Beckhoff 工業 4.0 模型

工業4.0 的目的是通過通訊和智能聯網功能使得生產過程更加靈活、高效并具有可持續發展性，從而提高德國工業的競爭力。這一方案的一個主要部分是控制技術，該項技術的潛能還遠遠沒有被激發出來。成熟的通訊方法，信息和自動化技術的不斷融合將帶來重大的技術進步— 而這也正是 Beckhoff 多年來其基于 PC 的控制和現場總線通訊技術所關注的焦點。

信息技術和自動化技術的融合是工業 4.0 的核心理論，而 Beckhoff 毫無疑問是最早提出這一核心理念的先驅，早在 25 年前，Beckhoff 就推出了其基于 PC 的控制技術，這項技術繼續為未來的發展提供了理想的控制架構。基于PC的自動化控制解決方案成為智慧工廠的核心技術。隨著 PC 作為公認的技術平臺，與 Beckhoff 的自動化設備規范（ADS）、EtherCAT 自動化協議（EAP）和 OPC 統一架構（OPC UA）相結合，用戶擁有了他們實現工業 4.0 所要求的各種縱向和橫向整合的所需的所有資源。

在實施工業4.0 的過程中，Beckhoff 基于 PC 的控制技術為這些方案提供了理想的工具箱。現在，越來越多的用戶將 Beckhoff 的控制器集成到他們的生產系統中，讓這些控制器與數據庫通訊，通過因特網進行遠程維護或要求基于云計算機的服務。Beckhoff 為這些領域提供了各種相關技術、功能和服務。新的產品和技術上的進步將在未來幾年內繼續為工業 4.0 的發展提供支持。

 eckhoff 基于 PC的控制技術使得今天將生產系統和軟件模塊無縫集成到現有的或新的系統中成為可能，且它們不僅可以實現相互間的通訊，還可以與上位生產規劃和控制系統進行通訊。因此作業計劃或目前的生產運行中出現的任何變化都會對生產流程產生直接的影響。所有這一切都已經在實際應用中得到驗證。但要全面實施工業 4.0 仍然需要在未來幾年里開展更多的研究和開發工作。

Beckhoff 的技術涵蓋了智慧工廠的各個子過程：

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◆傳感器與云計算機之間一直保持通信

◆通過“物聯網”實現 M2M（機器到機器/人） 通信

◆以基于Web 的操作控制臺和谷歌眼鏡形式呈現的最新操作和診斷方案

◆通過集成的測量技術和狀態監測功能提高工藝過程的可靠性

◆通過電力監控和能源管理實現可持續生產

◆RFID 作為部件跟蹤和“智能產品”的基礎

◆機器人技術和創新驅動技術的整合

◆通過XTS 線性傳輸系統的高動態定位能力實現靈活、高效的 1...n 范圍的批量生產

◆安全和保障一體化

◆一致的工程設計

◆通過實時仿真減少調試時間

◆為全球各地提供遠程生產設施維護

Beckhoff 積極參與德國工業 4.0 戰略

Beckhoff 積極參與到德國工業 4.0 戰略中，發起了“ScAut”（科技自動化）研究項目。為了實現制造技術系統更加智能化的目標，該項目主要集中在將不同應用領域的工程知識和科學研究成果整合到自動化技術中。ScAut 是“it’s OWL”（北威州智能技術系統）技術網絡內 45 個創新項目之一。2012 年，“it’s OWL”被宣布為德國聯邦教育和科研部（BMBF）高科技戰略中的“尖端集群”。

ScAut 項目的目標是為開發和運行智能、自我優化的機器和系統提供一個科技自動化平臺，對于智能化、可重復使用的自動化解決方案的實施，Beckhoff 提供軟件模塊或智能總線端子模塊。憑借這些創新，生產系統將能夠自動調整自己的行為：智能技術系統預測磨損，減少排放和污染，優化能效，避免制造缺陷。因此，可以減少廢品、吞吐時間和有害物質的排放，且可以延長工具的使用壽命，提高機器的可持續性，無需為自動化技術花費很多成本。

平臺將由四個試點應用合作開發。系統制造商 Hüttenh?lscher Maschinenbau GmbH & Co.KG（威爾）、木材加工系統制造商IMA Klessmann GmbH（呂貝克）和 Schirmer Maschinen GmbH（威爾）以及廚具制造商 Nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG（威爾）都積極參與了此次合作。他們定義了新的自動化解決方案的需求，開發了解決方案并在實施中共同測試和驗證。項目所需的基本技術和科學研究是與帕德博恩大學合作完成的。

這個研發項目由德國聯邦教育和科研部（BMBF）在尖端集群“北威州智能技術系統”（it’s OWL）提供資金，并由卡爾斯魯厄項目管理中心（PTKA）管理。作者為本出版物中的內容負責。項目資金參考號：02PQ2000

倍福中國積極推廣智慧工廠理念

倍福在中國積極推廣“智慧工廠”理念，“智慧工廠”是由中國科技自動化聯盟提出的現代化工廠理念。

中國科技自動化聯盟是以“科技自動化”為核心理念的，以科技創新與自動化相結合為主題的，從事科技自動化相關技術和產品研發、生產、銷售、應用、服務等業務的企業、事業單位自愿組成的行業性聯盟。

“智慧工廠（Smart Factory）”是以現代管理理念和先進制造技術為基礎，以數據、信息和知識為核心的，更靈活、更高效、更安全、更環保、更和諧和可持續的新一代制造業范式。有三點說明，第一，“智慧工廠”中的“工廠”不是狹義理解的制造車間或生產車間，而是指每一個制造業內的企業（包括研發型企業和制造服務企業）及其上下游生態系統。所以，智慧工廠實際上是指智慧型的制造業企業及其生態系統；“智能車間”、“數字化工廠”、“虛擬制造系統”是“智慧工廠”的一部分，不等于智慧工廠；第二，新一代制造業范式，強調最佳管理理念和先進制造技術的結合，它是一系列戰略、流程、技術、組織和系統的組合，是制造業企業實現卓越運營的一系列最佳實踐；第三，“智慧工廠”強調在智能裝備和 IT 系統支持下，組織中不同角色的人基于數據、信息和知識能進行更有效、更及時的決策。智慧來自于智能裝備和智能產品、更來自于人。

立足于我國制造業當前情況，我們將未來三至五年能夠實現的智慧工廠目標稱之為“中國智慧工廠 1.0”“中國智慧工廠 1.0”可以概述為“兩結合三集成三模型”，具體而言：

1 兩結合：體現了數字制造和智能制造的結合。

1.1 數字制造包括了產品、管理、服務和裝備的數字化，將數字樣機、虛擬試驗/制造過程體系與實際數字制造過程體系整合起來。

1.2 智能制造涵蓋了智能部件、裝置和系統，可向上構建數字化車間和數字化企業。

2 三集成：裝備的橫向集成，信息的縱向集成，產品生命周期和企業價值鏈集成。

2.1 裝備的橫向集成。包括智能裝備內部自動化系統的網絡化，包括生產線上裝備與裝備之間的聯網，也包括生產線和生產線之間、車間和車間之間、工廠和工廠之間的聯網，這

是實現智慧工廠的物理基礎。

2.2 信息的縱向集成，則是指主要設備互操作性和關鍵信息一致性得到解決，采用統一的數據庫和軟件平臺對裝備資產數據和生產過程數據進行初步的管理，數據或信息可以自上而下和自下而上有效流動，從而為下一步的大數據分析和高級智能決策奠定內容基礎。

2.3 產品生命周期和企業價值鏈集成。首先，把裝備產品的概念設計、創新研發、生產制造、安裝調試、運維升級、報廢拆解直至進入再循環的整個生命周期集成起來；其次，將產品制造企業的分析需求、獲取訂單、供應鏈和制造、物流交付、獲取收入、售后服務直至獲取新的訂單的整個循環集成起來。

3 三模型：物理模型、信息模型和資源模型。

3.1 物理模型，用不同自動化公司的產品組合借助統一網絡控制一條生產線上的不同裝備。

3.2 信息模型，借助統一網絡使數據和信息穿透管理層、控制層直至最底層的 I/O 和執行器。

3.3 資源模型，站在能源（如電，天然氣，油）和資源（如水，稀土及貴重金屬）管理的角度對工廠的各個運營層面進行監測，分析及管理。

“中國智慧工廠 1.0”面向裝備制造企業和終端產品制造企業提出了實現目標：

1 裝備制造企業總目標：實現裝備電子化、數字化、網絡化，為進一步實現智能化、知識化和服務化奠定基礎。

2 終端產品制造企業總目標：實現精益制造和敏捷制造，開始由資源驅動型向信息驅動型轉變。

可以看出，“中國智慧工廠 1.0”實際上站在企業戰略、過程、組織、技術和系統的綜合角度，為中國制造業的大多數企業描繪出一個實現轉型升級和自我跨越的現實路徑。正如德國工業4.0 一樣，中國制造業實現跨越應該在政府的倡導下，變成企業家及廣大從業者的自覺行動。