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费斯托:VTEM数字控制终端深刻改变制造工业

作者:韦肖葳
发布日期:2021-07-16
来源:电子技术应用

【编者按】

“十四五”时期,是工业互联网结合5G、大数据、人工智能等新一代信息技术,加速推进制造业转型升级的关键阶段。工业互联网正在重塑制造业生态,使之呈现一种万象更新的气派。这一次,《电子技术应用》杂志社以 “自动化巨头拥抱工业互联网时代” 为主题,邀请到全球六家自动化巨头:ABB、艾默生、施耐德电气、西门子、罗克韦尔自动化、费斯托,以及全球两家电子制造龙头公司:应用材料、环旭电子,针对企业在工业互联网时代的转型问题邀请嘉宾发表观点,共话智能制造新篇章。


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费斯托集团总部 | 图 源:费斯托

 

总部坐落于德国内卡河畔埃斯林根的费斯托集团(Festo),是一家成立于1925年的独立家族企业。作为自动化技术全球领先的厂商,从 60 多年前开始涉足自动化领域,费斯托一直是该行业强有力的推动者。

 

数字化是工业4.0智能制造的必经之路与基石。费斯托积极在所有的企业部门推进数字化进程,引领客户和员工进入数字化未来。在转型的路上,除了专注于生产率的提高,在管理方面,费斯托意识到“工业互联网安全风险”是一个需要全员参与的工业4.0数字化时代新型管理问题,作为企业数字化转型中的一个重要环节,公司在企业管理上也十分重视对员工进行IT网络信息安全的日常培训。

 

2020年3月,费斯托在慕尼黑被授予“工业与技术”类别“2019年度最佳数字化转型公司”奖项。这一奖项的颁发对费斯托的整体数字化方案(包括公司战略、智能产品和数字服务、以及所提供的数字化进修培训)给予了充分的肯定。

 

在费斯托,数字化转型是从三大方向进行布局的:

 

1)产品线设计的数字化转型:例如并购AI软件业务,不断集成融合最新数字化技术;采用机器学习与人工智能算法,加强自动化领域数据深度采集、分析与预防性维修服务能力;加强与各个云平台巨头的全球合作等;

 

2)通过打造全球数字化工厂与物流系统,对工厂的自动化/网络化/信息化/数字化/智能化进行布局;

 

3)对企业实施运营成本优化的本地化战略:例如中国济南孙村智能制造工厂。

 

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费斯托数字化转型布局 | 图 源:费斯托

 

// 以技术创新加速数字化转型 //

 

技术的创新无疑为费斯托的数字化转型按下了“加速键”。近年来,伴随着行业升级和技术迭代,费斯托的技术创新覆盖了从传统工业自动化现场层直到云端的各个层级,例如传感器与执行器层上的IO-Link通讯技术、基于嵌入传感器的硬件设计、压电技术;现场总线与工业以太网层上的主干网络通讯技术(例如PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus TCP、CC-Link IE等等协议)与费斯托创新AP协议高速通讯技术;工业物联网边沿层上遵循IEC 61131-3标准的PLC控制技术和OPC UA、MQTT、AMQP等协议的物联网通讯技术;以及互联网云平台服务层上的ML机器学习、AI人工智能、DT数字孪生、I4AAS工业4.0资产管理壳和各种最新的软件技术。相应地,费斯托也已能够提供完整的气动自动化产品线、电动自动化产品线、自动化全面解决方案。

 

费斯托产品业务单元经理章文俊表示,工业互联网本身的发展需要完善的自动化运行的信息模型系统。费斯托Festo元件采用了“工业4.0通用语言”进行产品描述,并且与工业4.0平台其他成员提供的产品方案通过“工业4.0自动化标记语言”进行互联互通互操作这就意味着机器设计期间,机械图、运动机构、气路图、电路图、行为描述、仿真等环节是可以自动化生成并运行的。

 

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费斯托(中国)产品业务单元经理 章文俊先生

图 源 :费斯托


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图 源:费斯托

 

值得一提的是,作为一家在气动行业有举足轻重地位的公司,费斯托深知不断下降的气动技术门槛以及日益加剧的基础气动元件市场竞争使得“跨界技术融合”迫在眉睫。“单纯立足于气动技术本身的品牌和企业只能在红海市场中依靠价格优势生存。在工业4.0智能制造引领的大方向之下,一些拥有技术和资金优势的品牌也在不断加强气动技术与其它领域技术,比方说传感器、通讯、自动控制、新型材料、人工智能的融合,在市场竞争中体现出与众不同的差异化优势。”章文俊讲道,“费斯托Festo气动技术的突出优势在于将传统气动技术与新兴数字化技术的完美融合,发展出了数字化气动控制技术,并发布了世界首创的完全符合工业4.0标准的数字控制终端Festo Motion Terminal VTEM,值得大家重点关注。

 

// 数字化气动控制技术的领跑者 //

 

费斯托早在1989年就在世界上首创了气动阀岛技术方案,成功实现了气动控制系统的模块化、智能化、多功能化、集成化、网络化。顺应工业4.0数字化转型升级发展趋势,费斯托于2017年又在全球首创了数字化气动技术智能终端方案,命名为VTEM数字控制终端,满足了电子、汽车、机床、食品包装、过程处理、生命科学等不同行业的智能制造需求。

 

气动技术面临的最大挑战来自于压缩空气本身的特性:由于气体存在可压缩性,这使得传统气动系统中执行器的动作控制(位置、速度、力,等)总是无法媲美电驱动解决方案。但电驱动的硬件成本以及维护难度让一些用户望而却步。相比传统经典气动控制方案,VTEM方案能够实现更柔性的气动运动控制,更低的企业TCO总拥有成本,更智能的气动数字化方案,创造智能制造的巨大价值。除机床行业之外,VTEM数字控制终端在很多工业领域都取得了突破性进展,例如轮胎成型机、自动化包装机械、玻璃研磨与热弯设备等等。章文俊告诉记者,近期费斯托的工作重点是将VTEM的流量范围以及APP功能进行进一步拓展,以满足更多行业客户更多应用场景的需求(譬如为电子行业开发小尺寸、低流量的阀片,增加运动定位APP以满足客户多点定位需求)。

 

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图  源:费斯托

 

// 工业5G应用落地的“最后一米” //

 

费斯托产品线的强大不仅是因为融合了先进的自动化控制系统技术、工业以太网技术等,同时还因为顺应了市场变化,与前沿技术协同发展,例如5G通讯。

 

据悉,费斯托的气动与电气自动化产品与软件等方案 (例如IO-Link控制器与设备、CPX-AP-I远程I/O系统、MSE6系列能效模块、VTEM数字控制终端、CPX-IOT物联网网关等等)都具备了数字化接口,能够灵活接入 “5G﹢工业互联网”的十大典型应用场景(包括协同研发设计、远程设备操控、设备协同作业、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场监测)。“我们的产品方案能满足各种工业物联网协议与现场数据深度互联/互通/互动的需要,是让工业5G应用真正落地的‘最后一米’。”章文俊表示。

 

// 数字化与信息模型——工业互联网的巨大盲区 //

 

“目前工业互联网大部分是在解决数据连接问题,而在数字化与信息模型方面的盲区还是很大。”提及工业互联网发展的成熟度,章文俊如是说。在他看来,企业真正实现数字化技术在工业互联网的全面落地实施还面临以下突出挑战:

 

1)大量相对传统的技术/产品/机器设备/元器件/组件等物理实体尚不具备最基本的对外部数据互联互通功能与通讯网络接口,或者所采用的工业通讯技术过于陈旧需要追加投资进行升级,各个网络层级与不同协议之间设置与转换要求过多,相互之间没有彻底互联互通,导致IT与OT无法彻底融合,远远无法实现CPS数字孪生的构想

 

2)大量相对传统的技术/产品/机器设备/元器件/组件等物理实体尚不具备基于大量内置传感器数据的自感知自适应能力,并且尚不具备可以灵活变化功能的产品结构(例如用户希望通过工业软件App快速改变智能硬件工作形态,而不希望如以前那样改变物理实体浪费时间)以适应大规模快速柔性生产定制化需求,这意味着我们需要大批彻底创新设计的真正数字化元件/组件/设备,才有可能实现工业互联网从底层到云端的彻底数字化。

 

3)大量相对传统的技术/产品/机器设备/元器件/组件等物理实体尚不具备统一标准的信息模型,无法形成完整体系的数字孪生去构建AAS资产管理壳运行体系,导致工业4.0数字化转型不够全面彻底,成熟度始终处于较低的水平。

 

“费斯托也正在继续加大研发投入,持续优化和创新产品和解决方案,满足不同行业客户的智能制造需求,真正实现在工业4.0时代解放人类生产力。”章文俊总结道。



• The End •

 


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