1788年，詹姆斯·瓦特采用了離心式“飛球”調速器設計，這是一種用于控制發動機轉速的反饋閥，可顯著增強蒸汽機的自我調節能力。瓦特的創新確保了工作穩定性和安全性，推動了蒸汽機普及使用。正是機器自我調節的能力最終背書了發動機技術，助力第一次工業革命的生產率大幅提高。如今，工業4.0和智能制造“網絡物理系統”接力這一發展勢頭，在工廠機器和系統中引入了新的自主校正反饋模式。
圖1：© Arne9001 | Dreamstime.com - 制造廠工人正在操控機器控制面板 嵌入式信息處理、干擾感知、測量和智能網絡連接技術的進步正在推動從基本的自我調節系統轉向日益靈活、適應性強、自我感知的機器。這類機器自主運用有關自身運行、狀態和環境的信息監控和控制物理過程，并且通常是實時的，這樣就可以在本地和整個工廠范圍內對整個工廠進行全面優化。物聯網、網絡物理系統和云技術正助力物理和虛擬世界融合，為制造系統的各個層面提供前所未有的相關信息訪問，持續改進制造安全、可靠性、生產率和效率。 智能工廠
圖2：© Dudau | Dreamstime.com - 自動化工廠照片 在更自主的智能機器加持下，工業4.0智能工廠將日益靈活，適應性越來越強。單個工廠和整個供應與物流鏈的效率將得到提高，并實現單個機器的大規模定制，從而促進成本、安全和環境影響得到顯著、即時改善。 標準化的有線和無線通信技術可將信息孤島匯集起來，幫助優化生產和供應網絡，并為生產過程的控制、預測和優化做出智能決策。 智能機器 工業4.0智能機器功能將繼續衍生出更大的自主性、靈活性和適應性。通過自行監控和預測，智能機器可以檢測故障，甚至診斷問題。通過監控機器本地運行狀況，有助于延長機器的使用壽命；在工廠層面上獲取機器運行狀況信息，有利于整個生產環境，使操作員能夠優化維護計劃并提升無故障運行時間。 就現如今的情況而言，老化的機器會導致無法接受的停機時間或過多的預防性維護。這種情形之下，可以對機器進行改造，使其具有預測功能，包括振動傳感器（用于監視機械軸承的運行狀況）和紅外傳感器（用于檢測旋轉設備的過熱）。通過分析來自這些傳感器的數據，可以優化維護計劃，以增加正常運行時間并避免過多的預防性維護費用。 傳感器解決方案配置可用于改造市場和新機器市場的無線連接功能，例如Analog Devices ADIS16229。這款雙軸MEMS振動監測傳感器可執行振動分析功能，并包含ISM波段無線電。ADIS16229等產品勾畫出了無線傳感器的這樣一幅愿景：可以輕松安裝在機器的任何位置，執行傳感、診斷和預測功能。 通信
圖3：© Hyside | Dreamstime.com - 工業網絡以太網交換機照片 可靠的工業以太網將進一步得到廣泛應用，為智能工廠提供真正大規模定制所需的標準化高帶寬數據通信基礎架構。互聯網協議第6版 (IPv6) 將提供高效、安全和高度可配置的尋址，工廠操作員可無縫訪問機器上的特定傳感器節點，進行配置和解調。新興的IEEE時間敏感網絡標準實現了精確的確定性時序控制和測量周期，這對協調運動中的機器至關重要。隨著技術功能不斷完善，無線傳感、監控和控制系統或將進一步擴大應用。可靠的有線連接性會繼續發揮重要作用，尤其是在電氣噪聲較大的環境中。以太網供電技術將實現向分布式傳感器、執行器和其他聯網設備的配電，同時降低布線成本。 結論 工業4.0智能工廠和智能機器正持續推動整個供應鏈、工廠和機器內部效率的顯著提高。互聯傳感技術的進步將有助于提供有價值的信息，有效降低能耗、節省時間、減少浪費、減少停機時間和防止事故。 來源：貿澤電子 作者：Ralph McCormick |
