芬蘭阿爾托大學終身教授Valeriy Vyatkin:虛擬PLC使未來工廠靈活化成為可能

· 2019-11-04 13:42

Valeriy Vyatkin認為,中國在工業4.0的發展是很大的,有非常先進的技術,從0發展到現在已經走了非常遠了.

11月1-2日,由中國國際科技交流中心、深圳市科學技術協會、深圳產學研合作促進會聯合主辦的“2019大灣區機器人與人工智能大會”在深圳盛大舉辦,向世界傳遞超前新思維,為產業激發空前新動能。大會邀請了中央相關部門和粵港澳大灣區9+2城市群的相關領導及國內外知名科學家、院士、學者、行業領袖、金融機構代表、專業媒體人等約1000人參加此次盛會,實現跨界交流。并同期舉辦 “大灣區機器人與人工智能主題展覽”和“星晨計劃人才嘉年華”。

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Valeriy Vyatkin接受采訪

在“5G物聯網發展趨勢論壇”上,芬蘭阿爾托大學終身教授Valeriy Vyatkin發表了《虛擬PLC使未來工廠靈活化成為可能》的主題演講,并在會后接受了創客貓的采訪。

對于中國工業4.0、智能制造的發展現狀,Valeriy Vyatkin認為,中國在這方面的發展是很大的,有非常先進的技術,從0發展到現在已經走了非常遠了,但是現在還有很多工廠不夠完善,沒有那么智能化,因為中國是一個工業化很強的國家,所以現在這個時機是很重要的。

工業控制器在歷史的更迭中,其產品形態越來越豐富,美國研究機構ARC提出了PAC架構的控制器,這是一種噱頭還是未來趨勢?Valeriy Vyatkin表示,這是一個趨勢,PAC的占比在增加,由于PAC的方便性,以后會有更多的應用。而PAC跟PLC這兩者不會是一個替代另一個的狀態,而是可以同時存在,達到平衡。接下來十年這兩者的位置也會改變,他們會融合。并且他指出,軟件是最重要的,不管是PLC還是PAC,它們都只是載體,最重要的是承載的軟件會怎么發揮作用。

以下為Valeriy Vyatkin主題演講的實錄:

大家下午好,我來自北歐,在芬蘭阿爾托大學工作,我也是一個講座教授,下面我講一下關于5G和自動化的一些應用。其實我自己對這方面的領域了解比較多的主要是工業的自動化和智能制造。

首先我想看一下自動化的這個視頻,現在在瑞典我們對于未來的生產流程和制造流程是基于我們現在的定制化產品。這個例子當中是一個制鞋廠,它有70、80年的商業經驗了,新的計劃是加入新的商業投資者。通過這個方式開發出一個完全自動的生產工藝。首先我們知道一個鞋店通過一個自動化的掃描儀進行測量。你選擇你想要的類型,通過智能的終端進行選擇,如果在這個商店里面沒有適合你的鞋型你想下一個訂單的話,工廠就會進行這個設備的制造,而且這個成本和現在進行大規模生產的成本是一樣的。

我了解到了我們現在自動化的結構,也許是不足以能執行新的想法,所以新的生產線就被我們開發了,它可以根據不同的訂單進行生產。它的價值大家可以看到,從這一個生產線上看到不同的產品會有不同的流程,系統會根據不同的產品安排不同的生產線的流程的。對于生產商來講,可以確定他的生產線當中如果需要用到自動化的生產是在哪個位置,而且可以靈活地進行調整。

講到自動化,其實現在也有很多的自動化,首先我們會有生產線的自動化,物理位置上是相對規定的。首先我們可以看到在設備商金字塔這里,通過這種架構從下到上有這個傳感器設備,包括還有控制端以及企業端。但是對于未來企業的增長來說,這種模式可能是不足夠的。這也是其中一個在工業自動化的工作當中軟件的比例。

這個圖片是從德國的一家機械制造商當中得到的,這個里面我們可以看到德國的制造商,他們的設備已經輻射到全國。而且你可以看到它2020年的時候,設備的軟件配置是100%。所以我們會知道我們現在講自動化需要有更好的靈活性。因此在自動化的過程當中,我們不僅僅需要解決機械的自動化,還需要軟件來匹配。

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Valeriy Vyatkin發表主題演講

其實我們的研究員也在獲取一些解決方案的靈感,比如在候鳥群進行遷移的時候,未來我們的機器設備應該需要更加靈活去進行物理位置和物流位置上的移動,而且可以改變它的架構。所以所有的事情都會比現在自動化的系統更加智能,因此當我們的每一臺機器都這么的靈活和這么智能的時候,你會看到可以根據不同的需求讓我們的這些設備進行移動和調整,而且這些設備之間也可以相互互動。

現在的PLC也是可編輯的流程控制器,目前的PLC是一個非常大的硬件和軟件。但是在未來它可能會是一個非常小的設備,而且它是一個無線的PLC,可能就是一個小盒子,或者就是一個小得可以裝進你口袋的東西。這個是我們正在開發的場景,未來我們希望可以開發出納米級別的PLC。

所以為了實現PLC的效果我們可以看到這個架構會發生改變,這是虛擬的PLC的概念。我們知道慢慢PLC的出現會有越來越多的PLC的軟件會取代原先單一的PLC,我們會看到PLC的原件會分布到其他生產的組件當中以及相互的交互信息。所以也會通過這個軟件或者是云端去進行PLC的部署。

這里講的是軟件當中要實現自動化需要一個功能化語言。我們先看一下它的特點就是輕便性和可重復使用性以及可配置性和相互利用度,在這里如果看到我們的一些生產線,它都簡化成視頻當中的過程,我們會看到除了一個PLC之外,每一個控制組線里面都有傳感器和芯片。所以他們會在這個架構當中實現高度的自主,每一個原件和組件之間可以實現點對點的無線互動。

我們也做了一個試驗,我們會出一個靈活的裝配模式,我們會看到就這個生產組裝的模件就可以組裝不同模型的產品,通過這個小的組件可以生產不同的模型。所以我們會看到它在改變這個生產組件的時候,是可以通過點對點的芯片改變這些產品的配置。這里會有PLC去負責不同的產品配置和規格設置。

這里其實講的并不是5G了,但是如果5G都已經準備好了,我們可以更好的把點對點、端對端的芯片連接起來。現在我們講的是要實現這樣的一個解決方案,我們的軟件就會變得非常的復雜,這個復雜的軟件該怎么做?其中有一個概念就是說如果要把軟件設計成可以滿足這個功能和硬件相互連接,架構上應該是相似的。

比如說我們有三個實驗室,我們都會去開展一些基礎性的研究和基礎性的調查。然后我們在設計的階段把這些調查都融入我們的設計里面,加入我們把這一個組件它的移動作為一個任務,比如從A點到B點,我們應該怎么實現。然后就會有一個配方,就像這一臺機器他要同時生產兩個產品,這兩個產品分別由不同的配方和材料的組成。這里我們就有兩個運行的軟件的模塊對此進行編程。

這里我們就看到軟件層面的分層,最后我們就需要通過這個軟件來告訴這些分布在機器上的每一個芯片。它在進行這個產品生成的時候,他們需要遵守的一些原則和標準。在這里你就會看到我們有不同的硬件和軟件相連接,通過硬件和軟件的互動明白這個生產的過程當中應該怎么做。比如生產兩個不同的產品路線怎么設置,這個過程我們需要有一些開源的標準和各種各樣的工具。

這些工具它是可以攜帶的,而且這些工具是可以替換的。這一項研究也是進行了好幾年,最近我們也和市場上一些重要的公司溝通和進行這方面的合作。現在我們覺得像這種技術是可以實現工業4.0的。另外一個就是我們可以來建立一個模塊式的系統,特別是在開發過程自動化的論壇上,我們也提到了這個概念。

最近我們完成了一個項目,這個項目叫做Daedalus H2020,其實我們就是把控制和模擬的分布式平臺打造了一個數字化自動開發的生態系統。我們也希望能夠去解決不同行業的一些問題,比如說我應用這一些技術如何改變我們的IOT以及數字孿生還有我們可移動的設備。

我們希望可以開發出應用,并且可以在手機上進行操作。現在我們也是在研究如何應用我們的技術來實現工業4.0。而且我們覺得像這一個管理組件是不是可以成為整個系統中的一部分。在我們最終項目展示的過程當中,我們也是做了其中一個演示。這個演示當中,我們也顯示了如何在一個單一的項目當中可以去使用負責復雜的機器進行生產。

從這個簡單的系統開始,我們也做了一些試驗,這里我們可以看到機器的控制手以及我們的傳送系統。還有機器以及自動化的一些控制和操作,以及我們如何應用這些設備更好地和自動化的機器手進行溝通。我們是如何做OT和IT之間的區別?包括我們做的這一個案例,其實我們也在做一些研究。比如AI研究,一方面AI是一個重要的技術,也符合我們目前的一些發展規范。

總結一下,其實我自己對于我們的無線PLC的方式是非常樂觀的,尤其是搭載了人工智能和5G技術之后。謝謝!

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