于志森

(天津市賽象機(jī)電工程有限公司，天津 300384)

現(xiàn)如今，以知識(shí)為基礎(chǔ)、以腦力勞動(dòng)為主體的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，知識(shí)經(jīng)濟(jì)是建立在知識(shí)及信息的生產(chǎn)、分配和使用基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)，也叫做智能經(jīng)濟(jì)，相較于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代對(duì)橡膠機(jī)械這樣的傳統(tǒng)制造業(yè)提出了更高層次的要求。近年來(lái)，通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都在飛速發(fā)展，已經(jīng)從根本上改變了傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)方式與發(fā)展模式，同時(shí)也對(duì)整個(gè)橡膠機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提出了新的要求，使之面臨著更大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?？萍及l(fā)展日新月異，國(guó)際化及動(dòng)態(tài)化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也愈演愈烈，加之不斷增加的充滿不確定性的用戶需求，不斷進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)，使得每臺(tái)設(shè)備的生命周期極大的縮短，從而要求每個(gè)企業(yè)都必須不斷研發(fā)新產(chǎn)品甚至發(fā)展新工藝。因此，跟隨著時(shí)代的腳步，在橡膠機(jī)械控制技術(shù)中結(jié)合信息技術(shù)已經(jīng)是生產(chǎn)全球化的必然趨勢(shì)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試實(shí)施中結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也已經(jīng)成為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效化的基本前提，集成控制技術(shù)逐漸變成生產(chǎn)現(xiàn)代化的主體，同時(shí)也成為了新型企業(yè)的未來(lái)組織模式，而大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)與橡膠機(jī)械控制的融合則是未來(lái)發(fā)展不可避免的一項(xiàng)進(jìn)程。下面對(duì)橡膠機(jī)械的現(xiàn)代控制技術(shù)及發(fā)展從不同方向分別進(jìn)行介紹。

1 信息技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合

1.1 信息技術(shù)的使用

當(dāng)前世界已經(jīng)逐步進(jìn)入信息時(shí)代，信息成為了一種極其重要的生產(chǎn)資源，它和其它物質(zhì)資源不同，信息在生成、使用和流通的過(guò)程中不僅不會(huì)損耗，反而會(huì)在使用和流通中充分發(fā)揮效用，并且會(huì)不斷增值。現(xiàn)今信息儲(chǔ)存和處理的手段主要依賴于計(jì)算機(jī)，而信息的采集、傳輸和共享則離不開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，用于傳輸各種信息包括數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和視頻等多媒體信息的高速計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)充當(dāng)著越來(lái)越重要的角色。自從上世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)際互連網(wǎng)在全球迅速增長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)是多種信息服務(wù)的集合，主要服務(wù)有全球信息服務(wù)、文件傳輸服務(wù)、電子郵件服務(wù)、遠(yuǎn)程登錄服務(wù)、電子公告板服務(wù)等。多點(diǎn)登錄、同時(shí)操作和共同運(yùn)維是以高速計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將分布在不同區(qū)域的研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造部門，通過(guò)同一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合為一個(gè)一體化運(yùn)作和并行化管理的整體。如圖1所示，將產(chǎn)量信息通過(guò)軟件繪制成折線圖，并且能通過(guò)條件篩選出不同班組、不同規(guī)格所要展現(xiàn)的數(shù)據(jù)。這樣，就形成了遠(yuǎn)程監(jiān)控，操作工或其他人員就可以根據(jù)產(chǎn)量信息得知現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，相應(yīng)作出調(diào)整。單臺(tái)計(jì)算機(jī)的處理速度和存儲(chǔ)空間都是有極限的，這就制約了其應(yīng)用范圍，只有通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)或者以工作站的形式將分布在不同地點(diǎn)的各個(gè)子系統(tǒng)互聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交互、共享和集成。在這期間，需要不斷減少中間數(shù)據(jù)的重復(fù)操作，降低重復(fù)率，來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)從訂單、設(shè)計(jì)、工藝、裝配、調(diào)試到生產(chǎn)全過(guò)程的效率，加速新產(chǎn)品的研發(fā)和新工藝的運(yùn)用，提高質(zhì)量，降低成本，縮短交貨周期和壓縮庫(kù)存，以提高企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1 產(chǎn)量信息折線圖

1.2 信息技術(shù)的使用發(fā)展

近百年來(lái)的發(fā)展進(jìn)程說(shuō)明控制與信息、通信的發(fā)展是密不可分的，信息科學(xué)技術(shù)與控制科學(xué)技術(shù)的交叉重疊率越來(lái)越高。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代信號(hào)處理、物聯(lián)網(wǎng)等使自動(dòng)化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)從整體結(jié)構(gòu)、控制方法、上位機(jī)控制、人機(jī)合作等都發(fā)生了重大的變化。例如：工業(yè)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)因物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和個(gè)性化的需要而越來(lái)越集成化；企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)與控制網(wǎng)(Controlnet)或現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)、底層基礎(chǔ)網(wǎng)(Infranet)環(huán)境下的控制方法與算法需要?jiǎng)?chuàng)新。今后的控制系統(tǒng)必將是以網(wǎng)絡(luò)為主要特征：一方面是在自動(dòng)化與工業(yè)控制中需要更深層次的滲透通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，另一方面是在通信網(wǎng)絡(luò)的管理與控制中也要求更多的采用控制理論與策略。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試實(shí)施的結(jié)合

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)VR(Virtual Reality)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)并借助如VR眼鏡或數(shù)據(jù)手套等傳感裝置及各種信息傳輸通道及其接口，使操作人員在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境中仍具有身臨其境之感覺(jué)的技術(shù)。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能使操作人員如實(shí)地操縱各種設(shè)備或進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。例如圖2所示，VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)諸多功能，不僅能節(jié)省大量資金與時(shí)間，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還可避免發(fā)生生產(chǎn)中的各種工傷事故，把它們應(yīng)用于工業(yè)控制就產(chǎn)生了虛擬制造系統(tǒng)。

圖2 VR技術(shù)涉獵領(lǐng)域

2.2 虛擬制造系統(tǒng)

虛擬制造系統(tǒng)VM(Virtual Manufacturing)是在上個(gè)世紀(jì)末提出的一個(gè)新的概念，它利用企業(yè)內(nèi)部人力、物力、技術(shù)資源，進(jìn)行合理調(diào)配，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，使得企業(yè)快速滿足市場(chǎng)的需求。虛擬制造系統(tǒng)可以在計(jì)算機(jī)軟件上模擬出的整個(gè)制造過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加工制造及生產(chǎn)管理進(jìn)行全局把控，對(duì)調(diào)度、銷售、服務(wù)等工作作出綜合評(píng)價(jià)。因此，橡膠機(jī)械在控制上應(yīng)用虛擬制造系統(tǒng)有以下幾方面特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：

(1) 在橡機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)階段，可以在虛擬制造系統(tǒng)中仿真出一些待實(shí)驗(yàn)的新技術(shù)、新工藝，通過(guò)仿真測(cè)試，可以評(píng)價(jià)出新技術(shù)或新工藝對(duì)生產(chǎn)所帶來(lái)的效益和風(fēng)險(xiǎn)，找出優(yōu)勢(shì)和不足，從而幫助企業(yè)不斷修正，最終做出正確的規(guī)劃和決策。在研發(fā)方面，也可以進(jìn)行有價(jià)值的科學(xué)研究，進(jìn)行可行性分析，做出可行性研究報(bào)告，從而使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)快捷、優(yōu)質(zhì)和低耗，適應(yīng)市場(chǎng)需求變化。

(2) 在橡機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造階段，虛擬制造系統(tǒng)可以在軟件中模擬運(yùn)行，可以達(dá)到在不消耗系統(tǒng)實(shí)際資源的情況下，不斷改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、充分利用資源的效果，并且通過(guò)運(yùn)行虛擬制造系統(tǒng)，可以提前消除偏差及擾動(dòng)，提前預(yù)報(bào)實(shí)際制造系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提高了實(shí)際制造系統(tǒng)的質(zhì)量及可靠性，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(3) 在橡機(jī)產(chǎn)品的使用維護(hù)階段，分布在不同地點(diǎn)、不同部門甚至不同專業(yè)的工作人員可以在同一套系統(tǒng)的不同終端上同時(shí)工作，互相交流，進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)共享，優(yōu)化文檔，減少重復(fù)輸出及傳遞的時(shí)間和誤差，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行參數(shù)可視化管理。

3 集成控制技術(shù)

3.1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展已出現(xiàn)越來(lái)越多的綜合型大項(xiàng)目，要求對(duì)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程盒全部環(huán)節(jié)所組成網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)流、信息流、資金流進(jìn)行綜合控制，使預(yù)測(cè)分析、運(yùn)行工況、設(shè)備狀態(tài)、能源利用、經(jīng)濟(jì)效益和故障處理都在最優(yōu)化、最合理的狀態(tài)。在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)與各種生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，由工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將工廠全部生產(chǎn)活動(dòng)所需的信息與各分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)集成起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性與市場(chǎng)需求多變性的柔性智能生產(chǎn)系統(tǒng)，例如以離散事件為特征的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。如圖3所示，CIMS系統(tǒng)由以下幾方面組成，用成熟技術(shù)及產(chǎn)品，促進(jìn)學(xué)科交叉，從工業(yè)控制作為集成自動(dòng)化的基礎(chǔ)必須考慮到集成的需求與環(huán)境，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分系統(tǒng)NES和DBS，技術(shù)信息分系統(tǒng)TIS、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)MAS、質(zhì)量信息分系統(tǒng)QIS和管理信息分系統(tǒng)MIS等。衡量CIMS是否達(dá)到全面最優(yōu)化要從及時(shí)性、高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)方面綜合考慮，實(shí)現(xiàn)從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造到售后服務(wù)的控制與管理的集成。

圖3 CIMS系統(tǒng)

3.2 集成控制技術(shù)在橡機(jī)行業(yè)的應(yīng)用

橡膠機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的集成控制還有很大的提升空間，例如，在換料或卸胎的過(guò)程中，使用AGV小車進(jìn)行自動(dòng)物流供應(yīng)，使得生產(chǎn)過(guò)程集成化更高?！爸悄苤圃?工業(yè)機(jī)器人”的模式，已經(jīng)成為了眾多汽車品牌商全面提升公司智能制造水平的有效手段。AGV在汽車的整車制造四大工藝，即沖壓、焊裝、涂裝、總裝的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的角色。

3.3 集成控制技術(shù)的關(guān)鍵

工業(yè)集成控制系統(tǒng)將不僅僅實(shí)現(xiàn)控制功能，而必須考慮與設(shè)計(jì)、管理決策等系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的雙向共享和自動(dòng)化系統(tǒng)的集成。在系統(tǒng)集成中，人的因素必須要受到足夠重視，成功的系統(tǒng)集成往往是經(jīng)營(yíng)、技術(shù)與人的集成，在自動(dòng)化與工控系統(tǒng)中，如何促進(jìn)人機(jī)協(xié)作、協(xié)調(diào)與協(xié)同，使人的創(chuàng)新性能更好發(fā)揮是人們關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。要在生產(chǎn)中發(fā)揮人的優(yōu)勢(shì)作用，更要使工控系統(tǒng)便于集成，以系統(tǒng)集成促進(jìn)工控系統(tǒng)的發(fā)展。

4 大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)與橡膠機(jī)械控制的融合

4.1 智能自動(dòng)化技術(shù)

社會(huì)在不斷發(fā)展，每一項(xiàng)事物也都是在不斷地發(fā)展，橡膠機(jī)械的發(fā)展也不僅僅是簡(jiǎn)單的輪胎制造，而是朝著從商品概念研發(fā)到商品最后的售后服務(wù)為一體的方向發(fā)展，制造技術(shù)體系也逐漸成為生產(chǎn)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的體系，這就是智能化自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展形式。自動(dòng)化技術(shù)逐漸走向智能化的過(guò)程，是一個(gè)不斷將生產(chǎn)制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和人工智能技術(shù)結(jié)合起來(lái)的過(guò)程，如圖4所示。在智能化制造體系中，有一部分設(shè)備是可以替代工作人員進(jìn)行監(jiān)控的，避免在機(jī)械制造過(guò)程中出現(xiàn)不合格或者制造工藝不到位的情況，并將出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)給監(jiān)管人員，以便監(jiān)管人員能夠在第一時(shí)間完成對(duì)故障的檢修工作。

圖4 智能自動(dòng)化技術(shù)

4.2 大數(shù)據(jù)運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

大數(shù)據(jù)運(yùn)用處理的興起，云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，在很大程度上推動(dòng)了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)健康發(fā)展，現(xiàn)階段我國(guó)大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)都越來(lái)越重視產(chǎn)品的銷售利潤(rùn)以及生產(chǎn)效率，企業(yè)要對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的要求因此越來(lái)越高，因?yàn)樽詣?dòng)化程度提高可以為企業(yè)帶來(lái)更多的效益，降低人工成本，也能促進(jìn)行業(yè)技術(shù)發(fā)展，增加自身在行業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

4.3 大數(shù)據(jù)在橡機(jī)行業(yè)的應(yīng)用

在橡膠機(jī)械產(chǎn)業(yè)中，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)和云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，力爭(zhēng)達(dá)到并實(shí)現(xiàn)三個(gè)階段：首先，改變管理方式，通過(guò)工業(yè)物聯(lián)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程透明化和管理精細(xì)化，改變管理方式。在遠(yuǎn)程就能監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，智能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)減少風(fēng)險(xiǎn)；精細(xì)化到訂單、班組、機(jī)臺(tái)、人員的物耗能耗統(tǒng)計(jì)，由月統(tǒng)計(jì)變?yōu)榘啵虬从唵谓y(tǒng)計(jì)分析成本，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)成本波動(dòng)，并改善優(yōu)化，達(dá)到降本的目的；其次，改變生產(chǎn)方式，由于設(shè)備物聯(lián)，倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)備的集成，移動(dòng)APP的應(yīng)用，場(chǎng)景智能化。例如：投料防錯(cuò)，在線質(zhì)檢，智能物流管控一體化等，使生產(chǎn)的方式發(fā)生了改變，并且提高了物流效率，提升了生產(chǎn)率，優(yōu)化了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了交貨周期，同時(shí)也會(huì)不斷降低生產(chǎn)成本。如圖5所示，以下網(wǎng)絡(luò)就都可以接入云平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，生產(chǎn)方式發(fā)生改變后，支持多品種，小批量，高頻度生產(chǎn)模式，并且小批量生產(chǎn)成本大幅度降低，使得個(gè)性化定制成為可能。

圖5 大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

4.4 橡機(jī)行業(yè)的商業(yè)模式改變

橡膠機(jī)械產(chǎn)業(yè)在商業(yè)模式改變上也有三個(gè)層次：

（1）客戶化定制，有的行業(yè)以前是大規(guī)模生產(chǎn)，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以轉(zhuǎn)型為客戶化定制生產(chǎn)，并且有系統(tǒng)支撐，客戶化定制的成本也大大降低，有更多的客戶愿意定制，企業(yè)的收益也會(huì)有較大提高；

（2）服務(wù)化延伸轉(zhuǎn)型，有的企業(yè)借助設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷，監(jiān)控設(shè)備故障預(yù)警，給客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，在以前產(chǎn)品收入的基礎(chǔ)上增加服務(wù)性收入；

（3）服務(wù)化轉(zhuǎn)型，有的行業(yè)從以前的賣產(chǎn)品轉(zhuǎn)型為賣服務(wù)，例如機(jī)器以前是賣機(jī)器，現(xiàn)在改為集中建機(jī)械加工中心，客戶按照機(jī)器使用臺(tái)數(shù)收費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

橡膠機(jī)械的現(xiàn)代控制技術(shù)及發(fā)展主要包括上文提到的四個(gè)方面：信息技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試實(shí)施的結(jié)合，全面應(yīng)用集成控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)與橡膠機(jī)械控制的融合。與時(shí)俱進(jìn)，精益求精，相信橡膠機(jī)械會(huì)逐步走向智能化、數(shù)據(jù)化、集成化，同時(shí)也會(huì)更好的服務(wù)于客戶，提供更精準(zhǔn)更便捷的用戶體驗(yàn)。