六.    預(yù)測性維護

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機加工車間的如來神鏡

在過去，生產(chǎn)工廠必須先出現(xiàn)問題才能進行修復(fù)。而今天的智能系統(tǒng)，需要在出現(xiàn)問題之前就被識別出來。預(yù)測性維護可以節(jié)省大量成本，并為新的商業(yè)模式開辟道路。

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提前維護全速前進

在機器發(fā)生故障之前修復(fù)機器 - 這就是預(yù)測性維護所能做到的。

近年來，預(yù)測性維護的主題變得越來越重要，與工業(yè)4.0，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的主題密不可分。技術(shù)制造商正在配備機器和傳感器，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控軟件。

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停機前進行維修

多年來，許多制造商通過售后服務(wù)獲得的收入超過了他們機器的銷售額。但與過去不同的是，預(yù)測性維護工具這種方法基于服務(wù)和維護，這本身并沒有很好的新穎性。因為定期或零星的維護有一個根本的缺點：用戶都以不同的方式使用他們的機器，這使得預(yù)測問題變得困難。預(yù)測性維護可以永久監(jiān)控機器內(nèi)部的組件，例如測量振動，溫度或濕度的傳感器。專業(yè)維護軟件收集數(shù)據(jù)，評估數(shù)據(jù)并識別出可以導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉的組件，并且可以在實際發(fā)生損壞之前進行更換。

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預(yù)測性維護帶來了巨大的成本節(jié)約

這項技術(shù)可以限制停機時間，節(jié)省能源并降低維護成本。潛在的節(jié)省是巨大的。美國鐵路公司表示每年因為預(yù)測性維護至少節(jié)省了10億美元。而現(xiàn)在，預(yù)測性維護不僅僅適用于大型機器和系統(tǒng)。軟件和傳感器效率也提高了很多。德國鐵路公司在預(yù)測性維護領(lǐng)域也推出自己的創(chuàng)新項目。

因為機器維護正在進入一個新時代的過程中。未來的技術(shù)人員將在缺陷變得明顯并導(dǎo)致停機之前采取行動，而不會造成昂貴的停機。在最好的情況下，從智能機器的事實中預(yù)測性維護分析可以更準(zhǔn)確地了解其設(shè)施：操作錯誤或錯誤設(shè)置在這種情況下成為過去，可以快速識別和糾正。最好的情況下，可預(yù)測性維護可以不光計算機器本身，甚至可以根據(jù)訂單頻率，材料質(zhì)量，天氣等因素進行判斷。

因此，預(yù)測性維護逐漸變成可預(yù)測性生產(chǎn) - 生產(chǎn)單元就成為了名副其實的智能工廠。

圖：軟管也可聯(lián)網(wǎng)了

位于蓋爾森基興的Masterflex集團有一個配備數(shù)字接口的新軟管系統(tǒng)。客戶可以使用應(yīng)用程序調(diào)用塑料軟管上的數(shù)據(jù)，這種生命周期跟蹤功能可用于預(yù)測故障，使機器操作員或維護團隊能夠采取預(yù)防措施。而且，它會顯著減少了軟管連接的機器的停機時間。

七.    平臺經(jīng)濟學(xué)

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平臺經(jīng)濟學(xué)：數(shù)字革命的核心

是什么讓Google，Apple，F(xiàn)acebook和亞馬遜等平臺公司如此成功？制造公司是否可以從中借鑒？可以說，平臺經(jīng)濟學(xué)重新定義了B2C市場，并帶來了驚人的增長數(shù)字。

那么，它是否適合B2B的市場呢？

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制造業(yè)的平臺經(jīng)濟學(xué)

對于許多人來說，制造業(yè)的數(shù)字化是工業(yè)4.0的代名詞，這意味著向智能生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。同時，它也意味著市場結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，也就是商業(yè)模式的變化。

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制造商平臺的潛力

先行一步的制造商平臺，可以利用完整的基礎(chǔ)設(shè)施，建立了有效的開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)。憑借全面的工業(yè)4.0數(shù)字平臺。基于瀏覽器或者APP的解決方案，可以透明地管理機器、物流。而集成的應(yīng)用程序商店，則使客戶能夠使用各種大大小小的專業(yè)解決方案。

這種開放式云平臺旨在成為物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的核心組件，并通過分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)來改進工廠。而且，可以作為應(yīng)用和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。西門子MindSphere和第三方提供的服務(wù)，如預(yù)測性維護、能源數(shù)據(jù)管理和資源優(yōu)化，以及基于平臺的AI應(yīng)用，正在為數(shù)字服務(wù)，提供更多嶄新的機會。

Fanuc 早在2016年既已公開發(fā)布的、與思科、羅克韋爾自動化等多家公司共同研發(fā)的FANUC Intelligent Edge Link and Drive（FIELD）system工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，能夠有效連接生產(chǎn)現(xiàn)場諸如機器人、機床及其他各類設(shè)備，在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)之上通過分析實現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化。而FANUC遍布于全世界工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)控系統(tǒng)與工業(yè)機器人，使其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擁有天然土壤。

圖：海爾COSMOPlat平臺

海爾在現(xiàn)場展示了全球首創(chuàng)5G大規(guī)模定制化驗證示范線，可以了解5G無線技術(shù)在“虛實融合、視頻監(jiān)控、AGV智慧物流”等節(jié)點應(yīng)用，也可以感受COSMOPlat在房車、建陶等行業(yè)生態(tài)的一些創(chuàng)新實踐成果。

八.    數(shù)字孿生

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終身的聯(lián)系

想想看，一個物理實體和數(shù)字孿生，可以隨時交換數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)則不斷被傳感器捕獲。這樣，公司可以在開發(fā)階段就可能檢測到故障，而且可以機器發(fā)貨之后繼續(xù)監(jiān)控機器的表現(xiàn)。

數(shù)字孿生伴隨著從初始概念化和設(shè)計過程，到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最后的物理產(chǎn)品和服務(wù)。這個過程可以建立起終身的聯(lián)系，它使得更高的質(zhì)量和更低的生產(chǎn)成本，成為可能。

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代替原型機

再也不用制造昂貴的原型機。數(shù)字孿生被用于優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計并確保無誤操作，物理機器所有屬性和功能，都“分配”了高精度的三維模型。這是識別機器的組件和功能，實現(xiàn)虛擬機器與真實機器保持相同動力學(xué)性能的重要一步。

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不斷交換數(shù)據(jù)

真正的機器配備了傳感器，可以不斷地將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到虛擬的數(shù)字孿生。需求管理系統(tǒng)可以作為數(shù)字要求庫。數(shù)字孿生之間可以保持相互聯(lián)系，無論是在制品還是已售品，收集傳入的數(shù)據(jù)并將其與創(chuàng)建產(chǎn)品的規(guī)范進行比較。

如果檢測到問題，那么工程師可以直接在數(shù)字孿生上直接測試潛在的解決方案，然后再更新真實機器以盡快解決問題。

B&R推出了 ACOPOStrak 的人機協(xié)作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)長定子高速傳輸系統(tǒng)與人機協(xié)作機器人結(jié)合應(yīng)用。可以在生產(chǎn)不停頓的情況下，完成更換工裝夾具等。這是新一代人機交互柔性生產(chǎn)線，而該系統(tǒng)的數(shù)字孿生，則實時進行虛擬仿真。

圖：長定子高速傳輸系統(tǒng)與數(shù)字孿生

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數(shù)字孿生的IT安全性

數(shù)字工業(yè)系統(tǒng)是惡意軟件的樂園。“工業(yè)安全”不僅通過報警系統(tǒng)和訪問代碼專注于設(shè)備的物理安全，還用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的防火墻和外部電子接口的防火墻。西門子和Genua提供了在各個層面部署的解決方案，不僅可以確保系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全，還可以確保系統(tǒng)的完整性。

九.    5G

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工業(yè)5G

LTE技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟了，5G的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該在所有層面都完全超越LTE技術(shù)，這為工業(yè)的進步提供了新的可能性。

新5G通信標(biāo)準(zhǔn)，開辟了工業(yè)連接與應(yīng)用的新紀(jì)元，西門子深知5G對于未來制造的重要性，當(dāng)前正以5G-ACIA的成員的身份，與ICT技術(shù)領(lǐng)域世界領(lǐng)先企業(yè)共同探索合作，引領(lǐng)行業(yè)未來。

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更大，更快，更多

德國超過30％的家庭，還達不到每秒50 MB的連接速度。那些需要高速連接的人，正在依賴于高速LTE無線標(biāo)準(zhǔn)，支持高達150 MB /秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。而5G的性能水平遠遠超過其4G和LTE前輩。這一新標(biāo)準(zhǔn)可以實現(xiàn)100倍的數(shù)據(jù)速率實現(xiàn)1000倍的內(nèi)容傳輸，而每個傳輸字節(jié)的能耗僅為LTE的千分之一。

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5G連接智能工廠

傳感器、數(shù)字孿生和協(xié)作機器人之間不斷的“交談”，將會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。通信機器的網(wǎng)絡(luò)利用率將大大提高。在機器人和機器控制的智能工廠中，緩慢的數(shù)據(jù)連接可能是致命的。在這里，5G不僅僅是一個遙遠的愿望，而是迫切需要進程運作的條件。

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對數(shù)據(jù)價值的渴望需要5G

未來的許多應(yīng)用將具有更高的數(shù)據(jù)要求，例如具有超高清質(zhì)量的多個參與者的視頻會議，或具有復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用。想想在全球另一側(cè)控制的生產(chǎn)機器人，或者通過高速連接共享有關(guān)路線信息的自動駕駛汽車。

圖：華為深耕工業(yè)方案

華為給自己的定位是新一代ICT技術(shù)的領(lǐng)軍者。展臺之上，工業(yè)5G、邊緣計算、OPC UA TSN測試臺，幾乎清一色工業(yè)解決方案，而Smart Factory這幾個字，甚至比公司logo還要大。

這次工博會還設(shè)立的5G館，呈現(xiàn)了不同公司的5G工業(yè)應(yīng)用。看上去，工業(yè)行業(yè)比往常會更早參與5G的應(yīng)用之中。在二月份的巴塞羅那已經(jīng)看到圍繞5G的非消費者應(yīng)用和概念研究。德國電信已經(jīng)在歐司朗開設(shè)了第一個試點客戶。位于慕尼黑生產(chǎn)基地目前仍在使用LTE，但很快將轉(zhuǎn)換為5G，包括各種傳感器和生產(chǎn)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)以及自動運輸機器人的控制。