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前言

智能化，從用戶視角來看就是“簡單高效的實現靈活的制造應用”，而軟件扮演關鍵角色，本文以此定義機器智能的幾個方面，包括互聯、仿真、機電一體化融合智慧工廠等多個方面的話題。

用戶角度解讀智能化?

今天，智能制造給出了“智能”多重的定義，但是，如果我們換個視角，僅僅從用戶的角度來講智能，那么我們會把所有的智能總結為一句話：“智能化=簡單高效的實現靈活的制造應用”。

對于用戶而言，搭建什么樣的體系架構、采用什么樣的智能算法亦或模型都是次要問題，如何在個性化時代，響應客戶個性化的需求，高品質而低成本的生產出滿足消費者個性化需求的產品才是問題的本質。

個性化的體現

個性化在于差異，我們可以在超市看到琳瑯滿目的產品，你會發現原來的可口可樂單一的標簽為個性化的標簽所代替，以適應年輕人的個性化喜好，包括通過App來定制西裝這樣的需求、個性化的冰箱已經不稀奇，為了贏得消費者，生產制造商開發了各種產品，然而，這些都對傳統的制造帶來了挑戰，包括機器如何適應這種變化，需要更為有效的技術支撐。

軟件是智能的最集中體現

對于生產制造而言，首先是機器的智能生產實現，而我們會從各個領域，無論是包裝、塑料、印刷工業都可以看到，軟件才是“智能化”的關鍵，例如：在注塑機里，為了適應各種需求，通過模塊化軟件設計，可以為不同的機型如油壓注塑機、電液混合型、全電動、立式注塑機配置了不同的軟件，僅通過參數設置即可適應不同的注塑生產，而包裝后道的裁切僅通過參數設置即可讓電子凸輪裁切進行匹配生產，硬件系統往往是通用的，而差異來自于不同行業的工業Know-How軟件的差異，也因此，產業界都認同軟件才是未來競爭的關鍵。

軟件定義機器智能

而對于機器的智能，軟件又分為多個方向的集成能力，首先，得有一個集成平臺，才讓他們能夠實現在垂直和水平方向的智能集成，以貝加萊的Automation Studio為例，他為機器智能化提供了基礎平臺保障。

圖1描述了在該平臺實現智能的多個方面：

圖1-機器智能化的幾個方面

（1）IIoT融合接口支撐

如果控制的智能是基于“信號”，因此，對于Automation Studio而言可以通過對PLC、Motion進行機器的模塊化軟件集成來實現分布式運動控制，以及軟件的分布式，而對于計算（Computing）--基于“信息”的策略與優化問題，Automation Studio提供了標準互聯的接口支撐，包括OPC UA，以及在OPC UA基礎上針對塑料機械領域的Euromap 77、Euromap 67，以及未來的Euromap 79，針對包裝工業的PackML，這些垂直行業的信息模型使得機器數據與MES/ERP以及各種智能系統、IIoT數據分析平臺進行接口，并實現對生產質量、工藝參數、能耗等的優化。

（2）建模仿真

對于每個機器而言，都會有其內在的工藝建模需求—這才能讓機器更為簡便的接受不同的生產任務，例如：對于灌裝系統而言，每個批次的灌裝會有不同的邏輯處理、不同規格的瓶型會需要不同的灌裝曲線、針對不同的速度需要不同的運動控制間的協調，灌裝單元與前道的吹瓶、后道的旋蓋、貼標、膜包都有關聯關系，這些關系可以通過統一的建模，在軟件上形成其內在的控制模型，當瓶型、速度、液體等變化時，系統仍然具有自我適應能力，而無需人員進行重新的編程或者調校。

圖2-仿真建模的應用架構

如圖2所示，基于Automation Studio平臺，可以實現對機器的各種控制如薄膜材料卷繞張力控制、注塑機的液壓、溫度控制等，而仿真軟件可以是MapleSoft、MATLAB/Simulink、Virtuos等，然后通過代碼自動生產以及與Automation Studio的自動導入直接下載到控制器、驅動，實現智能算法的開發。

對于每個行業而言，其智能都必須考慮復雜的生產個性化變化，進而能夠針對這些變化形成最佳的工藝路徑，以及從生產系統接受任務來計算機器本身的最佳工藝參數。

（3）.機電一體化融合

智能產線中運動控制、機器人扮演非常重要的角色，因為他們是實現智能化的執行機構，而另一方面，從軟件的角度而言，他們也關系到對MES的反饋，并接受來自生產指令，因此，今天的智能運動控制系統已經肩負“柔性”的重任，例如：對于注塑機，機器人配合已經成為了機器人第三大應用場景（來自IFR統計），而對機器人與工藝設備的集成而言，傳統的自動化系統會遇到障礙，而對于基于PLCopen Part IV協同運動控制編程的自動化系統而言，注塑機的控制與機器人是可以完全在同一架構下完美匹配的。

圖3-注塑機與機器人的應用集成

圖4.機-電-軟一體化的SuperTrak集成

圖4則是一款最新設計的稱為SuperTrak的貝加萊柔性電驅輸送系統，它可以將注塑機、機械手、輸送、輔助加工進行集成，實現最大靈活性的生產。

（4）知識自動化

軟件開發軟件、智能機器的軟件開發可以基于軟件復用來提高效率，而將領域知識進行封裝成組件模塊，重復利用本身也是“知識自動化”的范疇，知識自動化是智能化重要的構成，這樣可以讓機器快速的適應生產，而無需復雜的編碼、測試過程。

圖5-貝加萊基于mapp的注塑機開發

貝加萊的mappPLASTIC就是為塑料工業所開發的，如圖5-mapp將機器分為機電一體化對象（機器人、軸控、軸組、液壓的控制），射膠、熔膠、開合模、保壓等專用的注塑機控制行業專用模塊，再加上基礎的文件、配方、報警等管理，可以快速的為注塑機實現油壓、伺服泵、全電動注塑機，以及注塑機與機械手、關節機器人、SCARA機器人的整體智能制造單元的集成。

（5）通信互聯

總線技術讓系統更為智能在于它可以獲取更多的參數，除了信號之外，可以為機器提供維護、使用時間累計、當前狀態、故障記錄等。而實時以太網技術則讓生產變得更為高效—快速的切換工藝，當生產的工藝發生變化時，通過高速的以太網快速下達指令，運動控制系統可以讓生產快速適應新的工藝需求。

OPC UA不僅僅是一個通信協議，OPC UA在智能制造中扮演最為重要的角色：通過共享的信息模型，使得OT、IT和CT之間可以實現語義互操作，這樣，IT與OT即可實現真正的融合，通過類似于共享內存的機制，每個單元包括控制、MES、IIoT等均可訪問地址空間，獲取自己想要的數據。

通信互聯構成了智能制造的基礎骨干，智能的實現都依賴于標準規范的傳輸、連接。

（6）智慧工廠集成能力

智慧工廠的集成能力同樣是軟件的集成，包括了機器控制器所提供的機器狀態參數，基于EUROMAP77進行注塑機的MES系統集成，包括OPC UA與云平臺的集成，與邊緣計算平臺的互聯。

圖6-塑料工廠智能集成應用場景

邊緣計算（Edge Computing）相對于云計算，其旨在通過對現場的數據采集并進行實時的控制，與云計算的差異在于云相對較長的數據采樣周期（秒、分、小時、天），而對于貝加萊而言，其APROL平臺可以作為塑料、包裝等工廠的計算平臺，對生產的過程、狀態數據進行采集（PDA）、能源監測EnMon、基于狀態的運營維護ConMon，針對塑料工廠集成了EUROMAP 77，以實現對工廠數據的采集與MES的互聯。

貝加萊參加塑料機械展CHINAPLAS 2017

廣州琶洲館

展臺號：3.1館T41