打造未来的机器

对话贝加莱自动化研究院院长Franz enhuber先生

作者：朱信旭 工业30主编/ 工厂360主编

 

生产制造商正在设计生产更加先进的机器，从而满足工业用户不断增长的实际应用需求。而这种面向未来的机器将会呈现出那些新特征趋势呢?来自贝加莱自动化研究院的院长，贝加莱自动化的研发教父，Franz enhuber先生作为领域内的顶尖专家，对记者阐述了他自己的看法。

 

更复杂的机器

Enhuber先生认为，未来的机器必须适应未来的智能化生产的要求，这意味着机器设计将更加复杂，更加成熟。这种复杂程度的体现不仅在于功能性上；同时，它也蕴含和很多新的基本考量指标数据上。更多的数据首先会来自传感器。举例而言，传统的机器上的温度传感器只需测量温度一种参数，而面向未来的温度测量，传感器将会提供给工程师的采集数据除了温度这一项内容外，它还将提供温度的历史数据与温度变化波动的分析。根据这一温度信号在一定周期内的变化规律，机器将对受温度影响的生产工艺进行主动的智能调节与优化。Enhuber先生说：“这种通过状态监测， 动态地适应工业条件的改变，从而改变了机器状态的闭环控制，将是未来机器智能化、复杂化的一种重要的体现。”

 

模块化的机器

更加复杂的机器势必要大幅增加机器在研发和制造上的挑战，OEM机器制造商们对此能有足够的准备吗？对此，Enhuber先生显得颇为乐观。他指出：未来的机器发展趋势实际上是由两种动力共同推动的，一种来源于需求，另一种来源与技术上的支撑。来自工业用户的需求与要求永远是持续提升的，而技术也是持续演进发展的。我们之所以认为机器将要通过更加复杂的技术手段来实现更加复杂的功能应用，是因为从技术上讲，我们已经可以确实做到很多这样的应用了。我们当前要做的就是要把这些新技术应用贯彻到更多的实际工业生产中，让智能化的机器在制造中体现出更大的价值，做出更多的贡献。当然，Enhuber先生拿机器对比PC产品的发展，他认为未来的机器不会像PC工业的发展历程，由于芯片技术的演进速度非常快，PC的发展可以说上每年都出新品，然后淘汰旧的产品。机器的生命周期不可能如此之短，工厂生产者希望在产线上的机器能正常工作运转50年，因此不会反复的购置与更新。因此，Enhuber先生预测:未来对于机器的设计将是模块化的，更多的升级将会是基于软件上的。这样做的好处在于，机器制造商的产品开发更多的将是基于新应用层面上的，而不是原有设计工作的重复性开发。模块化设计的好处就在于可以反复重用设计，对于需要升级的机器，未来也将更多地体现在控制软件上的升级。“我们将通过在控制室中对软件上的改变，实现在生产线上改变机器的执行命令，这将有效地延长机器的生命周期。” Enhuber先生说。另外，Enhuber先生对软件对机器发展的影响非常看重，他认为标准化编程 、预定义软件将是未来的机器主流设计的特征。软件的可重用性很强，而基于标准的虚拟仿真、标准通信技术都能对机器的可用性，开放性做出更先进、更可靠的保障。

 

用得起的机器

既然未来的机器功能日趋复杂，那机器的成本是否将会大幅提升呢？当前全球制造业都在压力之下，面向未来的机器是否将因此面临叫好不叫座的尴尬呢？Enhuber先生并不这样认为。他的理由是：在生产中，机器的成本只是生产总成本的一部分，生产成本还包括人力成本，能耗，物料等的成本，对于拥有先进技术，能做到高效、节能的智能化机器本身，就在节约能耗、生产原料成本上做出了新的贡献。而且，谈到人力成本，不仅是西方发达国家，就是作为发展中国家的中国，此项劳动力成本也是持续走高的。更令人无法回避的是人口老龄化问题困扰着世界上很多主要国家，这其中也包括中国。未来20年，中国的人口红利将转成人口负担，能够在工厂生产一线工作的工程师和技术工人在绝对数字上将严重缩水，甚至形成劳动人口和非劳动人口比例的倒挂。那时用机器取代人就不是在如何控制生产成本层面上的讨论的议题了，而是如何让工业生产制造能延续下去的严峻问题了。而这样严峻的挑战，在时下的西方正是实实在在的现实。

 

当然，OEM机器制造商要达到的目标仍包括让自身设计制造的机器成为工业用户用得起的机器。因为任何投资的多寡、成败都是一个现实问题。同时，站在工厂生产者，机器使用者的角度，购买用得起的机器这笔帐也是要站在从总体拥有成本的认识高度上来计算才是比较恰当的，否则的话，投资收益未必划算。其中的道理也颇为简单，Enhuber先生这样解释道：购置成本略高的先进机器设备使用50年，比成本略低或只能使用5年的机器，哪个划算？另外，机器使用中的维护维修成本也是一个可大可小的隐性支出，如果站在机器的总体拥有成本上看，初始投资的多寡未必就是划算与否，立见高下的唯一评估尺度；而面向未来的机器，在总体拥有成本上，一定是要比传统机器要低的。因为在设计目标中，控制总体拥有成本正是在考虑之内的了。

 

更好的可用性

在未来的制造过程中，更好的可用性将令机器给一些特定的使用者带来巨大的好处。Enhuber先生举例说：在一些特定的生产领域，停车就意味着重大的生产损失和很长的恢复时间。比如食品加工领域，一旦加工过程中机器因故障停车，很可能停车修理的时间并不算长，半分钟到两分钟之内就可以完成；但因为停车，加工到一半的原料半成品就作废了；而且还要对相关原料管道进行卫生冲洗，整个过程需要花费2小时的时间。然而，现在贝加莱自动化等基于OpenSafety协议的自动化企业可以帮助OEM机器制造商做到，在工程师排除故障的时候，机器的其余部分并没有完全停车，只是在低速空运转。这样的状态能确保维修工程师不会处于危险的境地，同时可以在排除故障后第一时间达到恢复正常生产的理想效果。

另一种对于可用性的大幅提升将集中在机器的人机界面设计上。合适的人机界面将引导操作员快速高效地进行生产操作，尽量避免操作员被繁琐的功能需求信息所困扰。在上位机的显示上，信息按需显示将是未来机器所体现的重要理念。操作员可以第一时间得到关于导致急停原因的明确信息，而不是各种传统状态数据显示的堆砌，从而便于快速采取应对措施。

 

更加节能的机器

另外，Enhuber先生指出:如何节约能耗，减少机器的占用空间，也是面向未来的机器设计的重要关注，因为能源、环境保护、碳排放等议题越来越得到整个社会的认同与重视，而轻巧、高集成度的机器不仅意味着本身制造占用资源的节省，还在未来生产更加柔性化的需求下，移动更加灵活，对空间占用的要求将会变得更加宽松，而不是苛刻。这对于生产线上的设备布局、移动，工位的再设置都会平添更多的灵活性，从而更加适应未来工厂生产批量少，客制化要求高的柔性制造需求。

未来的先进机器由于提升了可用性和可靠性，这会节约大量的安装、维护维修的工程资源。降低机器和工艺材料损耗，让很多隐性的能耗和资源消耗得到了节省。Enhuber先生粗略估计，通常而言，如果工厂节能的总目标是100%，机器设备上能做到的节能将可以占到40%左右，而OEM机器制造商可以为未来工厂的节能做出很多的贡献。

 

作为国际自动化知名企业贝加莱自动化而言，目标就是帮助OEM制造商打造面向未来的机器，从而让生产从自动化向智能化演进。Enhuber先生对未来机器发展蓝图的描绘，让我们对未来工厂的认识更加清晰起来。对于未来机器的发展预测，他坦言，生产企业购置机器设备的更新周期需要20年到50年，对于实践未来机器设计制造的各种技术也事实上经过了多年的发展与完善，而当前由于需求拉动，技术推动的，面向未来的机器正在成为下一代的机器智能化、工厂智能化的强大动力，推动工业生产达到一个新的层次，工业领域划时代进步正在拉开帷幕，精彩上演了。

 

 

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