实现智慧工厂的三项热门技术

智慧工厂的发展，其实与工业自动化的趋势息息相关，根据经济部工业局统计，自动化设备、自动化产品与自动化规划服务业，2011年三者合计产值已达到8,650 亿元，显示在科技日新月异和产品制造复杂性的趋势下，如何有效的智慧化管理自动化设备，确实已经成为未来产业发展的重点之一。

但从自动化到智慧化，要走的路其实相当长，自动化多半可以让工业制造流程达到效率面的要求，但如果要随时因应市场需求、弹性调整产能、促进空间有效利用，以及有效降低生产成本等智慧面的需求，就不能光靠自动化技术就能解决。

无线感测器将是未来实现智慧工厂的重要利器。

智慧感测是基本构成要素

但如果要让制造流程有智慧判断的能力，仪器、仪表、感测器等控制系统的基本构成要素，仍是关注焦点。目前仪器仪表的智慧化，主要是以微处理器和人工智慧技术的发展与应用为主，包括运用神经网路、遗传演算法、进化计算、混沌控制等智慧技术，使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。

如专家控制系统(expert control system；ECS)就是一种而具有大量的专门知识与经验的程式系统。它运用人工智慧技术和电脑技术，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。

此外，模块控制器(FC-Fuzzy Controller)，也称模块逻辑控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)，也是智慧工厂相关技术的关注焦点。由于模块控制技术具有处理不确定性、不精确性和模块资讯的能力，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，也让模块控制在工业控制领域得到了广泛的应用。

控制系统网络化

随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多，透过云端架构部署控制系统，无疑已是当今最重要的趋势之一。

在工业自动化领域，随着应用和服务向云端运算转移，资料和运算位置的主要模式都已经被改变了，由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如随着嵌入式产品和许多工业自动化领域的典型IT元件，如制造执行系统(manufacturing execution systems；MES)以及生产计划系统(production planning systems；PPS)的智慧化，以及连线程度日渐提高，云端运算将可提供更完整的系统和服务，生产设备将不再是过去单一而独立的个体。但将孤立的嵌入式设备接入工厂制造流程，甚至是云端，其实具有高度的颠覆性，必定会对工厂制造流程产生重大的影响。一旦完成连线，一切的制造规则都可能会改变。

包括体系结构、控制方法以及人机协作方法等，都会因为控制系统网络化，而产生变化，如控制与通信的耦合、时间延迟、资讯调度方法、分散式控制方式与故障诊断等，都使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和演算法，都需要不断地创新。

此外，由于影像、语音信号等大资料量、高速率传输对网络频宽的要求，对控制系统网络化，更构成严厉的挑战。因为工业生产流程不容许一点点差错，网路传递的封包资讯不能有一点点漏失，而且网络上传递的资讯非常多样化，哪些资料应该先传(如设备故障讯息)，哪些资料可以晚点传(如电子邮件)，都要靠控制系统的智慧能力，进行适当的判断才能得以实现。

工业通信无线化

工业通信无线化也是当前智慧工厂探讨比较热烈的问题。根据专家分析，到2013年，全球工厂自动化中的无线通讯系统应用，将每年增加约40%。随着无线技术日益普及，各家供应商正在提供一系列软硬体技术，协助在产品中增加通信功能。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。

然而，在增加无线连网功能时，晶片及相关软体的选择极具挑战性，包括优化性能、功耗、成本和规模，都必须加以考虑，更重要的是，由于工厂需求不像消费市场一样的标准化，必须因应生产需求，有更多弹性的选择，最热门的技术未必是最好的通信标准和客户需要的技术。

此外，无线技术虽然在佈建便利性方面，对比有线显然有相当的优势，但无线技术目前的完善、可靠性、确定性与即时性、相容性等还有待加强。因此，工业无线技术的定位，目前仍应是传统有线技术的延伸，多数仪表以及自动化产品虽会嵌入无线传输的功能，但要捨弃有线技术，目前还言之过早。

转载自中国工控网（http://www.gongkong.com）