1788年，詹姆斯·瓦特采用了離心式“飛球”調(diào)速器設(shè)計(jì)，這是一種用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋閥，可顯著增強(qiáng)蒸汽機(jī)的自我調(diào)節(jié)能力。瓦特的創(chuàng)新確保了工作穩(wěn)定性和安全性，推動(dòng)了蒸汽機(jī)普及使用。正是機(jī)器自我調(diào)節(jié)的能力最終背書了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，助力第一次工業(yè)革命的生產(chǎn)率大幅提高。如今，工業(yè)4.0和智能制造“網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)”接力這一發(fā)展勢(shì)頭，在工廠機(jī)器和系統(tǒng)中引入了新的自主校正反饋模式。

嵌入式信息處理、干擾感知、測(cè)量和智能網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)的進(jìn)步正在推動(dòng)從基本的自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向日益靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、自我感知的機(jī)器。這類機(jī)器自主運(yùn)用有關(guān)自身運(yùn)行、狀態(tài)和環(huán)境的信息監(jiān)控和控制物理過(guò)程，并且通常是實(shí)時(shí)的，這樣就可以在本地和整個(gè)工廠范圍內(nèi)對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行全面優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)和云技術(shù)正助力物理和虛擬世界融合，為制造系統(tǒng)的各個(gè)層面提供前所未有的相關(guān)信息訪問(wèn)，持續(xù)改進(jìn)制造安全、可靠性、生產(chǎn)率和效率。

智能工廠

在更自主的智能機(jī)器加持下，工業(yè)4.0智能工廠將日益靈活，適應(yīng)性越來(lái)越強(qiáng)。單個(gè)工廠和整個(gè)供應(yīng)與物流鏈的效率將得到提高，并實(shí)現(xiàn)單個(gè)機(jī)器的大規(guī)模定制，從而促進(jìn)成本、安全和環(huán)境影響得到顯著、即時(shí)改善。

標(biāo)準(zhǔn)化的有線和無(wú)線通信技術(shù)可將信息孤島匯集起來(lái)，幫助優(yōu)化生產(chǎn)和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，并為生產(chǎn)過(guò)程的控制、預(yù)測(cè)和優(yōu)化做出智能決策。

智能機(jī)器

工業(yè)4.0智能機(jī)器功能將繼續(xù)衍生出更大的自主性、靈活性和適應(yīng)性。通過(guò)自行監(jiān)控和預(yù)測(cè)，智能機(jī)器可以檢測(cè)故障，甚至診斷問(wèn)題。通過(guò)監(jiān)控機(jī)器本地運(yùn)行狀況，有助于延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命；在工廠層面上獲取機(jī)器運(yùn)行狀況信息，有利于整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境，使操作員能夠優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃并提升無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間。

就現(xiàn)如今的情況而言，老化的機(jī)器會(huì)導(dǎo)致無(wú)法接受的停機(jī)時(shí)間或過(guò)多的預(yù)防性維護(hù)。這種情形之下，可以對(duì)機(jī)器進(jìn)行改造，使其具有預(yù)測(cè)功能，包括振動(dòng)傳感器（用于監(jiān)視機(jī)械軸承的運(yùn)行狀況）和紅外傳感器（用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的過(guò)熱）。通過(guò)分析來(lái)自這些傳感器的數(shù)據(jù)，可以優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃，以增加正常運(yùn)行時(shí)間并避免過(guò)多的預(yù)防性維護(hù)費(fèi)用。

傳感器解決方案配置可用于改造市場(chǎng)和新機(jī)器市場(chǎng)的無(wú)線連接功能，例如Analog Devices ADIS16229。這款雙軸MEMS振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器可執(zhí)行振動(dòng)分析功能，并包含ISM波段無(wú)線電。ADIS16229等產(chǎn)品勾畫出了無(wú)線傳感器的這樣一幅愿景：可以輕松安裝在機(jī)器的任何位置，執(zhí)行傳感、診斷和預(yù)測(cè)功能。

通信

可靠的工業(yè)以太網(wǎng)將進(jìn)一步得到廣泛應(yīng)用，為智能工廠提供真正大規(guī)模定制所需的標(biāo)準(zhǔn)化高帶寬數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)架構(gòu)。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版 (IPv6) 將提供高效、安全和高度可配置的尋址，工廠操作員可無(wú)縫訪問(wèn)機(jī)器上的特定傳感器節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行配置和解調(diào)。新興的IEEE時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了精確的確定性時(shí)序控制和測(cè)量周期，這對(duì)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)器至關(guān)重要。隨著技術(shù)功能不斷完善，無(wú)線傳感、監(jiān)控和控制系統(tǒng)或?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用?？煽康挠芯€連接性會(huì)繼續(xù)發(fā)揮重要作用，尤其是在電氣噪聲較大的環(huán)境中。以太網(wǎng)供電技術(shù)將實(shí)現(xiàn)向分布式傳感器、執(zhí)行器和其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的配電，同時(shí)降低布線成本。

結(jié)論

工業(yè)4.0智能工廠和智能機(jī)器正持續(xù)推動(dòng)整個(gè)供應(yīng)鏈、工廠和機(jī)器內(nèi)部效率的顯著提高?；ヂ?lián)傳感技術(shù)的進(jìn)步將有助于提供有價(jià)值的信息，有效降低能耗、節(jié)省時(shí)間、減少浪費(fèi)、減少停機(jī)時(shí)間和防止事故。

審核編輯：郭婷