盛況空前魅力所在技術(shù)領(lǐng)先

Automation Fair是全球工業(yè)自動化和信息化領(lǐng)先巨擘美國羅克韋爾自動化公司聯(lián)合其合作伙伴共同舉辦的技術(shù)研討和展覽會，每年在美國的一個大、中城市舉辦，今年已經(jīng)是第28屆。在美國并沒有像漢諾威工博會、中國工博會如此大規(guī)模的自動化展會，Automation Fair憑借其上百家參展商的創(chuàng)新成果和幾十場的技術(shù)論壇，以及羅克韋爾自動化在美國近乎處于壟斷地位的強大影響力，每年的觀眾可謂是趨之若鶩，數(shù)以萬計，猶如參加一場技術(shù)盛宴。Automation Fair也由此成為業(yè)界首屈一指的工業(yè)自動化盛會。

據(jù)統(tǒng)計，今年的Automation Fair共有150個羅克韋爾自動化合作伙伴參加，有來自全球的19000人報名注冊，共有95場技術(shù)論壇在期間舉辦，相比往屆這些數(shù)據(jù)都創(chuàng)造了歷史新高，可謂是盛況空前。

今年的Automation Fair如此火爆，魅力在什么地方呢？羅克韋爾自動化中國區(qū)總裁石安認為，一方面是現(xiàn)在用戶都有一個迫切的需求，要深層次的提高企業(yè)競爭力，而羅克韋爾自動化和PTC的合作今年有了更多的落地案例，能夠幫助客戶持續(xù)提升競爭力。另一方面，Automation Fair匯聚了如此眾多的合作伙伴參展，在北美最能體現(xiàn)高端制造業(yè)最新科技的就是這個展會了。

筆者在現(xiàn)場看到，羅克韋爾自動化占據(jù)了整個展館中心位置以及超過一半的展覽面積。在核心展區(qū)，展出了羅克韋爾自動化在汽車輪胎、冶金、油氣、食品飲料、化工、水處理、生命科學等行業(yè)的落地解決方案，以及聯(lián)合PTC推出的FactoryTalk InnovationSuite數(shù)字化創(chuàng)新套件。隨后是創(chuàng)新展區(qū)，展出了羅克韋爾自動化在數(shù)字孿生、TSN、5G等最新技術(shù)的演示DEMO。在集成架構(gòu)（IA）展區(qū)，展出了羅克韋爾自動化的iTRAK柔性電驅(qū)系統(tǒng)、LogixAI、ControlLogix控制器、電機與運動控制等產(chǎn)品。在智能設(shè)備展區(qū)，展出了中、低壓變頻器等產(chǎn)品。

圍繞著核心展區(qū)，微軟、PTC、Cisco、Endress+Hauser、FESTO、威圖、HMS、Sensia、FLUKE、HARDY、P+F、ePLAN、nVent HOFFMAN和Stratus等在各自動化細分領(lǐng)域的知名廠商也展出了最新的產(chǎn)品和技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實漸成工業(yè)自動化的發(fā)展趨勢

從自動化到數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，這是我們常說的智能制造三個階段，而目前多數(shù)企業(yè)處于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的階段。所謂數(shù)字化制造，就是通過信息建模和信息處理來改進制造過程，而信息建模和信息處理就需要在一個計算機模擬出來的虛擬世界中完成。因此，虛擬現(xiàn)實成為了數(shù)字化制造階段不可或缺的核心技術(shù)之一。

簡單來說，虛擬現(xiàn)實就是利用信息技術(shù)創(chuàng)建一個與現(xiàn)實世界對應(yīng)的虛擬世界，所以從廣義上講，數(shù)字孿生（DT）、虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）這些技術(shù)都可以統(tǒng)一稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

今年的Automation Fair，給筆者印象最深的就是隨處可見的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，無論是數(shù)字孿生還是VR或者AR，都已經(jīng)在工業(yè)場景中得到應(yīng)用。

在展會最顯著的入口處，放著一輛時尚的概念車，這是北美汽車廠商NIKOLA計劃在2020年量產(chǎn)的一輛電動汽車。觀眾可以拿著一個平板電腦對著汽車的某個部件，在畫面中就會顯示該部件及周邊各部件的3D模型、參數(shù)和實時數(shù)據(jù)，而且隨著平板電腦的移動畫面也跟著移動變化和實時數(shù)據(jù)顯示，虛擬畫面和現(xiàn)場實物契合度非常高。這是一個典型的增強現(xiàn)實的應(yīng)用場景。

在展覽核心區(qū)，放著一臺汽車制造中常用的沖壓機，這是羅克韋爾自動化的伺服壓機解決方案。而與前些年不同的是，在壓機邊上還放著一個數(shù)字孿生的大屏幕和虛擬現(xiàn)實眼鏡。路過的觀眾都會帶上眼鏡體驗虛擬現(xiàn)實場景，不但可以查看機器的三維模型，而且還能通過凝視、點頭、搖頭、指指點點、揮手和語音等操作虛擬設(shè)備，實現(xiàn)人機交互。

而在創(chuàng)新展區(qū)，虛擬技術(shù)幾乎占據(jù)了整個展區(qū)。除了最為火爆的虛擬現(xiàn)實體驗區(qū)外，在展區(qū)中央，一條帶有完全數(shù)字孿生的飲料罐裝產(chǎn)線吸引了無數(shù)人的駐足。通過中間屏幕上與實際產(chǎn)線完全一致的虛擬場景，產(chǎn)線上的運行狀況、設(shè)備狀態(tài)都可以實時在虛擬場景中同步顯示，同時通過軟件對實際產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量、完整性以及產(chǎn)線的安全等進行實時監(jiān)控。

在一臺大型注塑機前，觀眾拿著iPad，對著機器各個部位照來照去，屏幕里面有一個和現(xiàn)實機器一樣的虛擬機器，在虛擬機器各個部位不斷顯示機器的一些實時信息。觀眾還可以通過點擊，打開虛擬機器各個部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行立體查看，這樣對機器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就有一個十分直觀的了解。

類似這樣的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術(shù)的Demo在展會上也隨處可見，都可以通過平板電腦或虛擬眼鏡來查看內(nèi)部結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。

不僅僅是可視化更不是為了炫酷

數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等這些虛擬技術(shù)使得整個2019 Automation Fair現(xiàn)場變得十分酷炫，科技感十足，觀眾的參觀體驗也從以前的“參觀”進化為“參與”，這也是虛擬技術(shù)帶來的前所未有的數(shù)據(jù)可視化效果。

對于數(shù)據(jù)可視化，大家都不會太陌生，在一個現(xiàn)代化工廠里，往往有一個大屏幕，通過各種圖形、表格、圖像顯示著整個工廠的實時狀態(tài)?？蛇@樣的數(shù)據(jù)可視化還不夠“直觀“，不夠”高級“。這些大屏幕上的數(shù)據(jù)報表和生產(chǎn)中的設(shè)備結(jié)合度還不夠高，很難一目了然的從大屏上看到這些數(shù)字跟實際生產(chǎn)的對應(yīng)關(guān)系，只有對業(yè)務(wù)邏輯很了解的人才能看懂，所以人跟系統(tǒng)之間就存在一個交互的障礙，沒法從數(shù)據(jù)理解生產(chǎn)中的問題。而基于虛擬技術(shù)的數(shù)據(jù)可視化就很好地解決了這個問題。

當然，虛擬技術(shù)的作用并不只是為了數(shù)據(jù)的可視化，更不是為了炫酷，而是為了通過虛擬技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期，從產(chǎn)品構(gòu)思，到概念、設(shè)計、工藝、制造以及使用維護全部環(huán)節(jié)中互聯(lián)的數(shù)據(jù)流和集成的產(chǎn)品視圖，也就是所謂的數(shù)字主線（Digital Thread）。通過數(shù)字主線，企業(yè)能夠在設(shè)計階段就對產(chǎn)品制造的全過程進行虛擬集成，預(yù)測、檢測、評價產(chǎn)品性能和制造可行性，達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化以及生產(chǎn)效率的最大化。不僅如此，還可以通過虛擬現(xiàn)實打造一整條數(shù)字模擬產(chǎn)線或者整個數(shù)字虛擬工廠，對產(chǎn)線或者工廠規(guī)劃、建設(shè)到運行等不同環(huán)節(jié)進行模擬、分析、評估、驗證和優(yōu)化。

比如，放在入口處的NIKOLA電動汽車，這輛車在制造過程中使用了羅克韋爾自動化的FactoryTalk InnovationSuite軟件套件，將汽車設(shè)計時的三維圖紙導(dǎo)入到了軟件之中，同時使用套件中的Vuforia軟件開發(fā)了基于AR的虛擬場景。通過AR，可以查看零件之間的空隙襲、壓力、狀態(tài)等，從而判斷裝配是否合格等來檢測車輛質(zhì)量。同時還會生成檢測電子報表。另外，還可以在制造過程中，通過查看已存儲的視頻、動畫等信息來指導(dǎo)操作。

據(jù)羅克韋爾自動化（中國）有限公司智能制造創(chuàng)新研究院總經(jīng)理戴鵬飛介紹，在展出的伺服壓機設(shè)計研發(fā)過程中，一開始就采用了數(shù)字孿生技術(shù)，從機械的仿真模擬到自動化控制的仿真模擬，省去了傳統(tǒng)做原型機進行仿真模擬的環(huán)節(jié)，縮短了研發(fā)流程和設(shè)計，節(jié)省了約60-70%的研發(fā)時間，大大加快產(chǎn)品上市的時間 。

在數(shù)字孿生產(chǎn)線中，除了可以三維可視化整條產(chǎn)線外，更重要的是能夠利用數(shù)字孿生對整條產(chǎn)線進行前期的設(shè)計規(guī)劃、動態(tài)驗證、虛擬測試和調(diào)試，將傳感器和電機等功能進行標記，然后連接到管理它們的控制中進行設(shè)置和編程，使得虛擬產(chǎn)線的模型和真實的物理系統(tǒng)一樣。在虛擬世界調(diào)試完成后，將控制器中的程序直接下載到實際控制器中即可使用。這樣一來，就不需要用傳統(tǒng)方式那樣先建成一個初步的物理產(chǎn)線，然后進行一邊調(diào)試一邊修改，大大節(jié)省時間和成本。

完整的軟件和硬件平臺讓你輕松部署虛擬現(xiàn)實

其實，虛擬現(xiàn)實技術(shù)并不是一個新技術(shù)，幾十年前就已經(jīng)提出來，但由于過去一直受制于計算機、網(wǎng)絡(luò)通信和傳感技術(shù)等，虛擬現(xiàn)實并沒有得到廣泛應(yīng)用。而在最近幾年，隨著這些技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)變得越來越常見，并逐漸向工業(yè)領(lǐng)域滲透應(yīng)用。

作為一個自動化和信息化的領(lǐng)先供應(yīng)商，羅克韋爾自動化當然不僅僅是要利用虛擬技術(shù)來提升自己的解決方案，而是要使客戶能夠利用完整的軟件和硬件平臺開發(fā)自己的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用場景。從硬件上來看，羅克韋爾自動化的Logix控制器和MagneMotion智能傳送系統(tǒng)等都已經(jīng)支持數(shù)字虛擬化。而從軟件上來看，主要歸功于羅克韋爾自動化和PTC聯(lián)合推出的FactoryTalk InnovationSuite和今年1月收購的Emulated3D三維仿真軟件。

在FactoryTalk InnovationSuite套件里，除了有用于工業(yè)連網(wǎng)ThingWorx物聯(lián)網(wǎng)平臺和用于數(shù)據(jù)分析的FactoryTalk Analytics外，還有一個專門用于創(chuàng)建增強現(xiàn)實的工具Vuforia。這個Vuforia可以將各類三維CAD模型直接轉(zhuǎn)化為AR內(nèi)容在手機、平板、AR眼鏡等設(shè)備上進行查看和操控。在NIKOLA電動汽車和數(shù)字化注塑機研發(fā)過程中，客戶就用了Vuforia軟件創(chuàng)建了增加現(xiàn)實的場景。正是Vuforia日益強大的功能，使得創(chuàng)建增強現(xiàn)實場景的難度也隨之降低。正常情況下，想要研發(fā)出具備3D模型和實時信息的AR場景非常困難，但通過Vuforia就可以輕松實現(xiàn)，甚至在一分鐘之內(nèi)就可以創(chuàng)建所需要的AR場景。

對于產(chǎn)線、物流輸送或者物流運輸系統(tǒng)來說，創(chuàng)建虛擬場景或者數(shù)字孿生的應(yīng)用時，Emulated3D會是一個很好的選擇。Emulate3D的特點是可以對工業(yè)自動化系統(tǒng)進行數(shù)字模擬和仿真，并在正式安裝前通過仿真試驗來測試控制系統(tǒng)，從而在制造和自動化成本實際發(fā)生和終設(shè)計交付之前完成對機器和系統(tǒng)設(shè)計的虛擬測試。本次展會上的數(shù)字孿生產(chǎn)線和數(shù)字伺服壓機的虛擬現(xiàn)實就是利用Emulate3D來開發(fā)的。虛擬模型和物理控制器使用Emulated3D軟件來擴展它們之間的關(guān)系，用戶快速輕松地將模型中的這些軟件設(shè)備‘組合’在一起，創(chuàng)建功能設(shè)計，并提供速度、位置、移動和其他命令。當需要將編程添加到現(xiàn)實世界的控制器時，可以從模型中“自動”生成所有控制代碼。而且，在Emulate3D中，3D建模和調(diào)試軟件有一個虛擬現(xiàn)實按鈕，可以快速將其模型傳送到一個虛擬現(xiàn)實眼鏡上，允許用戶“走動”并與之交互。