工業互聯網與智能制造推動下的自動化技術發展探究

張培森

摘 要：科學技術的不斷進步，推動自動化技術朝著成熟的方向發展，自動化技術的應用程度不斷提升，為工業互聯網和智能制造的發展提供了巨大的支持。文章通過對自動化技術進行基本概述，分析了在工業互聯網和智能制造中的自動化技術的分類及特點，預判了自動化技術的發展趨勢，希望能夠為以后的研究提供借鑒。

關鍵詞：工業互聯網;智能制造;自動化技術

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）07-069-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.034

科學技術是社會發展的重要推動力，是推動我國現代化建設的重要力量，對于提升人們的生活水平和生活質量具有重要作用。隨著互聯網技術的不斷發展，自動化技術的應用程度不斷提升，在工業生產過程中應用自動化技術，不僅提升了工業產品的生產質量和生產效率，而且加快了傳統工業向現代化工業模式的轉型升級，促進了工業互聯網和智能制造的融合，在很大程度上提升了我國工業生產水平和經濟發展。

1 自動化技術概述

1.1 自動化技術的概念

自動化技術是一種應用范圍極廣、綜合性較強的技術，它與自動控制、電子學、計算機技術、系統工程、信息論、控制論等都有緊密聯系，且受計算機技術影響最大。

從自動化技術的發展前景來看，主要有以下幾個方向：

機電一體化。機電一體化系統從結構上包括執行機構、傳動系統、動力源、傳感器、微機等部分，使包裝機械得到了優化和升級，傳感器、微電子、微機、機械等多種先進的科學技術融為一體，取代了原來繁雜和不合理的部分，使包裝機械在控制、制造和設計等方面都產生了較大的發展和變化，推動了包裝機械的發展。

機械功能多元化。隨著科技的發展，工業產品正在朝著多元化和精致化的方向發展，在經濟社會的發展推動下，只有具備多種切換功能和彈性化、多元化的包裝機種才能滿足市場發展需求。

結構設計模組化、標準化。在基于對原有機型進行模組化設計的基礎上，能夠使新機型在短時間內得到轉換。

控制智能化。包裝機械廠多采用PLC控制器，但是它沒有電腦的功能強大，而從包裝機械的發展趨勢來看，必須要具備操作簡單、功能多樣化的條件，由于電腦具有智能化的特點因此將成為包裝控制器的發展新方向。

高精度的結構運動。包裝機械的性能受到結構運動和結構設計的影響很大，它需要通過PLC動力負載控制、NC編碼器及數字控制、馬達等高精度控制器來完成，并促進產品延伸，朝著高科技的方向進行發展[1]。包裝行業應用的范圍特別多，與國民經濟具有密切的聯系，尤其是飲料或食品等制造業。因此，應該努力研發新技術，推動包裝行業走上自動化發展道路。

1.2 自動化技術的分類和特點

隨著工業互聯網的發展，自動化技術得到了一定的發展，基于工業互聯網和智能制造的基礎上對自動化技術進行分類，可以分為自動化傳感系統、自動化快速成型、自動化精密特殊加工、制造系統自動化等，其特點是智能、高效、經濟、安全。

利用計算機的優勢，對設備構造、產品運行和裝置生產等進行自動化控制，使制造業能夠通過對相關技術參數進行控制來完成整個制造生產過程，并在生產過程中完成自動保護、自動信息處理、自動報警的動作。自動化儀器為制造設備的安全運行提供了保障，提升了機械性能，降低了人力消耗，提升了工作效率，減少了成本投入。例如，制造系統自動化中的單機自動化、數控機床加工以及計算機智能化的精密加工技術。以上自動化設置和技術所具有的特性能夠形成三維實體，利用三維空間來實現成型技術。實體制造業可以利用三維固體疊加法，快速實現技術成型。而柔性制造采用數控機床的自動化生產系統能夠實現自動化生產目標，通過對零件進行調整實現不同工序的加工目標，成為當前制造業中最具代表性的自動化技術之一。

1.3 自動化技術的局限性

與歐美國家相比，我國的自動化技術起步較晚，發展較慢，一些技術還不成熟。智能機器人與人類存在本質差別，不具備獨立思考意識和能力，因此，在工作中不可能完全取代人類。自動化技術是一種先進的科學技術，具有很強的專業性，需要工作人員具備專業知識和能力，這為工作人員提出了更高的要求。

雖然我國已經進入了互聯網時代，但是還有一些落后地區互聯網技術的應用并不充分，網絡信息較為滯后，導致信息傳輸不通暢，在各行各業之間不能得到有效銜接，使得工業互聯網的覆蓋范圍受到限制，從而影響自動化技術的發展。

2 推動自動化技術發展的有效方案

首先，要充分認識自動化技術的重要性，加大對自動化技術的重視和關注，培養更多高素質人才，增強自主創新能力，提升我國的科學技術發展水平，縮小與歐美發達國家之間的差距，在技術不斷提升的基礎上推動社會經濟發展，社會經濟的發展又會提升人們的生活水平。另外，要提升互聯網技術的普及和應用程度，不斷擴寬工業互聯網的覆蓋范圍，加強各行業間的有效連接，促進自動化技術的健康發展。

其次，改進工業信息物理系統（CPS）。在工業互聯網和智能制造協同發展的背景下，對CPS系統進行鞏固，不斷擴大其使用范圍，滿足企業發展需求。同時，要及時解決和改進系統中存在的問題和漏洞，確保企業在應用此系統時更加安全、可靠、精準、高效。

最后，使工業互聯網和智能制造更加融合。為了使自動化技術得到更好的發展，要對城市智慧系統、智能手臂技術、3D打印技術等新興技術進行充分的開發和利用，加快工業互聯網與智能制造的融合，為自動化技術的發展奠定良好基礎，并為其發展創造更多的可能性。

3 自動化技術的發展趨勢

工業互聯網和智能制造與自動化技術具有密切聯系，自動化技術能夠為工業互聯網和智能制造的發展提供支持，而工業互聯網和智能制造也能推動自動化技術的發展，三者相互作用、共同發展[2]。

在未來發展中，互聯網企業需要面對更加復雜的互聯關系，要對IT系統和OT系統進行革新，將設計能力、用戶服務、商業能力等連接到一起，形成復雜的網絡系統，對物聯網、互聯網和工業控制網絡等技術實現全面覆蓋，促進機械設備實現IP互聯，擴大制造系統范圍，實現數據交互協同，促進深層次的發展。

3.1 實現工業生產的信息采集

工業在太網協議的支持作用下，通過對現場IP地址進行分配，能夠實現IP流量和控制信息的共享傳輸，以扁平化管理的方式，減少數據信息傳遞層次，實現工業數據和IT系統的快速傳遞。要把控制級、車間級和傳統現場等復雜分層采用扁平化網絡控制，應用多種無線技術來實現信息的收集、整理和傳輸，不留任何信息死角。另外，應用無線技術還能排除電磁信道造成的干擾，增強穩定性和安全性。

3.2 通過5G技術構建物聯網應用場景

為了使工業領域實現可靠性高、安全性好、大連接、低能耗的建設，滿足柔性生產條件，可以通過動態調整網絡資源、靈活組網，實現生產過程和生產設備的控制及靈活組織[3]。根據制造環節的需求，增強機器、工具及設備的互聯，在動態調整網絡資源時，可以通過定制化的生產規模對資源組織進行管控。工業生產可以采用SDN新型網絡技術、軟件定義網絡，滿足智能生產線敏捷部署和自組織的需求。

3.3 互聯網技術與OT系統融合

為了借助網絡技術對生產過程進行維護和調整，要利用互聯網連接實現OT系統的控制。例如，有的企業建立了i5平臺，通過該平臺可以實現對不同區域的機床的遠程控制，并實現更高要求的同步控制。工廠要定制企業獨有的網絡平面，為帶寬和服務質量提供定制化服務，并為企業提供單獨的開放性的網絡可編程系統和鏈路資源VPN，使工業企業通過智能化的信息采集和聯網，構建新產品服務模式。通過工業互聯網數據分析平臺擴大產品的服務范圍，增加產品監測和預測性維護等內容，逐步擴大工業生產價值鏈。

4 結語

隨著科學技術的進步，自動化技術已經成為推動行業發展的關鍵性技術，對于社會經濟的發展具有重要的保障作用。尤其是在工業互聯網和智能制造的推動下，更是加快了自動化技術的發展。但是，自動化技術和智能制造的有效應用具有一定的復雜性，在工業互聯網和智能制造的推動下，我國采用產業聯盟和規模應用的方式，促進了研究機構和工業企業的融合，加快了技術的研發和部署、自主知識產權的工業控制，逐漸向新興技術領域發展，并建立工業互聯網創新平臺，構建自動化技術框架、工業大數據、工業云平臺，完善智能化制造業的發展模式，實現工業轉型和創新。

參考文獻

[1] 蔡志容.智能制造時代機械設計制造及其自動化技術研究[J].內燃機與配件，2019（22）：195-196.

[2] 何威.智能制造技術在工業自動化中的應用研究[J].建筑工程技術與設計，2019（30）：3485.

[3] 郭慧，贠曉哲.工業互聯網推動下制造業的轉型升級[J].物聯網技術，2018，8（2）：112-114.