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社會元器件 特別對談

此內容經本文作者許可印刷,并于2017年8月至2018年2月期間發布在由Nikkei Business Publications, Inc.
運營的工程信息網站“Nikkei Technology Online”上。

※在此內容發布時,公司和職務信息均真實且正確。

開拓制造業新時代的IoT 革新技術促進了自動化與IT的融合

融入IoT(Internet of Things)概念的制造業革新舉措,正在圍繞先進工業國家不斷推進。這場亦被稱為“第4次工業革命”的創新改革,不僅會為制造業本身掀起變革,還有可能會對整個社會帶來巨大的影響。針對當下制造業的最新動向,以及實現制造業中IoT基盤所面臨的各項課題,我們特別邀請了就職于正在積極推廣先進FA設備的德國Beckhoff Automation,并實際負責IoT相關工作的Sven ,以及在羅姆負責傳感(IoT的核心技術之一)領域工作的長畑隆也先生,請二位專家進行了交流。

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長畑先生 

 IoT的概念,正在越來越深入地涉及各類領域。其中,順應IoT采取最顯著變革的行業,應該就是制造業了。以德國政府極力促成的“Industry 4.0”為首,世界各國都開始制定制造業革新計劃,而IoT無一例外地在其中占據了重要地位。對于席卷制造業的IoT的動向,身為半導體制造商的羅姆同樣正在密切關注。因為伴隨著IoT的普及,對工業用半導體元件的新需求將會不斷涌現。

 羅姆以電阻器制造商的身份誕生于1958年,并在1960年代后期開始進軍半導體市場。起初主要針對小型家用型設備推出產品,近年來,面向汽車行業及工業設備的銷售比例正在急速增長。我主要負責的,是圍繞傳感設備的解決方案制定工作,這是實現成功導入IoT的必經之路。

 我知道Beckhoff Automation主要經營的是面向制造業現場的產品及技術,貴公司又是如何在其中融入IoT的呢?

Goldstein先生

 Beckhoff Automation自1980 年創建企業以來,圍繞PC 平臺的控制技術,創造了諸多的產品及解決方案。我們提供工業用PC、驅動元器件、I/O(輸入輸出)設備、自動控制軟件等產品,這些產品的主要去向則是生產系統、各類自動化設備、樓宇自動化等系統。我們的公司總部位于德國西北部的北萊茵-威斯特法倫州威爾市,核心產品的工廠同樣位于此處(圖1)。本公司還是全球大型FA制造商及工業用設備制造商均在使用的工業用開放式網絡標準“EtherCAT”的最初研發者。豐田汽車曾在2016年春季發表稱,將把作為該標準最新版本的“EtherCAT P”運用到工廠IoT化,還由此在業界掀起了一番熱議。

圖1 Beckhoff Automation的印刷基板工廠
圖1 Beckhoff Automation的印刷基板工廠

 我所負責的項目,是收羅PLC(Programmable Logic Controller)、NC軸控制、編程環境等多項功能的自動控制軟件“TwinCAT(The Windows Control and Automation Technology)”。同時還參加與其他系統(以云系統為首)間連通性有關的工作,以及確保與其他制造商產品具備相互通用性的業務。

 Beckhoff Automation的一大經營特征,就是提供利用PC(個人電腦)平臺的“PC平臺”解決方案。相信這一特征,會隨著IoT的普及,在經營發展中成為優勢。這是因為具備高度靈活性的PC平臺解決方案,更容易與各類支持IoT的設備間確保連通性。

長畑先生 

 在日本,對IoT表現出高度關注的企業正在增多。尤其是在2014年“第4次工業革命”的浪潮開始席卷全球之后,在涉足制造業的日本企業當中,用好用足IoT的需求突然發生了暴漲。當時,多數企業都選擇邊收集信息,邊探討引進或實施產業化的可能性,但近幾年來,隨著青壯年勞動力的缺乏及技術傳承等社會性課題的涌現,越來越多的企業開始采取積極的行動,將以IoT為平臺的全新制造模式引進現場的實際生產中。

Goldstein先生

 我認為,制造業中的IoT潮流,可以表現為“自動化技術與IT(Information Technology)的融合”。這一潮流的萌發點,正是我們在自動控制領域推出PC平臺解決方案的時期,也就是大約20年前。換言之,伴隨著PC平臺解決方案的出現,面向各類與生產相關的設備的數據收集機制,變得更加易于構建。與此同時,利用從實際生產設備上收集的各類數據,強化生產管理體制,嘗試最適化生產的企業開始出現。雖然這是IoT在制造業中典型的有效用途,但實際上,將其引進現場實踐的舉措,在過去就已經開始被采用了。

 只不過,當時的企業都將焦點放在了分析收集所得的數據所必需的要素整合上。其中最大的問題,就是如何存儲收集得到的大量數據。為了對數據進行分析,提取出有用的信息,這一過程是不可或缺的,但由于構建大規模的存儲器必須投入大量的財力,真正能下定決心正式引進的企業寥寥無幾。

 而大型IT供應商等提供的云服務,徹底打破了這一僵局。這項服務的誕生,大幅降低了處理大量數據所需的IT系統構建成本。并且對于因增設生產設備而增加的數據收集量,云服務同樣也能快速應對。隨著云服務在制造業的不斷普及,相信自動控制與IT融合的腳步,一定會越邁越大吧。

長畑先生 

 伴隨著云技術的普及,我們同樣正在切身感受著“大數據”越來越活躍的表現。近來,對相關產品及技術進行咨詢的工業領域客戶開始猛增。

 目前看來,我們已然視作明確掌握的客戶需求,是對諸如溫度、壓力、光線等,遍布在制造現場的物理量,開展模擬量檢測的傳感技術。我們不光生產傳感器元件,對于將傳感器中數據發送到服務器等接收端的無線通信模塊等周邊技術,我們同樣涉獵頗多。為了助推IoT的普及,我們并沒有單獨提供這些產品,而是根據市場需求,將多項技術有機結合起來,借助更便于廣大用戶使用的形式,提供模塊化的產品。內置微電腦的傳感器模塊、結合無線模塊及傳感器元件的一體化模塊,正是其中的范例。我們還同時推出了可安裝到該模塊上的應用程序。

圖2 EnOcean無電池信號塔傳感器
圖2 EnOcean無電池信號塔傳感器
在檢測出傳感器數據異常時亮燈。將信號塔的亮燈信息以光能的形式無線發送,發出警報。

 具體到目前正在提供的產品,包括監測電機振動及溫度的“振動、溫度傳感器模塊”,以及監測將制造設備運行情況可視化的信號塔的亮燈狀況的“信號塔傳感器”(圖2)。2017年3月在德國漢諾威舉辦的大型展會“CeBIT”上,本公司還展示了采用這些傳感器模塊的“設備健康監控解決方案”的樣機(圖3)。該系統能夠對工廠中大量使用的泵機的運行狀況進行監視。這款樣機中實裝了包含“信號塔傳感器”及“振動、溫度傳感器模塊”在內的11種傳感器。它還能將傳感器獲取的數據,經由網關上傳到云服務,并儲存在云端。利用該系統,能夠對生產工序的最佳運行狀態進行維持管理,還能提前檢測出與故障有關的征兆,可以在故障發生之前采取措施,實現預見性維護。

圖3 “設備健康監控解決方案”的樣機
圖3 “設備健康監控解決方案”的樣機
Goldstein先生

 相信無論是設備健康監控系統,還是基于該系統的預見性維護技術,在提升生產效率及節能等諸多方面,都能給生產現場帶來幫助。想必各行各業的工廠都會有此需求。實際上,Beckhoff Automation同樣正在推進面向預見性維護的全新解決方案的研發工作。許多其他供應商,亦在向市場推廣設備健康監控系統或面向預見性維護的解決方案。

長畑先生 

 確實是這樣。將預見性維護作為賣點,推廣IoT解決方案的企業數不勝數。當然,為了向市場供應獨到的附加價值,相信各企業都正在研發各式各樣的獨家技術。

 涉足IoT的羅姆當然也同樣正在推進獨家技術的研發。由無線通信技術“EnOcean”和傳感器元件組合而成的傳感模塊,正是其中的代表性技術之一。由于EnOcean的運行只需要極小的電能供應,通過將其與能量采集技術(將存在于周邊環境中的光能及動能等轉化為電能的技術)相結合,可成功實現在無電源、無電池狀態下的無線通信,可謂是劃時代的解決方案。該解決方案不會受到配線的限制,可輕松增設到原有設備上,想必定能大大提升傳感器裝設的靈活度。相信在今后解決各類社會課題的過程中,這樣的優勢,能夠在有效運用IoT的過程中發揮效力。

Goldstein先生

 在落實IoT應用體系的問題上,傳感可以說是重中之重。若需進一步構建IoT的完整體系,則服務、設備、通信、元器件等各水平要素的相互協作就成為了不可或缺的關鍵。但是,只有少數企業能夠單靠一己之力,在內部集齊所有水平的要素??梢韵胍?,為了促進IoT的普及,今后跨行業、跨領域的合作或許會加速發展。

 在這一過程中擔負重要使命的,就是在不同領域或行業間作為“通用語言”的標準規格。在工業用網絡領域中,為了實現與信息類系統等非控制類系統的協作,相應的標準化已經進入了推進過程。例如“EtherCAT”,為了提升其與信息類系統的親和性,正在與數據交換標準“OPC UA(OPC Unified Architecture)”進行對照使用。這一規格,還被編入了Industry 4.0實踐戰略所囊括的參考架構模型“RAMI4.0(Reference Architecture Model Industrie 4.0)”。通過推出這類涵蓋標準規格及系統整體的標準框架,加快各行各業不同企業間的聯動協作,能夠創造更加多樣化的IoT解決方案。

長畑先生 

 為了強化IoT相關的解決方案,羅姆同樣正在積極與外部企業開展協作。通過定制LSI的業務,至今我們已經與各類企業及組織開展了多次合作。我們希望充分利用在此過程中積累的知識與技術,在不斷實現高效合作的同時,研發出革命性的IoT解決方案。

 今天非常感謝您接受訪問。?

"Social Device" Special Interview - side navigation

2017

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2016

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2014

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2013

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