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工业自动化

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陈宽#14530 发表了文章 来自相关话题

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择业必知,工业自动化行业10大热门技术

机械自动化类 泡泡鱼 2017-03-24 17:23 发表了文章 来自相关话题

一仪器仪表智能化
 
在控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展而发展的。目前,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然了。仪器仪表的智能化主要归结于微处理器和人工智能技术的发展与应用。


例如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,使仪器仪表 查看全部
一仪器仪表智能化
 
在控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展而发展的。目前,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然了。仪器仪表的智能化主要归结于微处理器和人工智能技术的发展与应用。


例如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,使仪器仪表
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"厉害了,我的缝纫机!精度达毫米级,可用于航空航天工业 "

机械自动化类 浊酒尽余欢 2017-03-16 14:11 发表了文章 来自相关话题

 德国中小企业以其价值观和质量标准享誉全球,令人羡慕,这早已不是什么秘密了。

 
无论是人们普遍认可的“德国工程师”招牌,还是“德国制造”的用语,都清晰地宣传和代表着一种质量保证信用。然而,有时候人们容易忽略这个事实:在所有重大的国际工程中,德国中小企业也扮演着至关重要的角色。数周前,我们刚展示完欧洲 XFEL 项 查看全部
 德国中小企业以其价值观和质量标准享誉全球,令人羡慕,这早已不是什么秘密了。

 
无论是人们普遍认可的“德国工程师”招牌,还是“德国制造”的用语,都清晰地宣传和代表着一种质量保证信用。然而,有时候人们容易忽略这个事实:在所有重大的国际工程中,德国中小企业也扮演着至关重要的角色。数周前,我们刚展示完欧洲 XFEL 项
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这个拔萝卜的机械化水平太高了,超出想像了

机械自动化类 喷漆李 2016-10-25 14:45 发表了文章 来自相关话题

 
在你的记忆中
萝卜是用手拔的吧


 
这次见到机械化拔萝卜了
超乎想象啊
直接收
关键是下一步
↓↓


 
泥土被输送过程中震掉了
并且把几个小萝卜打成一打
↓↓



人工唯一的工作就是装箱
把萝卜装箱后运动售卖点
↓↓



按这个速度
这一天几亩地的萝卜分分钟就收完啊
 
 
 
 
 
 
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在你的记忆中
萝卜是用手拔的吧


 
这次见到机械化拔萝卜了
超乎想象啊
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关键是下一步
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泥土被输送过程中震掉了
并且把几个小萝卜打成一打
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人工唯一的工作就是装箱
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这一天几亩地的萝卜分分钟就收完啊
 
 
 
 
 
 
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【行业】解剖工业机器人全产业链(最详细的一篇)

机械自动化类 美人鱼 2016-09-02 13:22 发表了文章 来自相关话题

 

大家都只知道,工业机器人很火,富士康“机器换人”,6万工人失业背后有喜有忧,那么你真的知道工业机器人有哪些构造吗?工业机器人都应用在哪些领域?未来10年机器人会有哪些趋势呢?

什么是工业机器人?

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功 查看全部
 

大家都只知道,工业机器人很火,富士康“机器换人”,6万工人失业背后有喜有忧,那么你真的知道工业机器人有哪些构造吗?工业机器人都应用在哪些领域?未来10年机器人会有哪些趋势呢?

什么是工业机器人?

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功
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择业必知,工业自动化行业10大热门技术

机械自动化类 泡泡鱼 2017-03-24 17:23 发表了文章 来自相关话题

一仪器仪表智能化
 
在控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展而发展的。目前,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然了。仪器仪表的智能化主要归结于微处理器和人工智能技术的发展与应用。


例如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。再如,运用模糊规则的模糊推理技术,对事物的各种模糊关系进行各种类型的模糊决策。又如,用软件实现信号滤波,如快速傅立叶变换、短时傅立叶变换、小波变换等技术,是简化硬件,提高信噪比,改善传感器动态特性的有效途径;还如,充分利用人工神经网络技术强有力的自学习、自适应、自组织能力,联想、记忆功能以及对非线性复杂关系的输入、输出间的黑箱映射特性等。


当前,我国智能化领域最薄弱、最需要发展的是仪器、仪表、传感器等基础产业。随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高,我国仪器仪表行业也将发生新的变化并获得新的发展。仪器仪表产品的高科技化,特别是智能化,将成为日后仪器仪表科技与产业的发展主流。基于智能控制理论基础的智能仪器仪表目前大致有以下几方面的进展:




1、专家控制器

专家控制系统(expertcontrolsystem,ECS)是典型的基于知识控制系统,它是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统。它运用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。




2、模糊控制器

模糊控制器(FC-FuzzyController),也称模糊逻辑控制器(FLC-FuzzyLogicController)。由于模糊控制技术具有处理不确定性、不精确性和模糊信息的能力,对无法建造数学模型的被控过程能进行有效的控制,能解决一些用常规控制方法不能解决的问题,因而模糊控制在工业控制领域得到了广泛的应用。




3、神经网络控制器

神经网络在工业控制系统中的应用提高了系统的信息处理能力,提高了系统的智能水平。所谓神经网络控制,简称神经控制,它是指采用神经网络这一技术对复杂的非线性对象进行建模,或担当控制器,或优化计算,或进行推理,或故障诊断等工作。


需要注意的是:在仪器仪表的智能化领域,无论是神经元网络、模糊控制或混沌控制,尽管我国学者发表的文章很多,但是,严格细致和自主创新的工作与成果却并不多。一些高端仪器仪表还仍然需要向国外进口。





二控制系统网络化
 
 
21世纪的控制系统将是网络与控制结合的系统。对网络化控制系统(NetworkedControlSystem,简称NCS)的研究已经成为当前自动化领域中的前沿课题之一。随着通信网络作为一个系统环节嵌入控制系统,这很大地丰富了工业控制技术和手段,使自动化系统与工业控制系统在体系结构、控制方法以及人机协作方法等方面都发生了较大的变化,与此同时也带来了一些新的问题,如控制与通信的耦合、时间延迟、信息调度方法、分布式控制方式与故障疹断等。


这些新问题的出现,使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和算法需要不断地创新。随着计算机技术、通信技术和网络技术的不断发展。传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统),到第二代的DCS(分散控制系统),发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求,又催生了工业以太网与控制网络的结合。这种工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来,从而拓展了工业控制领域的发展空间,带来新的发展机遇。






以信息化带动工业化既是保持国民经济持续快速发展的有力保证,也是传统工业体系结构转型的重要手段。网络技术作为信息技术的代表,其与工业控制系统的结合将极大地提高控制系统的水平,改变现有工业控制系统相对封闭的企业信息管理结构,适应现代企业综合自动化管理的需要。网络技术推动了传统工业控制系统结构的变革。将现场总线、以太网、多种工业控制网络互联、嵌入式技术和无线通信技术融合到工业控制网络中,在保证控制系统原有的稳定性、实时性等要求的同时,又增强了系统的开放性和互操作性,提高了系统对不同环境的适应性。在经济全球化的今天,这一工业控制系统网络化及其构成模式使得企业能够适应空前激烈的市场竞争,有助于加快新产品的开发、降低生产成本、完善信息服务,具有广阔的发展前景。


针对近年来,我国频繁发生的严重水旱灾害造成重大生命财产损失,暴露出农田水利等基础设施十分薄弱,必须大力加强水利建设。并提出的目标任务:力争通过5年到10年努力,从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。到2020年,基本建成防洪抗旱减灾体系,基本建成水资源合理配置和高效利用体系,基本建成水资源保护和河湖健康保障体系,基本建成有利于水利科学发展的制度体系。在这项重大任务中,需要自动化技术与信息化技术加以支持,将会有许多工业控制网络需要建设与创新。
 
 
 
 

三工业通信无线化
 
 
工业通信无线化也是当前自动化领域探讨比较热烈的问题。工业控制企业已经逐步认识到无线技术将是下一个技术腾飞的基础,将能够大大提升工厂效能与保证用户的安全。


随着无线技术日益普及,各家供应商正在提供一系列软硬件技术,协助在产品中增加通信功能。这些技术支持的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS(全球定位系统)、LTE(长期演进)以及WiMax(全球微波接入互操作)。然而,在增加无线连网功能时,芯片及相关软件的选择(假设所选择的实现能正常工作,并满足相关的论证要求)可能极具挑战性。即使做出了一个可行的设计,但如果未优化性能、功耗、成本和规模,则可能不会取得市场上的成功。今天最热门的东西未必是最好的通信标准和客户需要的东西,因此选择的软硬件实现方案应有这样的特点:每个新一代产品都不需要彻底从头开始适应。


无线技术进入工业领域的趋势是毋庸置疑的,特别是在有线无法使用的场合,更显得无线具有优势。但是这要求无线技术本身性能的完善,可靠性、通信的确定性与实时性、兼容性等性能有待加强。所以,在近期,工业无线技术仍将是传统有线技术的延伸,大多数仪表以及自动化产品会嵌入无线传输的功能。国际上对于无线技术的研究还处于起步阶段,相关的标准也在制订之中,我国的科研机构也参与其中,这在一定程度上推动了无线技术在我国流程工业的发展。


由于无线技术尚处于研发与不断完善的阶段,功能毕竟有限。而且在自动化技术领域,还没有公认的且证实的在实时控制中应用较为可靠的无线技术标准,在工作循环时间很短的情况下,这表现得尤为突出。所以,目前无线技术的应用范围只能局限在数据的采集与监控方面(SCADA)。但随着可靠性的增强,无线技术将会有更广范围的应用。无线通讯将在未来的若干年快速地增长,但无线并不会替代有线通讯。有线具有稳定、可靠和安全性并不会消失,无线只有在有线不方便实现或成本高的地方去替代有线方案。如果无线与有线有机地结合起来,双方发挥各自的优势,将为增长生产率提供新的方案。在适宜有线通讯的地方使用有线通讯,在适宜无线通讯的地方使用无线通讯,由于有线和无线通讯都支持TCP/IP协议,这两种通讯方式能够有机地结合在一起,发挥各自特长,并能够提高生产效率。





四物联网与自动化
 
 
当今,物联网可谓是在各大媒体出镜率最高、而且与“智能”联系密切的名词之一。从“管理、控制、智能”的角度来看,其实物联网与工业自动化是一脉相承的,工业自动化包含采集、传输、计算等环节,而物联网是全面感知、可靠传递、智慧处理,两者是相通的。物联网只是更加强调无线、海量采访、智能计算。物联网与自动化技术是有着十分密切地联系的。两者的区别是:“传统的自动化网络多是通过有线网络来实现,网络连接范围较窄,而在传感网络中,无线网络成为主要的传输路径,且连接的范围更加广泛。”一脉相承的天性,让工业自动化厂商寻机物联网的发展是顺其自然的事情。


物联网的应用领域,诸如:物联网技术在物流、供应链、仓储的管理系统的应用;物联网技术在工业制品生产、追踪、进度监管、质量追踪等方面的应用;物联网技术在贵重商品、危险品的监管、追踪和防伪应用系统;物联网技术在大型会议、高层会议以及重要会议的电子证件、大型赛事、演唱会、景区等人员快递流通区的电子门票(如:上海世博会)的应用;物联网技术在交通收费、各类型车辆的远距离自动识别和管理的应用;物联网技术在区域内的人员自动识别、记录、定位以及查询的应用;物联网技术在动物、食品行业链的全流程追溯应用;农业、救灾与抢险等方面的各个领域都会用到物联网;物联网技术在贵重资产和重要资产的管理的应用;物联网技术在品牌服饰的全流程的应用;物联网技术在图书领域的应用;物联网技术在军队枪械管理、人员管理、车辆管理、物资管理、安全保密等领域的应用;物联网技术在航空、汽车等领域的应用;物联网技术在零售业的应用;物联网技术在社会安全领域的应用;物联网技术在智能城市领域的应用;以及短距离通讯技术:zigbee芯片、zigbee通讯模块、zigbee网络、GPS、RTLS实时定位系统、蓝牙技术、UWB(超宽带)技术及应用;EPC(产品电子码)网络:EPC贴标、EPC中间件、EPC服务器、EPC公共服务平台,EPC网络;传感网络、移动通讯网、全球定位网络等相关应用网络、商业智能分析软件系统等等。


“物联网”颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将公路、建筑物等物理设施与个人电脑、手机、家电、交通设施、IT设施有效的联系在一起,使得政府管理、生产制造、社会管理,以及人们的个人生活全面实现互联互通。


从物联网需要的产业链的角度看,物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等属于其上游技术和产业,而下游则是物联网的应用问题。有行业专家更认为:“传统工业自动化领域其实是物联网的一部分。”号召工控自动化厂商成为物联网真正落地的推手。物联网作为信息化和自动化的结合点,具有无限放大的潜力和优势,有些单位敏锐地觉察到了物联网在管理流程和生产过程优化方面的潜力,并取得了初步的成果。传统的自动化网络与物联网中的传感网络十分相似。 





五云计算与自动化
 
 
云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。它的核心是海量数据的存储和计算,特别强调虚拟化技术的应用。简言之,云计算就是一种依托internet的超级计算模型,将巨大的资源联系在一起为用户提供各种IT服务。例如,云计算模式将来带来自动化软件行业的巨大变革。主要有:



1、自动化系统的架构将更加灵活,分布式架构将扩展到更大范围。

现代的大型工业自动化和信息化项目中,系统变得日益庞大和复杂,现有的网络和系统体系架构已经无法从容应对这些挑战。云计算这一革命性理念的提出,彻底打破了自动化系统中原来的僵化的体系结构。在云计算的系统中,自动化和信息化系统并不是简单运行在某一台固定的计算机上,而是运行于包括Internet在内的整个网络之上,基于整个网络来分配系统的资源及实现各种功能。



2、海量信息的分析与处理将成为自动化软件的常规功能。

在现代大型自动化项目中,自动化信息化数据量越来越大,用“海量”形容也并不为过。所以目前自动化软件中所用的数据库类型,数据存储模式和数据的读取、查询模式,各项技术目前都在围绕大量数据的准确、及时处理来进行。海量信息的处理,已经成为制约自动化软件发展的瓶颈之一。而在云计算时代,用户可以在不同的层面发挥不同硬件平台和网络的计算能力,可以很容易地利用“云”中的服务(SaaS),平台(PaaS)和计算硬件及网络资源(IaaS),充分整合公共网络的计算能力,使得对海量自动化和信息化信息的分析和处理变成现实,满足大规模应用系统的需要,同时也能够实现复杂的自动化信息化系统的控制。



3、彻底改变工程开发模式。

在云计算时代,工程项目的开发将不再拘泥于单台计算机,SaaS模式使用户可以通过Internet,直接利用自动化软件供应商服务器上的软件进行开发,开发过程在云计算网络中进行,开发完成后,生成可直接运行的工程项目即可。









4、转变软件供应商的服务模式,降低维护成本。

云计算的模式也将降低软件供应商的服务成本。以往软件供应商需要对运行在各种软硬件环境中的自动化软件进行技术支持与维护,而云计算时代,他们只需要维护本服务器上的一套软件即可。



5、降低自动化系统对硬件的要求,提升软件的行业地位。

无论是基于企业内部网络的私有云,或与外网有一定连接的混合云,都以动态分配系统计算能力为目的,可以使系统的运算进行地更加平缓稳定,从而在不降低运行效率的前提下,极大地降低企业对硬件系统的要求。众所周知,在目前的自动化系统中,软件处于“灵魂”的地位,但价值却相对低廉,只占5%-10%。在云计算时代,系统对硬件的要求降低,而对软件的要求则越来越高,所以软件在自动化行业中的价值比重和重要性,都将有很大提高。



6、新技术与新的产品理念将成为竞争的核心。

毫无疑问,云计算模式将来带来自动化软件行业的巨大变革。如何把握IT发展的潮流趋势?如何开发基于云计算的新一代自动化软件?如何将旧的自动化软件版本兼容于云计算平台?如何将传统的自动化工程系统升级为云计算系统?将成为业内企业考虑的首要问题。相信随着云计算技术的日趋成熟及自动化界的努力,我国利用“云计算”的自动化系统的发展将日新月异。这也是中国自动化界应当注意的问题。





六低碳经济自动化
 
 
低碳经济自动化是一个广泛而重要的课题。我们以流程工业为例来说明之。流程工业是指在我国国民经济中占有重要经济地位的石化、炼油、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力等在国民经济中占主导地位的行业,我国流程工业企业年产值占全国工业企业年总产值的66%。流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础。流程工业是一个非常巨大的产业,在产业中占据重要的地位,是国民经济发展中极为重要的基础支柱产业,是制造业的重要组成部分。其特点是以处理连续或间歇物料流、能量流为主,产品多以大批量的形式生产。


流程工业的生产和加工方法主要有化学反应、分离、混合等等。在知识经济时代的21世纪,作为传统工业的流程工业将仍然是经济发展的重要支柱产业。流程工业既是能源、各种原材料的产生者,也是能源的主要消耗者,节能降耗与减排至关重要。这些行业普遍存在能耗大、污染污染严重、产品质量差、生产过程工艺落后、自动化水平低、管理水平低、信息集成度低、综合竞争力弱等缺点。工业是我国经济的最大主体,也是耗费能源、资源,产生环境污染的最主要行业。流程工业首当其冲成为了主要目标,尤其在石油加工、化工、钢铁、电力、有色、建材等六大行业,其能源消耗占全国工业能耗的近70%。


专家认为:首先,瞄准新兴问题、瞄准趋势性行业,历来就是各行各业成功创新的重要秘诀!所谓新兴问题就是未来人类社会发展需要重点关注的重大问题;所谓“趋势性”行业,就是未来有巨大远景的项目。


那么,什么是未来人类社会发展需要重点关注的重大问题和未来具有巨大发展远景的项目呢?毫无疑问,其中之一无疑就是服务于“低碳经济”与“低碳技术”的项目!“低碳经济”已经成为科研单位和企业发展的重要战略选择!换而言之,大力促进“低碳经济”的发展,必然能够抢占科研项目和市场开发的创新先机!现在,世界经济正在加速向“低碳经济”转型,“低碳经济”催生了许多新的经济增长点,“低碳经济”将是未来国家和企业竞争力之所在。聪明的企业善于抓住机遇,转变生产方式,走在前面,将被动变为主动。


利用社会发展理念的变革作为企业加速发展的动力。努力抢占“低碳经济”的制高点。对于企业应当在考虑企业发展的战略时,考虑企业如何制定“低碳战略”,并力求与国家的可持续发展趋势同步增长。国际知名的管理大师彼得?杜拉克有一句名言:“无人能够左右变化,惟有走在变化之前”!中国的流程工业亦应如此,努力走在变化之前!低碳减排是国家的行动,低碳减排是历史的使命,低碳减排是流程工业企业应尽的义务。“低碳”同样是流程企业的重大使命。





七安全生产自动化
 
 
安全生产自动化是近年来,频繁出现的“词汇”!这是由于由于各种安全生产事故不断发生,应用自动化技术促使安全生产的需求日益增长。如何高效地利用自动化与信息化等高新技术,提高安全生产的水平成为当务之急。因而国家提出了“科技兴安”战略!安全的发展也同样离不开自动化。制造业的安全可以分为机械安全和过程安全。机械安全主要保障的是人身,已经受到了高度重视,安全开关、安全按钮、安全门、安全地毯相继成为工厂内的宠儿,伴之而来的还有安全传感器、安全PLC、安全总线、安全以太网等产品。过程安全则是保障生产过程的安全性。


如今,许多自动化供应商已经在考虑安全解决方案的提供,真正的安全解决方案不仅仅是提供一种或几种安全产品,而更多的是提高用户设备的安全性。如何将安全功能嵌入到用户机械设备中去,在不影响生产过程的情况下提高安全保障,还亟待有更好的发展。


自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动﹑部分脑力劳动以及恶劣﹑危险的工作环境中解放出来﹐而且能扩展人的器官功能﹐极大地提高劳动生产率﹐增强人类认识世界和改造世界的能力。因此﹐机器设备、系统或过程(生产、管理过程),在没有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标。


安全自动化则是利用自动化技术贯彻落实“科技兴安”战略,实现安全生产的统称。安全自动化具体到结合各行各业则有各自不同的内容,如:煤矿安全生产自动化、石化安全生产自动化、化工安全生产自动化、冶金安全生产自动化、交通安全生产自动化、智能建筑安全生产自动化、其他行业的安全生产自动化等等。





八节约降耗自动化
 
 
近年来,“节能降耗”成为我国自动化技术发展中备受关注的词汇之一,其意义十分重大。“节能减排、科学发展”已成为我国经济发展的战略指导思想。


据测算,我国每创造1美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍,是日本的11.5倍,我国的能源利用率仅为美国的26.9%、日本的11.5%。由此可见,在我国企业的产品成本中,能源消耗的成本比较大,同时也说明,我国企业节能的空间十分巨大,完全可以通过节能降耗来增加产品的竞争力。


装备制造业作为技术的载体和转化的媒体,是“手段性”的基础产业,其产品是各行各业的生产装备,是基础中的基础,其特点是:范围广,门类多,技术含量高,与其他产业的关联度大。经过多年发展,我国装备制造业已经形成门类齐全、规模较大、具有一定技术水平的产业体系,是国民经济的重要支柱性产业。节约能源、提高能源利用率,既是保障企业正常生产经营,实现企业健康可持续发展的长久之计,也是企业适应市场需要,降低成本、增加效益、改善环境,提高企业竞争力的必然选择。企业要获得长足发展,实施节能降耗势在必行。


“十三五”期间,节能减排的任务将更加艰巨,与‘十二五’相比,节能减排的目标还要增加二氧化碳、氨氮、氮氧化物等约束性的控制指标,这些指标的提出将对工业运行提出更高的要求。积极地采用先进的节能降耗技术,实现科学的管理理念、模式、流程是企业节能降耗的重要途径,以技术创新为基础的新技术、新工艺、新材料和新方法的推广应用,可以逐步淘汰低效设备和高耗能产品群在企业生产中的应用,对于实现节能降耗有着重要的推动作用。


以高新技术创新来推动节能降耗是装备制造业必需要迈出的步伐。这是因为,现代高新技术深刻、广泛地影响装备制造业的发展。现代高新技术的发展,对装备制造业的发展提出了更高、更新、更好的要求。在装备制造业的“节能降耗”中同样贯穿着高科技的支持。例如,电机节能、过程优化、变废为宝、余热利用、企业改造、新能源利用等无不和采用自动化技术密切相关。 





九工控软件的发展
 
 
工控软件的发展同样是自动化技术发展的重要方面。自上世纪90年代起,IBM接连收购了一系列中间件厂商,使中间件成为了企业IT架构的核心,也让人们逐渐认识到软件的重要性及其核心地位。之后,IBM又陆续收购了一些知名的软件企业,如Lotus、DB2.软件开始与硬件齐头并进,而在2004年IBM进一步将PC业务卖给联想,此事件向人们昭示:属于硬件的辉煌时代已成为历史,软件发生高潮的时代已经到来。而在工业控制领域里面,硬件软件化就是一种发展趋势。如嵌入式软PLC的出现等。目前,市场上德国三S软件公司首推的最新版本CoDeSysV3.5软件(基于CoDeSys平台下的嵌入式系统软PLC)。倡导以“可复用”为宗旨的“开放式、可重构的自动化”理念。该软件是靠IEC61131的开发环境,支持梯形图、流程图、结构图、高级ST语言等自动控制工业标准的几种语言。


软件复用化是一种计算机软件工程的方法和理论,其实质就是一种在软件开发中避免重复劳动的解决方案。软件复用化是提高软件开发生产率和软件产品质量的一条行之有效的途径。软件复用化是将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统,以缩减软件开发时间和维护费用.软件复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。实现软件复用化的关键因素(技术和非技术因素)主要包括:软件构件技术、软件构架、领域工程、软件再工程、开放系件过程、CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering,计算机辅助软件工程)技术以及各种非技术因素等七个方面。软件复用化的好处是:⑴较高的生产效率。(以及随之而来的成本降低);⑵较高的软件质量。(错误可以更快的被纠正);⑶恰当的使用软件复用可以改善系统的可维护性。


除了软件复用化的好处之外,CoDeSys软件还具有可重构制造的特点,可重构制造是一种指导管理和控制制造系统重构的过程。它使制造系统有效地响应不断变化的环境。可重构性是指在一个系统中,其硬件模块或(和)软件模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构和算法进行重新配置(或重新设置)。其具有:组织可重构性、业务过程可重构性、产品的可重构性、车间加工系统的可重构性与可重构信息平台等。


可重构系统最突出的优点就是能够根据不同的应用需求,改变自身的体系结构,以便与具体的应用需求相匹配。面对市场的千变万化,如何使制造系统快速而经济地响应市场需求的变化,是对当今制造业的一个巨大挑战。传统的机械自动化生产线具有批量生产的效益,但面对市场的变化不能快速响应;而柔性制造系统虽能缩短产品的试制和生产周期,但投资巨大,回收周期长。因此,迫切需要建立一种既具有规模生产的效益,又能快速适应动态多变的制造环境,并能充分利用现有制造资源的新型制造模式。对此,新近提出的可重构制造系统是适应这一需求的一条有效途径。


另外,西门子公司推荐的TIA博途,是西门子公司在TIA(全集成自动化)理念的基础上推出了创新的工程软件平台——TIAPortal(博途)。其可以在一个工程组态环境下对所有自动化任务进行管理,使得设计工程师的工作“化繁为简”,更加高效,且更节省成本。它在实现统一通讯、统一编程以及统一数据的基础上,构成一个完整的有机统一体,从而满足了所有产业对于一个执行自动化解决方案的全整合平台的期待,实现了从产品设计到机械设计再到自动化设计全部集中在一个软件下进行。因而,它是目前最直观、高效和可靠的工程技术软件平台。这也是工业控制行业应当关注的。





十模拟仿真普适化
 
 
网络化建模与仿真技术是目前建模与仿真界的一个研究热点。当前,网络化建模与仿真的技术内涵和应用模式正随着网络技术的发展而不断地扩展和丰富,网络技术和计算技术的快速发将带领我们进入普适计算时代。普适计算是建立一个由计算和通信构成的信息空间与人们生活的物理空间相融合,形成智能化空间。


在这个智能化空间中,人们可以随时随地透明地获得计算和信息服务。网络化建模与仿真技术将向着普适化的方向发展。融合了普适计算技术的“普适化仿真技术”实现了信息空间与物理空间的结合,将推动现代建模仿真研究、开发与应用进入到一个崭新的时代。面向未来复杂、异构、动态的普适计算环境,普适仿真系统具有以下基本特征:


1、普及泛在:仿真资源无所不在。仿真网格借助于网格技术,实现了人们生活中的各种软、硬件仿真资源的服务化,为用户屏蔽了复杂、异构的普适计算环境,使得仿真资源无所不在,解决了“普及”的问题。






2、随时随地:人们可以在工作、生活的现场获得仿真服务,而不需端坐在一个专门的计算机面前。网格技术使得仿真应用的终端延伸到网络的每一个角落,彻底摆脱了时间和空间的束缚,人们使用任何联网设备,即可以访问网格环境中的仿真资源和服务,满足了对“随时随地”的需求。

3、自适应:仿真信息空间能以适合用户的方式,提供计算环境能适应变化的、连贯的仿真服务。

4、透明:用户获得仿真服务时不需要花费很多注意力,仿真服务的访问方式是十分自然的甚至是用户本身注意不到的,即所谓蕴涵式的交互。


如果在仿真网格中引入普适计算的思想和技术,就能很好地满足普适仿真环境对仿真网格在移动性、自适应性、智能化、应用模式上的新需求,使得仿真信息空间能以适合用户的方式,提供适应变化的仿真环境和连贯的仿真服务。融合了网格技术和普适计算技术的普适化仿真网格技术,将成为网络化建模仿真研究应用关注的新焦点。
 
 
 
 
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来源: 伺服与运动控制 查看全部
一仪器仪表智能化
 
在控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展而发展的。目前,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然了。仪器仪表的智能化主要归结于微处理器和人工智能技术的发展与应用。


例如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。再如,运用模糊规则的模糊推理技术,对事物的各种模糊关系进行各种类型的模糊决策。又如,用软件实现信号滤波,如快速傅立叶变换、短时傅立叶变换、小波变换等技术,是简化硬件,提高信噪比,改善传感器动态特性的有效途径;还如,充分利用人工神经网络技术强有力的自学习、自适应、自组织能力,联想、记忆功能以及对非线性复杂关系的输入、输出间的黑箱映射特性等。


当前,我国智能化领域最薄弱、最需要发展的是仪器、仪表、传感器等基础产业。随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高,我国仪器仪表行业也将发生新的变化并获得新的发展。仪器仪表产品的高科技化,特别是智能化,将成为日后仪器仪表科技与产业的发展主流。基于智能控制理论基础的智能仪器仪表目前大致有以下几方面的进展:




1、专家控制器

专家控制系统(expertcontrolsystem,ECS)是典型的基于知识控制系统,它是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统。它运用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。




2、模糊控制器

模糊控制器(FC-FuzzyController),也称模糊逻辑控制器(FLC-FuzzyLogicController)。由于模糊控制技术具有处理不确定性、不精确性和模糊信息的能力,对无法建造数学模型的被控过程能进行有效的控制,能解决一些用常规控制方法不能解决的问题,因而模糊控制在工业控制领域得到了广泛的应用。




3、神经网络控制器

神经网络在工业控制系统中的应用提高了系统的信息处理能力,提高了系统的智能水平。所谓神经网络控制,简称神经控制,它是指采用神经网络这一技术对复杂的非线性对象进行建模,或担当控制器,或优化计算,或进行推理,或故障诊断等工作。


需要注意的是:在仪器仪表的智能化领域,无论是神经元网络、模糊控制或混沌控制,尽管我国学者发表的文章很多,但是,严格细致和自主创新的工作与成果却并不多。一些高端仪器仪表还仍然需要向国外进口。





二控制系统网络化
 
 
21世纪的控制系统将是网络与控制结合的系统。对网络化控制系统(NetworkedControlSystem,简称NCS)的研究已经成为当前自动化领域中的前沿课题之一。随着通信网络作为一个系统环节嵌入控制系统,这很大地丰富了工业控制技术和手段,使自动化系统与工业控制系统在体系结构、控制方法以及人机协作方法等方面都发生了较大的变化,与此同时也带来了一些新的问题,如控制与通信的耦合、时间延迟、信息调度方法、分布式控制方式与故障疹断等。


这些新问题的出现,使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和算法需要不断地创新。随着计算机技术、通信技术和网络技术的不断发展。传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统),到第二代的DCS(分散控制系统),发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求,又催生了工业以太网与控制网络的结合。这种工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来,从而拓展了工业控制领域的发展空间,带来新的发展机遇。

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以信息化带动工业化既是保持国民经济持续快速发展的有力保证,也是传统工业体系结构转型的重要手段。网络技术作为信息技术的代表,其与工业控制系统的结合将极大地提高控制系统的水平,改变现有工业控制系统相对封闭的企业信息管理结构,适应现代企业综合自动化管理的需要。网络技术推动了传统工业控制系统结构的变革。将现场总线、以太网、多种工业控制网络互联、嵌入式技术和无线通信技术融合到工业控制网络中,在保证控制系统原有的稳定性、实时性等要求的同时,又增强了系统的开放性和互操作性,提高了系统对不同环境的适应性。在经济全球化的今天,这一工业控制系统网络化及其构成模式使得企业能够适应空前激烈的市场竞争,有助于加快新产品的开发、降低生产成本、完善信息服务,具有广阔的发展前景。


针对近年来,我国频繁发生的严重水旱灾害造成重大生命财产损失,暴露出农田水利等基础设施十分薄弱,必须大力加强水利建设。并提出的目标任务:力争通过5年到10年努力,从根本上扭转水利建设明显滞后的局面。到2020年,基本建成防洪抗旱减灾体系,基本建成水资源合理配置和高效利用体系,基本建成水资源保护和河湖健康保障体系,基本建成有利于水利科学发展的制度体系。在这项重大任务中,需要自动化技术与信息化技术加以支持,将会有许多工业控制网络需要建设与创新。
 
 
 
 

三工业通信无线化
 
 
工业通信无线化也是当前自动化领域探讨比较热烈的问题。工业控制企业已经逐步认识到无线技术将是下一个技术腾飞的基础,将能够大大提升工厂效能与保证用户的安全。


随着无线技术日益普及,各家供应商正在提供一系列软硬件技术,协助在产品中增加通信功能。这些技术支持的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS(全球定位系统)、LTE(长期演进)以及WiMax(全球微波接入互操作)。然而,在增加无线连网功能时,芯片及相关软件的选择(假设所选择的实现能正常工作,并满足相关的论证要求)可能极具挑战性。即使做出了一个可行的设计,但如果未优化性能、功耗、成本和规模,则可能不会取得市场上的成功。今天最热门的东西未必是最好的通信标准和客户需要的东西,因此选择的软硬件实现方案应有这样的特点:每个新一代产品都不需要彻底从头开始适应。


无线技术进入工业领域的趋势是毋庸置疑的,特别是在有线无法使用的场合,更显得无线具有优势。但是这要求无线技术本身性能的完善,可靠性、通信的确定性与实时性、兼容性等性能有待加强。所以,在近期,工业无线技术仍将是传统有线技术的延伸,大多数仪表以及自动化产品会嵌入无线传输的功能。国际上对于无线技术的研究还处于起步阶段,相关的标准也在制订之中,我国的科研机构也参与其中,这在一定程度上推动了无线技术在我国流程工业的发展。


由于无线技术尚处于研发与不断完善的阶段,功能毕竟有限。而且在自动化技术领域,还没有公认的且证实的在实时控制中应用较为可靠的无线技术标准,在工作循环时间很短的情况下,这表现得尤为突出。所以,目前无线技术的应用范围只能局限在数据的采集与监控方面(SCADA)。但随着可靠性的增强,无线技术将会有更广范围的应用。无线通讯将在未来的若干年快速地增长,但无线并不会替代有线通讯。有线具有稳定、可靠和安全性并不会消失,无线只有在有线不方便实现或成本高的地方去替代有线方案。如果无线与有线有机地结合起来,双方发挥各自的优势,将为增长生产率提供新的方案。在适宜有线通讯的地方使用有线通讯,在适宜无线通讯的地方使用无线通讯,由于有线和无线通讯都支持TCP/IP协议,这两种通讯方式能够有机地结合在一起,发挥各自特长,并能够提高生产效率。





四物联网与自动化
 
 
当今,物联网可谓是在各大媒体出镜率最高、而且与“智能”联系密切的名词之一。从“管理、控制、智能”的角度来看,其实物联网与工业自动化是一脉相承的,工业自动化包含采集、传输、计算等环节,而物联网是全面感知、可靠传递、智慧处理,两者是相通的。物联网只是更加强调无线、海量采访、智能计算。物联网与自动化技术是有着十分密切地联系的。两者的区别是:“传统的自动化网络多是通过有线网络来实现,网络连接范围较窄,而在传感网络中,无线网络成为主要的传输路径,且连接的范围更加广泛。”一脉相承的天性,让工业自动化厂商寻机物联网的发展是顺其自然的事情。


物联网的应用领域,诸如:物联网技术在物流、供应链、仓储的管理系统的应用;物联网技术在工业制品生产、追踪、进度监管、质量追踪等方面的应用;物联网技术在贵重商品、危险品的监管、追踪和防伪应用系统;物联网技术在大型会议、高层会议以及重要会议的电子证件、大型赛事、演唱会、景区等人员快递流通区的电子门票(如:上海世博会)的应用;物联网技术在交通收费、各类型车辆的远距离自动识别和管理的应用;物联网技术在区域内的人员自动识别、记录、定位以及查询的应用;物联网技术在动物、食品行业链的全流程追溯应用;农业、救灾与抢险等方面的各个领域都会用到物联网;物联网技术在贵重资产和重要资产的管理的应用;物联网技术在品牌服饰的全流程的应用;物联网技术在图书领域的应用;物联网技术在军队枪械管理、人员管理、车辆管理、物资管理、安全保密等领域的应用;物联网技术在航空、汽车等领域的应用;物联网技术在零售业的应用;物联网技术在社会安全领域的应用;物联网技术在智能城市领域的应用;以及短距离通讯技术:zigbee芯片、zigbee通讯模块、zigbee网络、GPS、RTLS实时定位系统、蓝牙技术、UWB(超宽带)技术及应用;EPC(产品电子码)网络:EPC贴标、EPC中间件、EPC服务器、EPC公共服务平台,EPC网络;传感网络、移动通讯网、全球定位网络等相关应用网络、商业智能分析软件系统等等。


“物联网”颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将公路、建筑物等物理设施与个人电脑、手机、家电、交通设施、IT设施有效的联系在一起,使得政府管理、生产制造、社会管理,以及人们的个人生活全面实现互联互通。


从物联网需要的产业链的角度看,物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等属于其上游技术和产业,而下游则是物联网的应用问题。有行业专家更认为:“传统工业自动化领域其实是物联网的一部分。”号召工控自动化厂商成为物联网真正落地的推手。物联网作为信息化和自动化的结合点,具有无限放大的潜力和优势,有些单位敏锐地觉察到了物联网在管理流程和生产过程优化方面的潜力,并取得了初步的成果。传统的自动化网络与物联网中的传感网络十分相似。 





五云计算与自动化
 
 
云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。它的核心是海量数据的存储和计算,特别强调虚拟化技术的应用。简言之,云计算就是一种依托internet的超级计算模型,将巨大的资源联系在一起为用户提供各种IT服务。例如,云计算模式将来带来自动化软件行业的巨大变革。主要有:



1、自动化系统的架构将更加灵活,分布式架构将扩展到更大范围。

现代的大型工业自动化和信息化项目中,系统变得日益庞大和复杂,现有的网络和系统体系架构已经无法从容应对这些挑战。云计算这一革命性理念的提出,彻底打破了自动化系统中原来的僵化的体系结构。在云计算的系统中,自动化和信息化系统并不是简单运行在某一台固定的计算机上,而是运行于包括Internet在内的整个网络之上,基于整个网络来分配系统的资源及实现各种功能。



2、海量信息的分析与处理将成为自动化软件的常规功能。

在现代大型自动化项目中,自动化信息化数据量越来越大,用“海量”形容也并不为过。所以目前自动化软件中所用的数据库类型,数据存储模式和数据的读取、查询模式,各项技术目前都在围绕大量数据的准确、及时处理来进行。海量信息的处理,已经成为制约自动化软件发展的瓶颈之一。而在云计算时代,用户可以在不同的层面发挥不同硬件平台和网络的计算能力,可以很容易地利用“云”中的服务(SaaS),平台(PaaS)和计算硬件及网络资源(IaaS),充分整合公共网络的计算能力,使得对海量自动化和信息化信息的分析和处理变成现实,满足大规模应用系统的需要,同时也能够实现复杂的自动化信息化系统的控制。



3、彻底改变工程开发模式。

在云计算时代,工程项目的开发将不再拘泥于单台计算机,SaaS模式使用户可以通过Internet,直接利用自动化软件供应商服务器上的软件进行开发,开发过程在云计算网络中进行,开发完成后,生成可直接运行的工程项目即可。

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4、转变软件供应商的服务模式,降低维护成本。

云计算的模式也将降低软件供应商的服务成本。以往软件供应商需要对运行在各种软硬件环境中的自动化软件进行技术支持与维护,而云计算时代,他们只需要维护本服务器上的一套软件即可。



5、降低自动化系统对硬件的要求,提升软件的行业地位。

无论是基于企业内部网络的私有云,或与外网有一定连接的混合云,都以动态分配系统计算能力为目的,可以使系统的运算进行地更加平缓稳定,从而在不降低运行效率的前提下,极大地降低企业对硬件系统的要求。众所周知,在目前的自动化系统中,软件处于“灵魂”的地位,但价值却相对低廉,只占5%-10%。在云计算时代,系统对硬件的要求降低,而对软件的要求则越来越高,所以软件在自动化行业中的价值比重和重要性,都将有很大提高。



6、新技术与新的产品理念将成为竞争的核心。

毫无疑问,云计算模式将来带来自动化软件行业的巨大变革。如何把握IT发展的潮流趋势?如何开发基于云计算的新一代自动化软件?如何将旧的自动化软件版本兼容于云计算平台?如何将传统的自动化工程系统升级为云计算系统?将成为业内企业考虑的首要问题。相信随着云计算技术的日趋成熟及自动化界的努力,我国利用“云计算”的自动化系统的发展将日新月异。这也是中国自动化界应当注意的问题。





六低碳经济自动化
 
 
低碳经济自动化是一个广泛而重要的课题。我们以流程工业为例来说明之。流程工业是指在我国国民经济中占有重要经济地位的石化、炼油、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力等在国民经济中占主导地位的行业,我国流程工业企业年产值占全国工业企业年总产值的66%。流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础。流程工业是一个非常巨大的产业,在产业中占据重要的地位,是国民经济发展中极为重要的基础支柱产业,是制造业的重要组成部分。其特点是以处理连续或间歇物料流、能量流为主,产品多以大批量的形式生产。


流程工业的生产和加工方法主要有化学反应、分离、混合等等。在知识经济时代的21世纪,作为传统工业的流程工业将仍然是经济发展的重要支柱产业。流程工业既是能源、各种原材料的产生者,也是能源的主要消耗者,节能降耗与减排至关重要。这些行业普遍存在能耗大、污染污染严重、产品质量差、生产过程工艺落后、自动化水平低、管理水平低、信息集成度低、综合竞争力弱等缺点。工业是我国经济的最大主体,也是耗费能源、资源,产生环境污染的最主要行业。流程工业首当其冲成为了主要目标,尤其在石油加工、化工、钢铁、电力、有色、建材等六大行业,其能源消耗占全国工业能耗的近70%。


专家认为:首先,瞄准新兴问题、瞄准趋势性行业,历来就是各行各业成功创新的重要秘诀!所谓新兴问题就是未来人类社会发展需要重点关注的重大问题;所谓“趋势性”行业,就是未来有巨大远景的项目。


那么,什么是未来人类社会发展需要重点关注的重大问题和未来具有巨大发展远景的项目呢?毫无疑问,其中之一无疑就是服务于“低碳经济”与“低碳技术”的项目!“低碳经济”已经成为科研单位和企业发展的重要战略选择!换而言之,大力促进“低碳经济”的发展,必然能够抢占科研项目和市场开发的创新先机!现在,世界经济正在加速向“低碳经济”转型,“低碳经济”催生了许多新的经济增长点,“低碳经济”将是未来国家和企业竞争力之所在。聪明的企业善于抓住机遇,转变生产方式,走在前面,将被动变为主动。


利用社会发展理念的变革作为企业加速发展的动力。努力抢占“低碳经济”的制高点。对于企业应当在考虑企业发展的战略时,考虑企业如何制定“低碳战略”,并力求与国家的可持续发展趋势同步增长。国际知名的管理大师彼得?杜拉克有一句名言:“无人能够左右变化,惟有走在变化之前”!中国的流程工业亦应如此,努力走在变化之前!低碳减排是国家的行动,低碳减排是历史的使命,低碳减排是流程工业企业应尽的义务。“低碳”同样是流程企业的重大使命。





七安全生产自动化
 
 
安全生产自动化是近年来,频繁出现的“词汇”!这是由于由于各种安全生产事故不断发生,应用自动化技术促使安全生产的需求日益增长。如何高效地利用自动化与信息化等高新技术,提高安全生产的水平成为当务之急。因而国家提出了“科技兴安”战略!安全的发展也同样离不开自动化。制造业的安全可以分为机械安全和过程安全。机械安全主要保障的是人身,已经受到了高度重视,安全开关、安全按钮、安全门、安全地毯相继成为工厂内的宠儿,伴之而来的还有安全传感器、安全PLC、安全总线、安全以太网等产品。过程安全则是保障生产过程的安全性。


如今,许多自动化供应商已经在考虑安全解决方案的提供,真正的安全解决方案不仅仅是提供一种或几种安全产品,而更多的是提高用户设备的安全性。如何将安全功能嵌入到用户机械设备中去,在不影响生产过程的情况下提高安全保障,还亟待有更好的发展。


自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动﹑部分脑力劳动以及恶劣﹑危险的工作环境中解放出来﹐而且能扩展人的器官功能﹐极大地提高劳动生产率﹐增强人类认识世界和改造世界的能力。因此﹐机器设备、系统或过程(生产、管理过程),在没有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标。


安全自动化则是利用自动化技术贯彻落实“科技兴安”战略,实现安全生产的统称。安全自动化具体到结合各行各业则有各自不同的内容,如:煤矿安全生产自动化、石化安全生产自动化、化工安全生产自动化、冶金安全生产自动化、交通安全生产自动化、智能建筑安全生产自动化、其他行业的安全生产自动化等等。





八节约降耗自动化
 
 
近年来,“节能降耗”成为我国自动化技术发展中备受关注的词汇之一,其意义十分重大。“节能减排、科学发展”已成为我国经济发展的战略指导思想。


据测算,我国每创造1美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍,是日本的11.5倍,我国的能源利用率仅为美国的26.9%、日本的11.5%。由此可见,在我国企业的产品成本中,能源消耗的成本比较大,同时也说明,我国企业节能的空间十分巨大,完全可以通过节能降耗来增加产品的竞争力。


装备制造业作为技术的载体和转化的媒体,是“手段性”的基础产业,其产品是各行各业的生产装备,是基础中的基础,其特点是:范围广,门类多,技术含量高,与其他产业的关联度大。经过多年发展,我国装备制造业已经形成门类齐全、规模较大、具有一定技术水平的产业体系,是国民经济的重要支柱性产业。节约能源、提高能源利用率,既是保障企业正常生产经营,实现企业健康可持续发展的长久之计,也是企业适应市场需要,降低成本、增加效益、改善环境,提高企业竞争力的必然选择。企业要获得长足发展,实施节能降耗势在必行。


“十三五”期间,节能减排的任务将更加艰巨,与‘十二五’相比,节能减排的目标还要增加二氧化碳、氨氮、氮氧化物等约束性的控制指标,这些指标的提出将对工业运行提出更高的要求。积极地采用先进的节能降耗技术,实现科学的管理理念、模式、流程是企业节能降耗的重要途径,以技术创新为基础的新技术、新工艺、新材料和新方法的推广应用,可以逐步淘汰低效设备和高耗能产品群在企业生产中的应用,对于实现节能降耗有着重要的推动作用。


以高新技术创新来推动节能降耗是装备制造业必需要迈出的步伐。这是因为,现代高新技术深刻、广泛地影响装备制造业的发展。现代高新技术的发展,对装备制造业的发展提出了更高、更新、更好的要求。在装备制造业的“节能降耗”中同样贯穿着高科技的支持。例如,电机节能、过程优化、变废为宝、余热利用、企业改造、新能源利用等无不和采用自动化技术密切相关。 





九工控软件的发展
 
 
工控软件的发展同样是自动化技术发展的重要方面。自上世纪90年代起,IBM接连收购了一系列中间件厂商,使中间件成为了企业IT架构的核心,也让人们逐渐认识到软件的重要性及其核心地位。之后,IBM又陆续收购了一些知名的软件企业,如Lotus、DB2.软件开始与硬件齐头并进,而在2004年IBM进一步将PC业务卖给联想,此事件向人们昭示:属于硬件的辉煌时代已成为历史,软件发生高潮的时代已经到来。而在工业控制领域里面,硬件软件化就是一种发展趋势。如嵌入式软PLC的出现等。目前,市场上德国三S软件公司首推的最新版本CoDeSysV3.5软件(基于CoDeSys平台下的嵌入式系统软PLC)。倡导以“可复用”为宗旨的“开放式、可重构的自动化”理念。该软件是靠IEC61131的开发环境,支持梯形图、流程图、结构图、高级ST语言等自动控制工业标准的几种语言。


软件复用化是一种计算机软件工程的方法和理论,其实质就是一种在软件开发中避免重复劳动的解决方案。软件复用化是提高软件开发生产率和软件产品质量的一条行之有效的途径。软件复用化是将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统,以缩减软件开发时间和维护费用.软件复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。实现软件复用化的关键因素(技术和非技术因素)主要包括:软件构件技术、软件构架、领域工程、软件再工程、开放系件过程、CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering,计算机辅助软件工程)技术以及各种非技术因素等七个方面。软件复用化的好处是:⑴较高的生产效率。(以及随之而来的成本降低);⑵较高的软件质量。(错误可以更快的被纠正);⑶恰当的使用软件复用可以改善系统的可维护性。


除了软件复用化的好处之外,CoDeSys软件还具有可重构制造的特点,可重构制造是一种指导管理和控制制造系统重构的过程。它使制造系统有效地响应不断变化的环境。可重构性是指在一个系统中,其硬件模块或(和)软件模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构和算法进行重新配置(或重新设置)。其具有:组织可重构性、业务过程可重构性、产品的可重构性、车间加工系统的可重构性与可重构信息平台等。


可重构系统最突出的优点就是能够根据不同的应用需求,改变自身的体系结构,以便与具体的应用需求相匹配。面对市场的千变万化,如何使制造系统快速而经济地响应市场需求的变化,是对当今制造业的一个巨大挑战。传统的机械自动化生产线具有批量生产的效益,但面对市场的变化不能快速响应;而柔性制造系统虽能缩短产品的试制和生产周期,但投资巨大,回收周期长。因此,迫切需要建立一种既具有规模生产的效益,又能快速适应动态多变的制造环境,并能充分利用现有制造资源的新型制造模式。对此,新近提出的可重构制造系统是适应这一需求的一条有效途径。


另外,西门子公司推荐的TIA博途,是西门子公司在TIA(全集成自动化)理念的基础上推出了创新的工程软件平台——TIAPortal(博途)。其可以在一个工程组态环境下对所有自动化任务进行管理,使得设计工程师的工作“化繁为简”,更加高效,且更节省成本。它在实现统一通讯、统一编程以及统一数据的基础上,构成一个完整的有机统一体,从而满足了所有产业对于一个执行自动化解决方案的全整合平台的期待,实现了从产品设计到机械设计再到自动化设计全部集中在一个软件下进行。因而,它是目前最直观、高效和可靠的工程技术软件平台。这也是工业控制行业应当关注的。





十模拟仿真普适化
 
 
网络化建模与仿真技术是目前建模与仿真界的一个研究热点。当前,网络化建模与仿真的技术内涵和应用模式正随着网络技术的发展而不断地扩展和丰富,网络技术和计算技术的快速发将带领我们进入普适计算时代。普适计算是建立一个由计算和通信构成的信息空间与人们生活的物理空间相融合,形成智能化空间。


在这个智能化空间中,人们可以随时随地透明地获得计算和信息服务。网络化建模与仿真技术将向着普适化的方向发展。融合了普适计算技术的“普适化仿真技术”实现了信息空间与物理空间的结合,将推动现代建模仿真研究、开发与应用进入到一个崭新的时代。面向未来复杂、异构、动态的普适计算环境,普适仿真系统具有以下基本特征:


1、普及泛在:仿真资源无所不在。仿真网格借助于网格技术,实现了人们生活中的各种软、硬件仿真资源的服务化,为用户屏蔽了复杂、异构的普适计算环境,使得仿真资源无所不在,解决了“普及”的问题。

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2、随时随地:人们可以在工作、生活的现场获得仿真服务,而不需端坐在一个专门的计算机面前。网格技术使得仿真应用的终端延伸到网络的每一个角落,彻底摆脱了时间和空间的束缚,人们使用任何联网设备,即可以访问网格环境中的仿真资源和服务,满足了对“随时随地”的需求。

3、自适应:仿真信息空间能以适合用户的方式,提供计算环境能适应变化的、连贯的仿真服务。

4、透明:用户获得仿真服务时不需要花费很多注意力,仿真服务的访问方式是十分自然的甚至是用户本身注意不到的,即所谓蕴涵式的交互。


如果在仿真网格中引入普适计算的思想和技术,就能很好地满足普适仿真环境对仿真网格在移动性、自适应性、智能化、应用模式上的新需求,使得仿真信息空间能以适合用户的方式,提供适应变化的仿真环境和连贯的仿真服务。融合了网格技术和普适计算技术的普适化仿真网格技术,将成为网络化建模仿真研究应用关注的新焦点。
 
 
 
 
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来源: 伺服与运动控制
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"厉害了,我的缝纫机!精度达毫米级,可用于航空航天工业 "

机械自动化类 浊酒尽余欢 2017-03-16 14:11 发表了文章 来自相关话题

 德国中小企业以其价值观和质量标准享誉全球,令人羡慕,这早已不是什么秘密了。

 
无论是人们普遍认可的“德国工程师”招牌,还是“德国制造”的用语,都清晰地宣传和代表着一种质量保证信用。然而,有时候人们容易忽略这个事实:在所有重大的国际工程中,德国中小企业也扮演着至关重要的角色。数周前,我们刚展示完欧洲 XFEL 项目(位于地下深层,斥资 10 亿美元)的无尘室技术,现在我们又向苍穹“进军”了。我们面临的问题是如何进一步改善飞机制造材料的设计。








空中客车公司(Airbus) 的飞机制造


航空航天工业是在极端条件下运作的行业——不仅时间安排十分密集,而且所用材料必须能够耐受极端的环境条件。其中的利害关系非常重大——特别是机身和机翼——容不得半点差池。因此,在这种情况下,人们通常使用复合材料。请您想象一下这样的复合材料——首先至少选择两种迥然不同的材料,然后把它们结合在一起,最终创造出一种具备独特特性的新材料。航空航天工业最常用的是一种特殊类型的复合材料——夹层结构复合材料。该结构是用两层硬质外壳包住一个软核。

 

不过,这种方法也有一个缺点。用这种方法制造出来的材料不但价格高昂,而且敏感度较高。于是,法国飞机制造商空中客车公司采用了 GregorEndres 博士发明的缝纫固定式发泡海绵技术 (tied foam technology)。该技术采用了 SchmohlNähautomaten 有限责任公司生产的全自动缝纫机。这家公司的总部位于德国施瓦本行政区的 Filstal 镇,专精于缝纫机装配线领域。该公司不但长期使用着item的型材技术,而且还加入了我们的 item pluspartner 网络。Schmohl 公司特别信任item 公司的高质量标准和出色的客户服务。在 STINGTECH 工艺中,Schmohl 缝纫机的针可以从外部刺入发泡海绵,以拾起一圈粗纱材料。剩下的材料则被切掉。材料的雏形就这样被制造出来了。所有针脚的位置皆以复杂的数学模型为基础——精度达到毫米级。








缝纫固定式发泡海绵技术——还可用于航空航天工业之外的领域


进一步的加工包括浇铸树脂,而且树脂需要覆盖在每根线上。这样可以制造出能耐受大量破坏的格外坚固的支架。缝纫固定式发泡海绵技术的灵活性也十分出众。合成纤维纺织品和有机纤维纺织品都可以使用该技术。碳纤维和玻璃纤维等都可以制成合成纤维纺织品。薄膜晶体管(TFT) 的发明人 Endres博士说道:“合成纤维纺织品的设计选项其实相当多,完全不必拘束”。此外,他的发明也非常适合造船、风力涡轮机建造和通用建造工程。 
 
 
 
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 德国中小企业以其价值观和质量标准享誉全球,令人羡慕,这早已不是什么秘密了。

 
无论是人们普遍认可的“德国工程师”招牌,还是“德国制造”的用语,都清晰地宣传和代表着一种质量保证信用。然而,有时候人们容易忽略这个事实:在所有重大的国际工程中,德国中小企业也扮演着至关重要的角色。数周前,我们刚展示完欧洲 XFEL 项目(位于地下深层,斥资 10 亿美元)的无尘室技术,现在我们又向苍穹“进军”了。我们面临的问题是如何进一步改善飞机制造材料的设计。

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空中客车公司(Airbus) 的飞机制造


航空航天工业是在极端条件下运作的行业——不仅时间安排十分密集,而且所用材料必须能够耐受极端的环境条件。其中的利害关系非常重大——特别是机身和机翼——容不得半点差池。因此,在这种情况下,人们通常使用复合材料。请您想象一下这样的复合材料——首先至少选择两种迥然不同的材料,然后把它们结合在一起,最终创造出一种具备独特特性的新材料。航空航天工业最常用的是一种特殊类型的复合材料——夹层结构复合材料。该结构是用两层硬质外壳包住一个软核。

 

不过,这种方法也有一个缺点。用这种方法制造出来的材料不但价格高昂,而且敏感度较高。于是,法国飞机制造商空中客车公司采用了 GregorEndres 博士发明的缝纫固定式发泡海绵技术 (tied foam technology)。该技术采用了 SchmohlNähautomaten 有限责任公司生产的全自动缝纫机。这家公司的总部位于德国施瓦本行政区的 Filstal 镇,专精于缝纫机装配线领域。该公司不但长期使用着item的型材技术,而且还加入了我们的 item pluspartner 网络。Schmohl 公司特别信任item 公司的高质量标准和出色的客户服务。在 STINGTECH 工艺中,Schmohl 缝纫机的针可以从外部刺入发泡海绵,以拾起一圈粗纱材料。剩下的材料则被切掉。材料的雏形就这样被制造出来了。所有针脚的位置皆以复杂的数学模型为基础——精度达到毫米级。

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缝纫固定式发泡海绵技术——还可用于航空航天工业之外的领域


进一步的加工包括浇铸树脂,而且树脂需要覆盖在每根线上。这样可以制造出能耐受大量破坏的格外坚固的支架。缝纫固定式发泡海绵技术的灵活性也十分出众。合成纤维纺织品和有机纤维纺织品都可以使用该技术。碳纤维和玻璃纤维等都可以制成合成纤维纺织品。薄膜晶体管(TFT) 的发明人 Endres博士说道:“合成纤维纺织品的设计选项其实相当多,完全不必拘束”。此外,他的发明也非常适合造船、风力涡轮机建造和通用建造工程。 
 
 
 
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这个拔萝卜的机械化水平太高了,超出想像了

机械自动化类 喷漆李 2016-10-25 14:45 发表了文章 来自相关话题

 
在你的记忆中
萝卜是用手拔的吧





 
这次见到机械化拔萝卜了
超乎想象啊
直接收
关键是下一步
↓↓





 
泥土被输送过程中震掉了
并且把几个小萝卜打成一打
↓↓






人工唯一的工作就是装箱
把萝卜装箱后运动售卖点
↓↓






按这个速度
这一天几亩地的萝卜分分钟就收完啊
 
 
 
 
 
 
来源: 直观学机械
智造家提供
 
 
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在你的记忆中
萝卜是用手拔的吧

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这次见到机械化拔萝卜了
超乎想象啊
直接收
关键是下一步
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泥土被输送过程中震掉了
并且把几个小萝卜打成一打
↓↓

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人工唯一的工作就是装箱
把萝卜装箱后运动售卖点
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按这个速度
这一天几亩地的萝卜分分钟就收完啊
 
 
 
 
 
 
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【行业】解剖工业机器人全产业链(最详细的一篇)

机械自动化类 美人鱼 2016-09-02 13:22 发表了文章 来自相关话题

 




大家都只知道,工业机器人很火,富士康“机器换人”,6万工人失业背后有喜有忧,那么你真的知道工业机器人有哪些构造吗?工业机器人都应用在哪些领域?未来10年机器人会有哪些趋势呢?

什么是工业机器人?

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

1、组成结构

 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。 主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

2、工业机器人种类

☞移动机器人(AGV)

工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能。

广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。

☞点焊机器人

具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接,大大提高了点焊作业的生产率。

主要用于汽车整车的焊接工作,生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系,向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国,在该领域占据市场主导地位。

☞弧焊机器人

主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域,国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。

☞激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。
 
☞真空机器人

一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导体工业中,实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查,归属于禁运产品目录,真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。

☞洁净机器人

一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高,其对生产环境的要求也日益苛刻,很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行,洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
 
工业机器人产业链分析





 
工业机器人行业上游是核心零部件,主要的是减速机和控制系统,这相当于机器人的“大脑”,中游是机器人本体,就是机器人的“身体”,下游是系统集成商,国内企业都集中在这个环节上。





​                                               中国工业机器人产业链分析
 
中国工业机器人上游零部件行业主要是减速机、伺服电机、变频器、控制器等,其中减速器、伺服电机及伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大,分别为39%,28%,本体制造占比为22%。

虽然减速机、伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大,但国内减速机、伺服电机等关键零部件发展相对滞后,技术水平较低,产品稳定性差,与国外产品相比存在不少差距,导致国内工业机器人减速机、伺服电机等零部件主要依赖进口,国内企业工业机器人生产成本较高,竞争力较弱。其中进口减速机主要有纳博、ABB、Harmonic、住友等品牌,伺服电机主要有安川、库卡、松下、三菱等品牌。





                                              中国工业机器人主要零部件成本占比
 
工业机器人销售多是通过直销渠道完成,而且以系统集成商居多。同时,工业机器人也可以通过经销商、代理商、贸易商、工程商等非直销当时进行销售,而且国外品牌进入中国市场一般先通过代理商形式进入。核心零部件一般是通过贸易商以及代理商等方式采购。

工业机器人下游用户行业主要是汽车、电子电气、塑料橡胶、化工等领域,主要用于搬运、焊接、包装、码垛、切割、喷涂等,而且随着人工成本逐渐上升,工业自动化水平不断提高,工业机器人的运用领域逐步扩大,用途逐渐增多。

工业机器人企业分析

机器人行业正经历前所未有的激烈竞赛,新公司的不断涌现让人应接不暇。美国《机器人商业评论》(下称RBR)公布了第五届2016年度RBR50名单(全球最具影响力50家机器人公司),有三家中国公司跻身其中。





 
2016年度RBR50的最终结果覆盖到了11个国家,除了大型企业集团,其中23%都是名不见经传的初创公司。
 
中国的新松机器人自动化股份有限公司、大疆创新科技有限公司、富士康科技集团入选。前二者是全球无人机制造行业巨头,也是中国机器人产业中的佼佼者。

以下是入选RBR50前十名的机器人公司。

☞NO.1 3D Robotics(3DR)

3DR是一家非上市机器人公司,位于美国加州伯克利。致力于创新、灵活、可靠的私人无人机和相关技术的研发。该公司的个人智能无人机平台为消费者享受提供惊人的航拍图像和数据分析,还具备绘制地图、测量分析和3D建模等更多功能。

☞NO.2 ABB Robotics(ABB)

ABB是一家专注于开发工业机器人及机械手的上市公司,位于瑞士苏黎世。在工业机器人、模块化生产系统与服务的供应领域占有主导地位。它为制造商提高生产效率、产品质量和保障工人安全提供强大的解决方案。随着制造商们逐渐开始寻求提高灵活性、敏捷性和竞争力的新方法,ABB在步入开拓新市场行列的同时,也渗透进传统行业。

☞NO.3 Aethon

Aethon是一家专注于开发移动机器人的非上市公司,位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。Aethon是全球自主移动运输机器人供应商中的佼佼者。TUG机器人能够使内部物流运输任务自动化,它能够在动态且复杂的环境中自主导航,比如在医院运输货物。

☞NO.4 谷歌(微博)(Google)

谷歌专注于研发医疗、辅助、仿人、工业、机械手、移动机器人,位于美国加利福尼亚。2013年,谷歌连续快速收购了7家高级且技术多样化机器人公司——Boston Dynamics、Bot & Dolly、Holomni、Industrial Perception、Meka Robtics、Redwood Robotics、Schaft,Inc,当时在机器人行业引起了很大的轰动。

☞NO.5 亚马逊(Amazon)

亚马逊专注于研发移动机器人,位于美国西雅图。亚马逊在北美地区甚至国际上扮演着一个在线零售商的角色,其通过零售网站来服务消费者,比如amazon.com 和amazon.ca,消费者主要从厂家和第三方经销商这两种渠道来购买产品。

☞NO.6 Autonomous Solutions(ASI)

ASI是一家专注研发移动机器人的非上市公司,总部位于美国犹他州门敦。十五年以来,ASI在矿业、农业、汽车、工业、安全和军事市场为客户提供无人驾驶车硬件和软件系统。ASI与一些世界领先的原始设备制造商在矿业、农业和安全领域有一项长达数年、投资数百万美元的机器人产品开发项目。

☞NO.7 CANVAS Technology

CANVAS Technology是一家专注于研发工业、移动机器人的非上市公司,位于美国科罗拉多博得尔。这是一家工业机器人创业公司,该公司目前仍在隐形模式下运行,但却已经吸引了许多投资机构的资金,比如Visionnaire Ventures、AME Cloud Ventures、Morado Venture Partners。

☞NO.8 Carbon Robotics

Carbon Robotics是一家专注开发机器人的非上市公司,位于美国加利福尼亚州旧金山。该公司面向市场制造低成本的机械臂,KATIA是他们的第一款产品,具备工业机器人的功能,但其价格与可用性却只与一台笔记本电脑相当。

☞NO.9 Clearpath Robotics

Clearpath Robotics是一家专注于开发工业、移动机器人的非上市公司,位于加拿大安大略省基奇纳的斯特拉斯堡。该公司专门为学术、工业和军事研发应用领域设计并制造无人驾驶车的解决方案。
 
☞NO.10 Cyberdyne

Cyberdyne是一家专注研发医疗、辅助机器人的非上市公司,位于日本茨城町。该公司将Sankai教授的发明以及他在筑波大学的实验室商业化,该公司的旗舰产品是混合辅助肢体(HAL),能够通过皮肤解读神经信号,赋予或增强人类的运动机能。

中国机器人产业的发展势头不可小觑,共有三个公司上榜

☞NO.12 大疆创新科技有限公司(DJI)

大疆创新科技有限公司是一家专注与移动机器人的非上市公司,位于中国深圳市南山区。该公司为影视、农业、环境保护、搜救与救援、能源基础设施等专业领域制造无人机及其相关摄像系统。

☞NO.18 富士康科技集团(FoxconnTechnology Group)

富士康科技集团是一家专注研发工业机器人的上市公司,位于中国台湾省台北市。由郭台铭于1974年,以7500美元创立了鸿海精密工业有限公司,即富士康科技集团的前身。

☞NO.38 新松机器人自动化有限公司(SiasunRobot & Automation Co Ltd)

新松机器人自动化有限公司是一家专注开发工业机器人的上市公司,位于中国辽宁省沈阳市。主营业务为研究与开发工业机器人应用以及自动生产线的装配和测试。其应用领域涵盖汽车、摩托车、工程机械、电子和电气装配等。许多国际知名企业自动化设备供应商都向上海新松提供过设备,比如德尔福(DELPHI)、WEBSTO、采埃孚(ZF)、CONTINENTAL、SDS等等。
 
数据分析

2016年度RBR50名单总涵盖11个国家,国家分布情况如下:加拿大(3)、中国(3)、丹麦(1)、德国(3)、印度(1)、以色列(1)、日本(9)、韩国(1)、瑞士(1)、英国(3)、美国(24)。

2015年度的RBR50名单总涵盖11个国家,国家分布情况如下:加拿大(3)、丹麦(1)、法国(1)、德国(8)、日本(9)、韩国(1)、荷兰(1)、瑞士(3)、中国台湾(1)、英国(3)、美国(19)。

经比对发现,2016年美国新上榜5家公司,德国5家公司落榜,瑞士只存留1家公司,法国和荷兰则完全落榜。同时也出现了一些新面孔,以色列、印度和中国。

可以从RBR50名单中看出,欧洲的机器人产业大有严重下滑的趋势,亟需重振;印度的GreyOrange公司赶上了物流运输业迅猛发展的大势,其主打的移动机器人将在亚洲市场上有很大的发展潜力。英国的Delphi,、Soil Machine Dynamics、Open Bionics三家公司上榜,令人惊讶的是,Open Bionics这家小公司已经连续两年登榜了;加拿大继续凭借着Clearpath,、Robotiq和新Titan Medical三家公司保持着实力。

2015全球30%工业机器人卖到中国市场

无论是中国制造2025的提出还是工业4.0概念的深入传播,都预示着我国制造业正在向着智能化、机械化方向迈进,工业机器人的快速发展就是其中最具代表性的一项产业。

销售增速强劲

2015年中国市场销量超过75000台,同比增长36.6%,全球每售出3台机器人,就有1台卖到中国。





                               中国工业机器人市场(来源:CRIA)





                              2015年中国市场工业机器人销量约占全球30%(来源:IFR)





                              中国工业机器人保有量占全球1/10(来源:IFR) 
 
不同类型机器人销量变化

在工业机器人类型方面,高端机器人增速加快。





                   2015国产机器人销量占比(来源:CRIA)
 
在应用领域方面,搬运上下料机器人仍居第一,占总销量的53%,同比增长109%;焊接销量占比19%,同比增长32%。





                   2015国产工业机器人应用占比(来源:CRIA)
 
政策推动力度更大
 
中国制造2025中明确提出,到2020年工业机器人销量达到15万台,保有量达到80万台。





 中国制造2025重点领域技术路线图(来源:工信部)
 
应用行业越来越广泛

机器人的应用行业也是越来越广泛,在低端产能加速扩张,如陶瓷卫浴、家具制造、食品饮料、快消品、服饰鞋帽等;并进入到货币银行、仪器仪表、生物制药等新兴领域。





                          2014年工业人机器人在各行业的销售比例(来源:CRIA)
 
汽车行业

汽车行业仍是工业机器人的第一大应用市场,其中零部件厂商需求大于整车厂,但要求较低。





               主要国家汽车行业机器人密度比较(来源:IFR)
 
另外,新能源汽车快速发展带来电池制造、换电站等新兴需求也给工业机器人带来了新的市场。

3C产业

3C产业是机器人密度最低的行业,但也是增长空间最大的行业。





                         2012年至2017年中国3C产业规模





                   中日韩三国3C产业机器人密度比较(来源:IFR)       










                   国内外工业机器人产业链供应商一览(来源:WIND)
 
未来10年机器人发展趋势
 
机器人自身在变革,总体向更安全易用、更利于普及、更智能的方向发展。未来十年以下三大发展趋势可以解决行业痛点,促进机器人真正普及,也蕴藏着巨大投资机会。

通用软件平台降低机器人行业门槛

电脑和智能手机的快速普及主要内在动力就是通用的操作系统和应用软件,机器人也一样。不同的机器人厂商使用的操作系统、中间件以及编程语言各有区别,,增加了使用成本和机器人应用范围。通用软件平台(操作系统)就是解决这一问题,让使用机器人像使用智能手机一样便利。





                    图表1:常用机器人软件开发平台
 
通用软件平台大大降低了机器人的开发门槛,社区中的成熟软件可以直接刷入机器人使用;未来配合3D打印技术,使小企业甚至个人也有机会成为机器人开发者。蕴含的机会在于,可能出现针对ROS系统的二次开发或者优秀的应用软件,成为像智能手机APP那样的“爆款”。
 
人机协作促进机器人普及,机器人走向融合的开端

人机协作是工业机器人发展的新形态,把人的智能和机器人的高效率结合在一起,共同完成作业;简单来说就是“人”直接用“手”来操作机器人。人机协作是机器人进化的必然选择,特点是安全、易用、成本低,普通工人可以像使用电器一样操作它。

根据美国ABI Research的报告,2015年至2020年期间,协作机器人市场份额有望增长10倍,从接近9500万美元升值到超过10亿美元。将由以下三个主要市场驱动:电子制造和电子智造、中小型企业及寻求机器人优化解决方案的企业。





                  图表2:2014-2020E协作机器人出货量预测
 
协作机器人结构简单,主要通过软件整合来实现功能。硬件构成主要是球形关节、反向驱动电机、力觉/视觉传感器及更轻的材料,传统的减速机等核心零部件未来将不再关键。目前协作机器人处于市场导入期,成本仍然较高,效率低,使用不如人意,主要机器人厂商推出各种协作机器人抢占入口,国内企业有了跟外资站在同一起跑线的机会。新松、埃夫特、遨博智能2015年都推出了协作机器人。

机器视觉、深度学习让机器人更智能

人工智能首先应用于工业机器人领域,主要就是机器视觉和深度学习。

机器视觉是现有的机器人从自动化设备转变为智能机器的一个关键因素。最初是作为机器人的辅助工具,提高柔性和对工作环境的反馈,主要应用于引导和定位、检测和识别等,随着工业大数据和深度学习的发展,未来将使机器视觉成为智能生产系统的主导,做出决策和预判断。

2014年全球机器视觉规模持续走高,达到36.7亿美元。主要分布在北美、德国、英国、日本、中国等地区和国家,其中中国占到8.1%;预计到2018年全球市场规模将达到50亿美元。





               图表3:2007-2018年全球机器视觉市场规模





               图表4:2014机器视觉地区占比
 
深度学习推动机器人摆脱预编程序的束缚,真正走向智能化。深度学习使机器人可以像人一样通过学习掌握新的技能,适应未知的工作环境。深度学习在工业机器人的应用分为三个层次,一、机器人通过试错学会新技能;二、多台共享经验提高学习效率;三、机器人可以预防并且自行修复故障。目前已经到了第二个阶段。

2016年是深度学习元年,深度学习走向商业化和开源。FANUC和人工智能初创企业Preferred Networks合作推出了深度学习机器人,无需工程师调试可自己学会挑选工件。ABB、丰田都在开发基于深度学习的工业产品,国际巨头谷歌、facebook、特斯拉都宣布开源其深度学习服务。





                   图表5:深度学习走向商业化和开源
 
机器视觉和深度学习使初创企业或者小企业也有机会跟大型企业平等对话,对机器人行业潜在的影响是颠覆性的。
 
结束语
 
这是一个「中国制造」向「中国智造」转型的时代。机器人代替人去干一些重复性的事情,这样才能推进科技进步,人才才会进入新行业,每一个人的生产价值才会提高。

 前不久,作为全球第一大代工厂商富士康,在自动化探索的道路上给众多企业敲响了「机器替代人」的号角。我们可以大胆地预测,未来十年工业机器人市场会更加广阔,「机器替代人」会深入到各行各业,自动化转型也会成为众多企业发展的目标。
来源:机器人创新生态圈 查看全部
 
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大家都只知道,工业机器人很火,富士康“机器换人”,6万工人失业背后有喜有忧,那么你真的知道工业机器人有哪些构造吗?工业机器人都应用在哪些领域?未来10年机器人会有哪些趋势呢?

什么是工业机器人?

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

1、组成结构

 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。 主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

2、工业机器人种类

☞移动机器人(AGV)

工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能。

广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。

☞点焊机器人

具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接,大大提高了点焊作业的生产率。

主要用于汽车整车的焊接工作,生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系,向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国,在该领域占据市场主导地位。

☞弧焊机器人

主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域,国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。

☞激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。
 
☞真空机器人

一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导体工业中,实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查,归属于禁运产品目录,真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。

☞洁净机器人

一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高,其对生产环境的要求也日益苛刻,很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行,洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
 
工业机器人产业链分析

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工业机器人行业上游是核心零部件,主要的是减速机和控制系统,这相当于机器人的“大脑”,中游是机器人本体,就是机器人的“身体”,下游是系统集成商,国内企业都集中在这个环节上。

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​                                               中国工业机器人产业链分析
 
中国工业机器人上游零部件行业主要是减速机、伺服电机、变频器、控制器等,其中减速器、伺服电机及伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大,分别为39%,28%,本体制造占比为22%。

虽然减速机、伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大,但国内减速机、伺服电机等关键零部件发展相对滞后,技术水平较低,产品稳定性差,与国外产品相比存在不少差距,导致国内工业机器人减速机、伺服电机等零部件主要依赖进口,国内企业工业机器人生产成本较高,竞争力较弱。其中进口减速机主要有纳博、ABB、Harmonic、住友等品牌,伺服电机主要有安川、库卡、松下、三菱等品牌。

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                                              中国工业机器人主要零部件成本占比
 
工业机器人销售多是通过直销渠道完成,而且以系统集成商居多。同时,工业机器人也可以通过经销商、代理商、贸易商、工程商等非直销当时进行销售,而且国外品牌进入中国市场一般先通过代理商形式进入。核心零部件一般是通过贸易商以及代理商等方式采购。

工业机器人下游用户行业主要是汽车、电子电气、塑料橡胶、化工等领域,主要用于搬运、焊接、包装、码垛、切割、喷涂等,而且随着人工成本逐渐上升,工业自动化水平不断提高,工业机器人的运用领域逐步扩大,用途逐渐增多。

工业机器人企业分析

机器人行业正经历前所未有的激烈竞赛,新公司的不断涌现让人应接不暇。美国《机器人商业评论》(下称RBR)公布了第五届2016年度RBR50名单(全球最具影响力50家机器人公司),有三家中国公司跻身其中。

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2016年度RBR50的最终结果覆盖到了11个国家,除了大型企业集团,其中23%都是名不见经传的初创公司。
 
中国的新松机器人自动化股份有限公司、大疆创新科技有限公司、富士康科技集团入选。前二者是全球无人机制造行业巨头,也是中国机器人产业中的佼佼者。

以下是入选RBR50前十名的机器人公司。

☞NO.1 3D Robotics(3DR)

3DR是一家非上市机器人公司,位于美国加州伯克利。致力于创新、灵活、可靠的私人无人机和相关技术的研发。该公司的个人智能无人机平台为消费者享受提供惊人的航拍图像和数据分析,还具备绘制地图、测量分析和3D建模等更多功能。

☞NO.2 ABB Robotics(ABB)

ABB是一家专注于开发工业机器人及机械手的上市公司,位于瑞士苏黎世。在工业机器人、模块化生产系统与服务的供应领域占有主导地位。它为制造商提高生产效率、产品质量和保障工人安全提供强大的解决方案。随着制造商们逐渐开始寻求提高灵活性、敏捷性和竞争力的新方法,ABB在步入开拓新市场行列的同时,也渗透进传统行业。

☞NO.3 Aethon

Aethon是一家专注于开发移动机器人的非上市公司,位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。Aethon是全球自主移动运输机器人供应商中的佼佼者。TUG机器人能够使内部物流运输任务自动化,它能够在动态且复杂的环境中自主导航,比如在医院运输货物。

☞NO.4 谷歌(微博)(Google)

谷歌专注于研发医疗、辅助、仿人、工业、机械手、移动机器人,位于美国加利福尼亚。2013年,谷歌连续快速收购了7家高级且技术多样化机器人公司——Boston Dynamics、Bot & Dolly、Holomni、Industrial Perception、Meka Robtics、Redwood Robotics、Schaft,Inc,当时在机器人行业引起了很大的轰动。

☞NO.5 亚马逊(Amazon)

亚马逊专注于研发移动机器人,位于美国西雅图。亚马逊在北美地区甚至国际上扮演着一个在线零售商的角色,其通过零售网站来服务消费者,比如amazon.com 和amazon.ca,消费者主要从厂家和第三方经销商这两种渠道来购买产品。

☞NO.6 Autonomous Solutions(ASI)

ASI是一家专注研发移动机器人的非上市公司,总部位于美国犹他州门敦。十五年以来,ASI在矿业、农业、汽车、工业、安全和军事市场为客户提供无人驾驶车硬件和软件系统。ASI与一些世界领先的原始设备制造商在矿业、农业和安全领域有一项长达数年、投资数百万美元的机器人产品开发项目。

☞NO.7 CANVAS Technology

CANVAS Technology是一家专注于研发工业、移动机器人的非上市公司,位于美国科罗拉多博得尔。这是一家工业机器人创业公司,该公司目前仍在隐形模式下运行,但却已经吸引了许多投资机构的资金,比如Visionnaire Ventures、AME Cloud Ventures、Morado Venture Partners。

☞NO.8 Carbon Robotics

Carbon Robotics是一家专注开发机器人的非上市公司,位于美国加利福尼亚州旧金山。该公司面向市场制造低成本的机械臂,KATIA是他们的第一款产品,具备工业机器人的功能,但其价格与可用性却只与一台笔记本电脑相当。

☞NO.9 Clearpath Robotics

Clearpath Robotics是一家专注于开发工业、移动机器人的非上市公司,位于加拿大安大略省基奇纳的斯特拉斯堡。该公司专门为学术、工业和军事研发应用领域设计并制造无人驾驶车的解决方案。
 
☞NO.10 Cyberdyne

Cyberdyne是一家专注研发医疗、辅助机器人的非上市公司,位于日本茨城町。该公司将Sankai教授的发明以及他在筑波大学的实验室商业化,该公司的旗舰产品是混合辅助肢体(HAL),能够通过皮肤解读神经信号,赋予或增强人类的运动机能。

中国机器人产业的发展势头不可小觑,共有三个公司上榜

☞NO.12 大疆创新科技有限公司(DJI)

大疆创新科技有限公司是一家专注与移动机器人的非上市公司,位于中国深圳市南山区。该公司为影视、农业、环境保护、搜救与救援、能源基础设施等专业领域制造无人机及其相关摄像系统。

☞NO.18 富士康科技集团(FoxconnTechnology Group)

富士康科技集团是一家专注研发工业机器人的上市公司,位于中国台湾省台北市。由郭台铭于1974年,以7500美元创立了鸿海精密工业有限公司,即富士康科技集团的前身。

☞NO.38 新松机器人自动化有限公司(SiasunRobot & Automation Co Ltd)

新松机器人自动化有限公司是一家专注开发工业机器人的上市公司,位于中国辽宁省沈阳市。主营业务为研究与开发工业机器人应用以及自动生产线的装配和测试。其应用领域涵盖汽车、摩托车、工程机械、电子和电气装配等。许多国际知名企业自动化设备供应商都向上海新松提供过设备,比如德尔福(DELPHI)、WEBSTO、采埃孚(ZF)、CONTINENTAL、SDS等等。
 
数据分析

2016年度RBR50名单总涵盖11个国家,国家分布情况如下:加拿大(3)、中国(3)、丹麦(1)、德国(3)、印度(1)、以色列(1)、日本(9)、韩国(1)、瑞士(1)、英国(3)、美国(24)。

2015年度的RBR50名单总涵盖11个国家,国家分布情况如下:加拿大(3)、丹麦(1)、法国(1)、德国(8)、日本(9)、韩国(1)、荷兰(1)、瑞士(3)、中国台湾(1)、英国(3)、美国(19)。

经比对发现,2016年美国新上榜5家公司,德国5家公司落榜,瑞士只存留1家公司,法国和荷兰则完全落榜。同时也出现了一些新面孔,以色列、印度和中国。

可以从RBR50名单中看出,欧洲的机器人产业大有严重下滑的趋势,亟需重振;印度的GreyOrange公司赶上了物流运输业迅猛发展的大势,其主打的移动机器人将在亚洲市场上有很大的发展潜力。英国的Delphi,、Soil Machine Dynamics、Open Bionics三家公司上榜,令人惊讶的是,Open Bionics这家小公司已经连续两年登榜了;加拿大继续凭借着Clearpath,、Robotiq和新Titan Medical三家公司保持着实力。

2015全球30%工业机器人卖到中国市场

无论是中国制造2025的提出还是工业4.0概念的深入传播,都预示着我国制造业正在向着智能化、机械化方向迈进,工业机器人的快速发展就是其中最具代表性的一项产业。

销售增速强劲

2015年中国市场销量超过75000台,同比增长36.6%,全球每售出3台机器人,就有1台卖到中国。

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                               中国工业机器人市场(来源:CRIA)

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                              2015年中国市场工业机器人销量约占全球30%(来源:IFR)

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                              中国工业机器人保有量占全球1/10(来源:IFR) 
 
不同类型机器人销量变化

在工业机器人类型方面,高端机器人增速加快。

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                   2015国产机器人销量占比(来源:CRIA)
 
在应用领域方面,搬运上下料机器人仍居第一,占总销量的53%,同比增长109%;焊接销量占比19%,同比增长32%。

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                   2015国产工业机器人应用占比(来源:CRIA)
 
政策推动力度更大
 
中国制造2025中明确提出,到2020年工业机器人销量达到15万台,保有量达到80万台。

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 中国制造2025重点领域技术路线图(来源:工信部)
 
应用行业越来越广泛

机器人的应用行业也是越来越广泛,在低端产能加速扩张,如陶瓷卫浴、家具制造、食品饮料、快消品、服饰鞋帽等;并进入到货币银行、仪器仪表、生物制药等新兴领域。

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                          2014年工业人机器人在各行业的销售比例(来源:CRIA)
 
汽车行业

汽车行业仍是工业机器人的第一大应用市场,其中零部件厂商需求大于整车厂,但要求较低。

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               主要国家汽车行业机器人密度比较(来源:IFR)
 
另外,新能源汽车快速发展带来电池制造、换电站等新兴需求也给工业机器人带来了新的市场。

3C产业

3C产业是机器人密度最低的行业,但也是增长空间最大的行业。

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                         2012年至2017年中国3C产业规模

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                   中日韩三国3C产业机器人密度比较(来源:IFR)       

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                   国内外工业机器人产业链供应商一览(来源:WIND)
 
未来10年机器人发展趋势
 
机器人自身在变革,总体向更安全易用、更利于普及、更智能的方向发展。未来十年以下三大发展趋势可以解决行业痛点,促进机器人真正普及,也蕴藏着巨大投资机会。

通用软件平台降低机器人行业门槛

电脑和智能手机的快速普及主要内在动力就是通用的操作系统和应用软件,机器人也一样。不同的机器人厂商使用的操作系统、中间件以及编程语言各有区别,,增加了使用成本和机器人应用范围。通用软件平台(操作系统)就是解决这一问题,让使用机器人像使用智能手机一样便利。

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                    图表1:常用机器人软件开发平台
 
通用软件平台大大降低了机器人的开发门槛,社区中的成熟软件可以直接刷入机器人使用;未来配合3D打印技术,使小企业甚至个人也有机会成为机器人开发者。蕴含的机会在于,可能出现针对ROS系统的二次开发或者优秀的应用软件,成为像智能手机APP那样的“爆款”。
 
人机协作促进机器人普及,机器人走向融合的开端

人机协作是工业机器人发展的新形态,把人的智能和机器人的高效率结合在一起,共同完成作业;简单来说就是“人”直接用“手”来操作机器人。人机协作是机器人进化的必然选择,特点是安全、易用、成本低,普通工人可以像使用电器一样操作它。

根据美国ABI Research的报告,2015年至2020年期间,协作机器人市场份额有望增长10倍,从接近9500万美元升值到超过10亿美元。将由以下三个主要市场驱动:电子制造和电子智造、中小型企业及寻求机器人优化解决方案的企业。

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                  图表2:2014-2020E协作机器人出货量预测
 
协作机器人结构简单,主要通过软件整合来实现功能。硬件构成主要是球形关节、反向驱动电机、力觉/视觉传感器及更轻的材料,传统的减速机等核心零部件未来将不再关键。目前协作机器人处于市场导入期,成本仍然较高,效率低,使用不如人意,主要机器人厂商推出各种协作机器人抢占入口,国内企业有了跟外资站在同一起跑线的机会。新松、埃夫特、遨博智能2015年都推出了协作机器人。

机器视觉、深度学习让机器人更智能

人工智能首先应用于工业机器人领域,主要就是机器视觉和深度学习。

机器视觉是现有的机器人从自动化设备转变为智能机器的一个关键因素。最初是作为机器人的辅助工具,提高柔性和对工作环境的反馈,主要应用于引导和定位、检测和识别等,随着工业大数据和深度学习的发展,未来将使机器视觉成为智能生产系统的主导,做出决策和预判断。

2014年全球机器视觉规模持续走高,达到36.7亿美元。主要分布在北美、德国、英国、日本、中国等地区和国家,其中中国占到8.1%;预计到2018年全球市场规模将达到50亿美元。

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               图表3:2007-2018年全球机器视觉市场规模

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               图表4:2014机器视觉地区占比
 
深度学习推动机器人摆脱预编程序的束缚,真正走向智能化。深度学习使机器人可以像人一样通过学习掌握新的技能,适应未知的工作环境。深度学习在工业机器人的应用分为三个层次,一、机器人通过试错学会新技能;二、多台共享经验提高学习效率;三、机器人可以预防并且自行修复故障。目前已经到了第二个阶段。

2016年是深度学习元年,深度学习走向商业化和开源。FANUC和人工智能初创企业Preferred Networks合作推出了深度学习机器人,无需工程师调试可自己学会挑选工件。ABB、丰田都在开发基于深度学习的工业产品,国际巨头谷歌、facebook、特斯拉都宣布开源其深度学习服务。

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                   图表5:深度学习走向商业化和开源
 
机器视觉和深度学习使初创企业或者小企业也有机会跟大型企业平等对话,对机器人行业潜在的影响是颠覆性的。
 
结束语
 
这是一个「中国制造」向「中国智造」转型的时代。机器人代替人去干一些重复性的事情,这样才能推进科技进步,人才才会进入新行业,每一个人的生产价值才会提高。

 前不久,作为全球第一大代工厂商富士康,在自动化探索的道路上给众多企业敲响了「机器替代人」的号角。我们可以大胆地预测,未来十年工业机器人市场会更加广阔,「机器替代人」会深入到各行各业,自动化转型也会成为众多企业发展的目标。
来源:机器人创新生态圈