(xù)得到廣泛的運用，為智能工廠提供標準化高帶寬數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)真正的大規(guī)模定制。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6 (IPv6)將提供高效、安全和高度可配置的地址方案，讓工廠操作人員無縫訪問機器上某個特定傳感器節(jié)點的信息，實現(xiàn)配置和查詢。最新的IEEE時間敏感型網(wǎng)絡(luò)標準可實現(xiàn)控制與測量周期的精準確定性時序，最終在運動中協(xié)調(diào)機器。隨著技術(shù)的不斷進步，無線感知、監(jiān)測和控制系統(tǒng)將得到更廣泛的運用。魯棒的有線連接將繼續(xù)扮演重要的角色，尤其在充滿電氣噪聲的環(huán)境中。以太網(wǎng)供電技術(shù)將實現(xiàn)分布式傳感器、執(zhí)行器和其它聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電源分配，同時降低電纜成本。

結(jié)論

工業(yè)4.0智能工廠和智能機器正不斷推動工廠內(nèi)部和機器內(nèi)部供應(yīng)鏈效率的大幅增長?；ミB感知技術(shù)的進步將有助于提供寶貴的信息，降低能耗、節(jié)約時間、減少浪費、縮短停機時間并預(yù)防事故。