Beckhoff 工业 4.0 模型

Beckhoff 工业 4.0 模型

工业4.0 的目的是通过通讯和智能联网功能使得生产过程更加灵活、高效并具有可持续发展性，从而提高德国工业的竞争力。这一方案的一个主要部分是控制技术，该项技术的潜能还远远没有被激发出来。成熟的通讯方法，信息和自动化技术的不断融合将带来重大的技术进步— 而这也正是 Beckhoff 多年来其基于 PC 的控制和现场总线通讯技术所关注的焦点。

信息技术和自动化技术的融合是工业 4.0 的核心理论，而 Beckhoff 毫无疑问是最早提出这一核心理念的先驱，早在 25 年前，Beckhoff 就推出了其基于 PC 的控制技术，这项技术继续为未来的发展提供了理想的控制架构。基于PC的自动化控制解决方案成为智慧工厂的核心技术。随着 PC 作为公认的技术平台，与 Beckhoff 的自动化设备规范（ADS）、EtherCAT 自动化协议（EAP）和 OPC 统一架构（OPC UA）相结合，用户拥有了他们实现工业 4.0 所要求的各种纵向和横向整合的所需的所有资源。

在实施工业4.0 的过程中，Beckhoff 基于 PC 的控制技术为这些方案提供了理想的工具箱。现在，越来越多的用户将 Beckhoff 的控制器集成到他们的生产系统中，让这些控制器与数据库通讯，通过因特网进行远程维护或要求基于云计算机的服务。Beckhoff 为这些领域提供了各种相关技术、功能和服务。新的产品和技术上的进步将在未来几年内继续为工业 4.0 的发展提供支持。

 eckhoff 基于 PC的控制技术使得今天将生产系统和软件模块无缝集成到现有的或新的系统中成为可能，且它们不仅可以实现相互间的通讯，还可以与上位生产规划和控制系统进行通讯。因此作业计划或目前的生产运行中出现的任何变化都会对生产流程产生直接的影响。所有这一切都已经在实际应用中得到验证。但要全面实施工业 4.0 仍然需要在未来几年里开展更多的研究和开发工作。

Beckhoff 的技术涵盖了智慧工厂的各个子过程：

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◆传感器与云计算机之间一直保持通信

◆通过“物联网”实现 M2M（机器到机器/人） 通信

◆以基于Web 的操作控制台和谷歌眼镜形式呈现的最新操作和诊断方案

◆通过集成的测量技术和状态监测功能提高工艺过程的可靠性

◆通过电力监控和能源管理实现可持续生产

◆RFID 作为部件跟踪和“智能产品”的基础

◆机器人技术和创新驱动技术的整合

◆通过XTS 线性传输系统的高动态定位能力实现灵活、高效的 1...n 范围的批量生产

◆安全和保障一体化

◆一致的工程设计

◆通过实时仿真减少调试时间

◆为全球各地提供远程生产设施维护

Beckhoff 积极参与德国工业 4.0 战略

Beckhoff 积极参与到德国工业 4.0 战略中，发起了“ScAut”（科技自动化）研究项目。为了实现制造技术系统更加智能化的目标，该项目主要集中在将不同应用领域的工程知识和科学研究成果整合到自动化技术中。ScAut 是“it’s OWL”（北威州智能技术系统）技术网络内 45 个创新项目之一。2012 年，“it’s OWL”被宣布为德国联邦教育和科研部（BMBF）高科技战略中的“尖端集群”。

ScAut 项目的目标是为开发和运行智能、自我优化的机器和系统提供一个科技自动化平台，对于智能化、可重复使用的自动化解决方案的实施，Beckhoff 提供软件模块或智能总线端子模块。凭借这些创新，生产系统将能够自动调整自己的行为：智能技术系统预测磨损，减少排放和污染，优化能效，避免制造缺陷。因此，可以减少废品、吞吐时间和有害物质的排放，且可以延长工具的使用寿命，提高机器的可持续性，无需为自动化技术花费很多成本。

平台将由四个试点应用合作开发。系统制造商 Hüttenh?lscher Maschinenbau GmbH & Co.KG（威尔）、木材加工系统制造商IMA Klessmann GmbH（吕贝克）和 Schirmer Maschinen GmbH（威尔）以及厨具制造商 Nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG（威尔）都积极参与了此次合作。他们定义了新的自动化解决方案的需求，开发了解决方案并在实施中共同测试和验证。项目所需的基本技术和科学研究是与帕德博恩大学合作完成的。

这个研发项目由德国联邦教育和科研部（BMBF）在尖端集群“北威州智能技术系统”（it’s OWL）提供资金，并由卡尔斯鲁厄项目管理中心（PTKA）管理。作者为本出版物中的内容负责。项目资金参考号：02PQ2000

倍福中国积极推广智慧工厂理念

倍福在中国积极推广“智慧工厂”理念，“智慧工厂”是由中国科技自动化联盟提出的现代化工厂理念。

中国科技自动化联盟是以“科技自动化”为核心理念的，以科技创新与自动化相结合为主题的，从事科技自动化相关技术和产品研发、生产、销售、应用、服务等业务的企业、事业单位自愿组成的行业性联盟。

“智慧工厂（Smart Factory）”是以现代管理理念和先进制造技术为基础，以数据、信息和知识为核心的，更灵活、更高效、更安全、更环保、更和谐和可持续的新一代制造业范式。有三点说明，第一，“智慧工厂”中的“工厂”不是狭义理解的制造车间或生产车间，而是指每一个制造业内的企业（包括研发型企业和制造服务企业）及其上下游生态系统。所以，智慧工厂实际上是指智慧型的制造业企业及其生态系统；“智能车间”、“数字化工厂”、“虚拟制造系统”是“智慧工厂”的一部分，不等于智慧工厂；第二，新一代制造业范式，强调最佳管理理念和先进制造技术的结合，它是一系列战略、流程、技术、组织和系统的组合，是制造业企业实现卓越运营的一系列最佳实践；第三，“智慧工厂”强调在智能装备和 IT 系统支持下，组织中不同角色的人基于数据、信息和知识能进行更有效、更及时的决策。智慧来自于智能装备和智能产品、更来自于人。

立足于我国制造业当前情况，我们将未来三至五年能够实现的智慧工厂目标称之为“中国智慧工厂 1.0”“中国智慧工厂 1.0”可以概述为“两结合三集成三模型”，具体而言：

1 两结合：体现了数字制造和智能制造的结合。

1.1 数字制造包括了产品、管理、服务和装备的数字化，将数字样机、虚拟试验/制造过程体系与实际数字制造过程体系整合起来。

1.2 智能制造涵盖了智能部件、装置和系统，可向上构建数字化车间和数字化企业。

2 三集成：装备的横向集成，信息的纵向集成，产品生命周期和企业价值链集成。

2.1 装备的横向集成。包括智能装备内部自动化系统的网络化，包括生产线上装备与装备之间的联网，也包括生产线和生产线之间、车间和车间之间、工厂和工厂之间的联网，这

是实现智慧工厂的物理基础。

2.2 信息的纵向集成，则是指主要设备互操作性和关键信息一致性得到解决，采用统一的数据库和软件平台对装备资产数据和生产过程数据进行初步的管理，数据或信息可以自上而下和自下而上有效流动，从而为下一步的大数据分析和高级智能决策奠定内容基础。

2.3 产品生命周期和企业价值链集成。首先，把装备产品的概念设计、创新研发、生产制造、安装调试、运维升级、报废拆解直至进入再循环的整个生命周期集成起来；其次，将产品制造企业的分析需求、获取订单、供应链和制造、物流交付、获取收入、售后服务直至获取新的订单的整个循环集成起来。

3 三模型：物理模型、信息模型和资源模型。

3.1 物理模型，用不同自动化公司的产品组合借助统一网络控制一条生产线上的不同装备。

3.2 信息模型，借助统一网络使数据和信息穿透管理层、控制层直至最底层的 I/O 和执行器。

3.3 资源模型，站在能源（如电，天然气，油）和资源（如水，稀土及贵重金属）管理的角度对工厂的各个运营层面进行监测，分析及管理。

“中国智慧工厂 1.0”面向装备制造企业和终端产品制造企业提出了实现目标：

1 装备制造企业总目标：实现装备电子化、数字化、网络化，为进一步实现智能化、知识化和服务化奠定基础。

2 终端产品制造企业总目标：实现精益制造和敏捷制造，开始由资源驱动型向信息驱动型转变。

可以看出，“中国智慧工厂 1.0”实际上站在企业战略、过程、组织、技术和系统的综合角度，为中国制造业的大多数企业描绘出一个实现转型升级和自我跨越的现实路径。正如德国工业4.0 一样，中国制造业实现跨越应该在政府的倡导下，变成企业家及广大从业者的自觉行动。