工业4.0逐步推进，传统自动化将何去何从？

文|西门子（中国）有限公司

当物联网、大数据和数字化等趋势深入工业制造业领域时，传统自动化环境中高度标准化的产品市场正经历严峻考验，甚至无法满足数字化时代的需求。面对“工业4.0”和“智能制造”的持续推进，传统自动化将何去何从？

展望工厂的未来，必须从重塑自动化的未来开始。工业自动化经过半个多世纪的发展，已经形成高度标准化的产品市场。作为其核心的可编程逻辑控制器、人机界面和数控系统都在经历变革，然而这些变革还远远不能满足数字化时代的需求。新技术和新商业模式，以及大规模定制化的市场需求等因素，正在共同定义未来自动化生产的方向。为此，西门子提出了“未来自动化”（Future of Automation）的理念，探索未来技术对自动化带来的影响。

影响未来自动化的三大技术趋势

在西门子与弗若斯特沙利文咨询公司（Frost &Sullivan）合作推出的白皮书中，将人工智能、边缘计算和增强现实定义为影响未来自动化的三大技术趋势。

（1）人工智能具备将以人为中心的工程模式转化为自动化系统的潜力，从而促进持续的运营学习，给生产力带来的提升，将超越现有的以人为主导的方式。

（2）边缘计算可以赋予PLC更多的功能，提供额外的计算能力和个性化的操作方式，而无需对生产架构进行彻底的改变。

（3）增强现实技术将主导未来的人机交互方式，帮助企业提高对控制单元、生产设备和工艺流程的理解与掌控能力。

不断将新技术融入自动化

西门子将包括人工智能、增强现实、工业物联网以及数字化双胞胎在内的最新技术，与自动化领域深远的知识积累相结合，并应用于所有工业行业，为企业的数字化提供全面、丰富的解决方案。这些解决方案将改变产品“出生”的方式，决定产品如何生产，以及如何迭代。自主的信息物理融合系统将形成以模型为基础从设计到生产的闭环，并向产品全生命周期提供反馈，工程工作量将降至最低程度。人工智能、边缘计算和增强现实等新技术的应用将重塑自动化，使生产力更上一层楼。

（1）西门子针对Simatic控制系统的人工智能模块。2018年11月，在纽伦堡国际电气自动化系统及元器件展会（SPS IPC）上，西门子推出了针对Simatic控制系统的人工智能模块——Simatic S7-1500 TM NPU，用于Simatic S7-1500控制器和ET 200MP I/O系统。以工厂内的分拣/放置应用场景为例，在人工智能的支持下，机器人能够识别、分拣并放置随意摆放在箱子中的部件。在质检方面，利用联网摄像头所采集的图像或数据对神经网络进行不断训练，控制模块将像人类专家一样判断产品或工艺的一致性、颜色和质量参数等信息。

西门子针对Simatic控制系统的人工智能模块Simatic S7-1500 TM NPU

（2）西门子边缘计算的软硬件平台。2018年4月，在汉诺威工业博览会期间，西门子发布了工业边缘计算（Siemens Industrial Edge）数字平台，利用设备级的数据处理，安全地将高度完善的分析技术和边缘计算智能引入制造领域，使自动化设备得到进一步扩展。

西门子工业边缘计算（Siemens Industrial Edge）数字平台

随后，在2018年9月的斯图加特国际金属加工展览会（AMB 2018）上，西门子又推出了第一个针对机床行业的边缘计算APP-Optimize MyMachining/Trochoidal，以优化加工工艺，提高机床可用性，进而提升生产力。

在2018年11月的纽伦堡国际电气自动化系统及元器件展会（SPS IPC）上，西门子推出针对边缘应用的全新平台，以Simatic IPC227E工控机为基础，实现设备层与自动化层的无缝连接，从而在生产端实现对生产数据的直接读取和处理。

（3）增强现实表情包让状态监测一目了然。西门子的研究人员将增强现实与工业物联网相结合，以表情包的方式呈现设备运行状态，这项技术名为SIEMoji。未来，现场工程师在智能手机的APP上即可检测设备和系统运行是否正常。

SIEMoji，以表情包的方式来呈现设备运行状态

新技术融入自动化为工厂提供预测性维护

AI等新技术融入自动化，为工厂提供预测性维护

西门子安贝格电子制造工厂（EWA），在电路板的质量控制中采用边缘计算技术来分析传感器所采集到的数据，并借助人工智能技术分析机器的运行参数，以检测主轴行为中的任何异常，从而在故障发生之前12～36小时预测轴承腐蚀和机器停机的情况，将意外停机时间降到最低，单台设备每年可节省1万欧元。同时，借助人工智能算法来判断哪些电路板可能存在缺陷，并只对可疑的电路板进行X射线扫描检测，将检测成本减少了30%。