工業(yè)4.0與IoT物聯(lián)網(wǎng) 智能制造是關(guān)鍵！

　　摘要：

　　隨著信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的高度融合，通訊網(wǎng)絡(luò)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和軟件系統(tǒng)的深度交織產(chǎn)生了新的價值模型，在制造領(lǐng)域，這種資源、信息、物品和人相互關(guān)聯(lián)，形成虛實結(jié)合的系統(tǒng)，德國人稱其為“工業(yè)4.0”?；ヂ?lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)，保持制造業(yè)長期競爭力的必由之路：與前三次工業(yè)革命相比，我們認(rèn)為工業(yè)4.0最大的進(jìn)步在于利用互聯(lián)網(wǎng)激活了傳統(tǒng)工業(yè)過程，使工廠設(shè)備“能說話、能思考”，同時實現(xiàn)三大功能：最大程度地降低制造業(yè)對勞動力的依賴、將流通成本降到最低、最大程度滿足用戶個性化需求。

　　從長期來看，工業(yè)4.0對于智能工廠的投入將遠(yuǎn)超過一般工業(yè)，但項目盈利能力也將顯著提高，并且資本投入越大、斜率越陡峭，即投資的邊際回報率越高。無論在何種經(jīng)濟(jì)體，工業(yè)4.0都將是制造業(yè)發(fā)展不可繞開的必由之路，是未來世界制造業(yè)最大的一波“浪潮”。我們一直以來專注于工業(yè)控制領(lǐng)域，同時深刻感受到這次工業(yè)智能化給制造、生產(chǎn)帶來的改變，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在不斷的走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)制造，在我們合作的企業(yè)中，工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集(如MES系統(tǒng))算是典型，而在工業(yè)生產(chǎn)信息網(wǎng)絡(luò)中，ZigBee當(dāng)之無愧成為了主角。

　　圖1 采用ZigBee搭建的生產(chǎn)信息化管理網(wǎng)絡(luò)

　　MES系統(tǒng)是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、工具工裝管理、采購管理、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等等管理模塊。它是企業(yè)CIMS信息集成的紐帶，是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是近10年來在國際上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。MES可以為用戶提供一個快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務(wù)質(zhì)量。適用于不同行業(yè)(家電、汽車、半導(dǎo)體、通訊、IT、醫(yī)藥)，能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。

　　圖2 應(yīng)用于系統(tǒng)中的ZigBee無線模塊ZM5168

　　在整個系統(tǒng)中，ZigBee模塊通過健壯的組網(wǎng)透傳協(xié)議，可構(gòu)建多種型態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，讓整個制造系統(tǒng)的各個布局進(jìn)行信息化組網(wǎng)，并可通過網(wǎng)關(guān)接入以太網(wǎng)，實現(xiàn)智能化管理，且在各種復(fù)雜的工廠環(huán)境成熟應(yīng)用。

　　圖3 用戶MES硬件系統(tǒng)展會

　　目前德國主要工業(yè)領(lǐng)域中44%的企業(yè)已采用“工業(yè)4.0”相關(guān)的生產(chǎn)和技術(shù)模式。國內(nèi)不斷有越來越多的制造企業(yè)、工廠向該方向進(jìn)軍，這充分說明工業(yè)4.0已經(jīng)從一個概念變成了現(xiàn)實。

　　圖4 智能工廠模型

　　但我們知道，目前ZigBee很多采用類似ZigBeePro、Home Automation、Smart Enengy，但在組網(wǎng)過程中均容易出現(xiàn)節(jié)點掉線現(xiàn)象，且通信效率較低、支持的節(jié)點數(shù)量少等，針對這些情況，周立功致遠(yuǎn)電子專門針對對這些參數(shù)有較高要求的應(yīng)用，開發(fā)出了一套工業(yè)應(yīng)用快速組網(wǎng)通訊協(xié)議——FastZigbee，該協(xié)議的主要特點是支持更多節(jié)點數(shù)量，攻克ZigBee節(jié)點掉線現(xiàn)象，使用方便、靈活，而且效率高，適合各種類型的組網(wǎng)功能。同時實現(xiàn)零門檻的zigbee組網(wǎng)使用。

　　傳統(tǒng)zigbee協(xié)議：了解zigbee協(xié)議、基于第三方庫編程開發(fā)、測試網(wǎng)絡(luò)健壯性及穩(wěn)定性并反復(fù)調(diào)試、規(guī)劃應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、啟動等待組網(wǎng)、實現(xiàn)zigbee通訊;