工业互联网与智能制造推动下的自动化技术发展探究

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  摘 要:科学技术的不断进步,推动自动化技术朝着成熟的方向发展,自动化技术的应用程度不断提升,为工業互联网和智能制造的发展提供了巨大的支持。文章通过对自动化技术进行基本概述,分析了在工业互联网和智能制造中的自动化技术的分类及特点,预判了自动化技术的发展趋势,希望能够为以后的研究提供借鉴。
  关键词:工业互联网;智能制造;自动化技术
  中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1674-1064(2021)07-069-02
  DOI:10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.034
  科学技术是社会发展的重要推动力,是推动我国现代化建设的重要力量,对于提升人们的生活水平和生活质量具有重要作用。随着互联网技术的不断发展,自动化技术的应用程度不断提升,在工业生产过程中应用自动化技术,不仅提升了工业产品的生产质量和生产效率,而且加快了传统工业向现代化工业模式的转型升级,促进了工业互联网和智能制造的融合,在很大程度上提升了我国工业生产水平和经济发展。
  1 自动化技术概述
  1.1 自动化技术的概念
  自动化技术是一种应用范围极广、综合性较强的技术,它与自动控制、电子学、计算机技术、系统工程、信息论、控制论等都有紧密联系,且受计算机技术影响最大。
  从自动化技术的发展前景来看,主要有以下几个方向:
  机电一体化。机电一体化系统从结构上包括执行机构、传动系统、动力源、传感器、微机等部分,使包装机械得到了优化和升级,传感器、微电子、微机、机械等多种先进的科学技术融为一体,取代了原来繁杂和不合理的部分,使包装机械在控制、制造和设计等方面都产生了较大的发展和变化,推动了包装机械的发展。
  机械功能多元化。随着科技的发展,工业产品正在朝着多元化和精致化的方向发展,在经济社会的发展推动下,只有具备多种切换功能和弹性化、多元化的包装机种才能满足市场发展需求。
  结构设计模组化、标准化。在基于对原有机型进行模组化设计的基础上,能够使新机型在短时间内得到转换。
  控制智能化。包装机械厂多采用PLC控制器,但是它没有电脑的功能强大,而从包装机械的发展趋势来看,必须要具备操作简单、功能多样化的条件,由于电脑具有智能化的特点因此将成为包装控制器的发展新方向。
  高精度的结构运动。包装机械的性能受到结构运动和结构设计的影响很大,它需要通过PLC动力负载控制、NC编码器及数字控制、马达等高精度控制器来完成,并促进产品延伸,朝着高科技的方向进行发展[1]。包装行业应用的范围特别多,与国民经济具有密切的联系,尤其是饮料或食品等制造业。因此,应该努力研发新技术,推动包装行业走上自动化发展道路。
  1.2 自动化技术的分类和特点
  随着工业互联网的发展,自动化技术得到了一定的发展,基于工业互联网和智能制造的基础上对自动化技术进行分类,可以分为自动化传感系统、自动化快速成型、自动化精密特殊加工、制造系统自动化等,其特点是智能、高效、经济、安全。
  利用计算机的优势,对设备构造、产品运行和装置生产等进行自动化控制,使制造业能够通过对相关技术参数进行控制来完成整个制造生产过程,并在生产过程中完成自动保护、自动信息处理、自动报警的动作。自动化仪器为制造设备的安全运行提供了保障,提升了机械性能,降低了人力消耗,提升了工作效率,减少了成本投入。例如,制造系统自动化中的单机自动化、数控机床加工以及计算机智能化的精密加工技术。以上自动化设置和技术所具有的特性能够形成三维实体,利用三维空间来实现成型技术。实体制造业可以利用三维固体叠加法,快速实现技术成型。而柔性制造采用数控机床的自动化生产系统能够实现自动化生产目标,通过对零件进行调整实现不同工序的加工目标,成为当前制造业中最具代表性的自动化技术之一。
  1.3 自动化技术的局限性
  与欧美国家相比,我国的自动化技术起步较晚,发展较慢,一些技术还不成熟。智能机器人与人类存在本质差别,不具备独立思考意识和能力,因此,在工作中不可能完全取代人类。自动化技术是一种先进的科学技术,具有很强的专业性,需要工作人员具备专业知识和能力,这为工作人员提出了更高的要求。
  虽然我国已经进入了互联网时代,但是还有一些落后地区互联网技术的应用并不充分,网络信息较为滞后,导致信息传输不通畅,在各行各业之间不能得到有效衔接,使得工业互联网的覆盖范围受到限制,从而影响自动化技术的发展。
  2 推动自动化技术发展的有效方案
  首先,要充分认识自动化技术的重要性,加大对自动化技术的重视和关注,培养更多高素质人才,增强自主创新能力,提升我国的科学技术发展水平,缩小与欧美发达国家之间的差距,在技术不断提升的基础上推动社会经济发展,社会经济的发展又会提升人们的生活水平。另外,要提升互联网技术的普及和应用程度,不断扩宽工业互联网的覆盖范围,加强各行业间的有效连接,促进自动化技术的健康发展。
  其次,改进工业信息物理系统(CPS)。在工业互联网和智能制造协同发展的背景下,对CPS系统进行巩固,不断扩大其使用范围,满足企业发展需求。同时,要及时解决和改进系统中存在的问题和漏洞,确保企业在应用此系统时更加安全、可靠、精准、高效。
  最后,使工业互联网和智能制造更加融合。为了使自动化技术得到更好的发展,要对城市智慧系统、智能手臂技术、3D打印技术等新兴技术进行充分的开发和利用,加快工业互联网与智能制造的融合,为自动化技术的发展奠定良好基础,并为其发展创造更多的可能性。
  3 自动化技术的发展趋势
  工业互联网和智能制造与自动化技术具有密切联系,自动化技术能够为工业互联网和智能制造的发展提供支持,而工业互联网和智能制造也能推动自动化技术的发展,三者相互作用、共同发展[2]。   在未来发展中,互联网企业需要面对更加复杂的互联關系,要对IT系统和OT系统进行革新,将设计能力、用户服务、商业能力等连接到一起,形成复杂的网络系统,对物联网、互联网和工业控制网络等技术实现全面覆盖,促进机械设备实现IP互联,扩大制造系统范围,实现数据交互协同,促进深层次的发展。
  3.1 实现工业生产的信息采集
  工业在太网协议的支持作用下,通过对现场IP地址进行分配,能够实现IP流量和控制信息的共享传输,以扁平化管理的方式,减少数据信息传递层次,实现工业数据和IT系统的快速传递。要把控制级、车间级和传统现场等复杂分层采用扁平化网络控制,应用多种无线技术来实现信息的收集、整理和传输,不留任何信息死角。另外,应用无线技术还能排除电磁信道造成的干扰,增强稳定性和安全性。
  3.2 通过5G技术构建物联网应用场景
  为了使工业领域实现可靠性高、安全性好、大连接、低能耗的建设,满足柔性生产条件,可以通过动态调整网络资源、灵活组网,实现生产过程和生产设备的控制及灵活组织[3]。根据制造环节的需求,增强机器、工具及设备的互联,在动态调整网络资源时,可以通过定制化的生产规模对资源组织进行管控。工业生产可以采用SDN新型网络技术、软件定义网络,满足智能生产线敏捷部署和自组织的需求。
  3.3 互联网技术与OT系统融合
  为了借助网络技术对生产过程进行维护和调整,要利用互联网连接实现OT系统的控制。例如,有的企业建立了i5平台,通过该平台可以实现对不同区域的机床的远程控制,并实现更高要求的同步控制。工厂要定制企业独有的网络平面,为带宽和服务质量提供定制化服务,并为企业提供单独的开放性的网络可编程系统和链路资源VPN,使工业企业通过智能化的信息采集和联网,构建新产品服务模式。通过工业互联网数据分析平台扩大产品的服务范围,增加产品监测和预测性维护等内容,逐步扩大工业生产价值链。
  4 结语
  随着科学技术的进步,自动化技术已经成为推动行业发展的关键性技术,对于社会经济的发展具有重要的保障作用。尤其是在工业互联网和智能制造的推动下,更是加快了自动化技术的发展。但是,自动化技术和智能制造的有效应用具有一定的复杂性,在工业互联网和智能制造的推动下,我国采用产业联盟和规模应用的方式,促进了研究机构和工业企业的融合,加快了技术的研发和部署、自主知识产权的工业控制,逐渐向新兴技术领域发展,并建立工业互联网创新平台,构建自动化技术框架、工业大数据、工业云平台,完善智能化制造业的发展模式,实现工业转型和创新。
  参考文献
  [1] 蔡志容.智能制造时代机械设计制造及其自动化技术研究[J].内燃机与配件,2019(22):195-196.
  [2] 何威.智能制造技术在工业自动化中的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2019(30):3485.
  [3] 郭慧,贠晓哲.工业互联网推动下制造业的转型升级[J].物联网技术,2018,8(2):112-114.
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