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今日主題 工業4.0、智慧城市與環保節能、車聯網、經營管理探討
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工業4.0與智慧工廠
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經營管理探討
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2017年1月6日 星期五
‧ 2017\01\06\3S Market Daily 智慧產業新聞
．工業互聯網聯盟公佈了工業物聯網安全性架構
Discover the power of the Industrial Internet of Things (IIoT)
2012年秋季，通用電氣提出了，關於產業設備與IT融合的工業物聯網概念。工業互聯網的目標是通過高功能設備、低成本傳感器、網際網路、大數據收集，及分析技術等的組合，大幅提高現有產業的效率，並創造新產業。
眾所周知，工業物聯網是一個全新的概念，是傳統工業自動化和工業資訊化融合，發展到一定階段的產物。
工業物聯網突破了傳統局域網的限制，將工廠生產、企業管理和市場行銷等環節，進行了強有力的結合，充分發揮企業中機器與人的內在潛能，從而提高生產效率。
總的來說，工業物聯網有以下四個特點：
一是全面感知。工業物聯網利用射頻辨識技術、微機電傳感器（MEMS）、二維碼等手段，隨時獲取產品從生產到銷售，到最終用戶使用，各個階段的資訊數據。傳統工業自動化系統資訊收集只侷限於生產品質檢宴階段，而企業資訊化系統，並不過分關注具體生產過程。
二是互聯傳輸。工業物聯網需利用專用網路，與網際網路相結合的方式，將物體資訊即時準確地傳遞出去。它對網路的依賴性更高，比傳統工業自動化、資訊化系統，都更強調數據交互。
三是智慧處理。工業物聯網綜合利用雲計算、雲儲存、模糊辨識、神經網路等智慧運算技術，對海量數據和資訊進行分析和處理，並結合大數據技術，深入挖掘數據價值。
四是自組織與自維護。一個完善的工業物聯網系統，具有自組織與自維護功能。每個節點為整個系統，提供自己處理獲得的資訊或決策數據，當某個節點失效或數據發生變化時，整個系統會自動根據邏輯關係，做出相應調整，整個系統是全方位互聯互通的。
近年來，全球掀起了以工業物聯網為代表的第四次工業革命，智慧工廠、智慧製造更是引起了人們的廣泛關注。不得不承認，工業物聯網向人們展示了，一幅美好的未來圖景。但是與此同時，工業物聯網技術，在資訊安全方面存在的各種隱憂，也逐步暴露出來。
對此，工業網路聯盟公佈了工業物聯網安全性架構，該架構是IIC去年公佈之IIoT參考架構的附屬，旨在推動一個過程，讓產業界對於如何保障IIoT系統安全達成共識。
IIC的目標是確保安全性，成為IIoT系統架構的基礎元素，而不只是簡單地綁在一起，並涵蓋包括終端裝置，以及系統組件之間鏈接的整個IIoT系統。
IIC的目標是確保安全性，成為IIoT系統架構的基礎元素，而不只是簡單地綁在一起，並涵蓋包括終端裝置，以及系統組件之間鏈接的整個IIoT系統。
IIC安全性工作小組主席HamedSoroush表示，「安全性架構由三個不同的角度來看IIoT的安全性。晶片製造商、設備開發商，以及終端使用者，都在IIoT安全性上面扮演重要角色，但往往在不瞭解彼此觀點的情況下行事」，因此，他認為該架構將有助於三方對話，此外也為IIoT安全性提供指南，以進行風險管理。
據悉，IIoT安全性架構目前是第一版，IIC預期該架構將隨著時間持續演進。Soroush表示，「我們已經討論到下一版本的需求，例如對關鍵點的更進一步闡述，不過具體根據，來自使用者的回饋，同時，技術、標準、法規，以及安全性威脅等領域，是持續變動的，那些改變也將會影響未來該架構的後續版本」。
．借力 3D 列印技術 施耐德電氣「未來工廠」設想或成真
Stratasys Objet500 Connex3 launch - World's First Color Multi-material 3D Printer
來源： 智能製造網
雖然不同的企業和個人，可能對「未來工廠」的樣子有不同的概念，但製造商對增材製造設備越來越多的採用，表明許多業內人士將數位製造，視為「未來工廠」這一願景不可或缺的一部分。
施耐德電氣是一家從事配電、自動化管理和能源管理的法國跨國企業。據瞭解，該公司已經將Stratasys的3D列印設備引入到自己的製造技術中，並認為這樣可以實現其，短期和長期的效率目標。
透過使用基於StratasysPolyJet，和FDM的3D列印解決方案，現在施耐德將使用3D列印來開發產品、原型，以及對各種應用進行工業化，這些應用包括注塑成型，和裝配線工裝。所有這些由施耐德的內部模型車間Openlab管理。
多年以來，施耐德一直在其格勒諾布爾工廠，使用Stratasys的3D列印設備來製造原型。現在，他們計劃增加對3D列印技術的使用。對他們而言，今年是異常繁忙的一年，有許多新產品要推出。
透過使用3D列印機，施耐德節省了高達90%的時間和金錢，並將繼續在接下來的12個月裡利用這一效率。
「今年（2016），施耐德將推出400個左右的新解決方案。」施耐德電氣GSC轉型工業化副總裁SylvainGire說，「因此，採用能幫助我們減少上市時間的技術是至關重要。」
「今年（2016），施耐德將推出400個左右的新解決方案。」施耐德電氣GSC轉型工業化副總裁SylvainGire說，「因此，採用能幫助我們減少上市時間的技術是至關重要。」
據Gire說，用3D列印機而不是透過傳統的鋁加工方法，來生產用於原型的注塑模具鑲件，將成本從1000歐元降到了100歐元。更令人興奮的是，之前長達兩個月的生產時間，也因為Stratasys3D列印設備的使用，而被縮短至一個星期。成本和時間上90%的節省使施耐德相信，未來工廠絕對與增材製造有關。
施耐德電氣機械設計與工程部門，也利用了增材製造技術。該部門負責裝配生產、控制，以及各種施耐德產品的調整工具，並採用3D列印技術，來生產原型夾具，這些原型夾具可被用來驗證工效，和最終裝配工具的功能性。
這些新原型的製造材料，混合了基於FDM的材料（包括熱塑性聚碳酸酯）和PolyJet材料（如高精度的數位ABS）。「我們正在越來越多地使用3D列印技術，來設計和驗證裝配線工具，因此節省了最終工具的生產時間。」部門經理YannSittarame說。
在過去，Sittarame的部門主要依賴數控機床，生產製造工具的原型至少需要三周的時間。現在，有了Stratasys的Connex多材料3D列印技術，該部門可以在短短一星期內製造出原型，減少了約70%的時間。令人興奮的是，Sittarame推測說3D列印機，可能很快也會被用來生產最終使用零件。
「3D列印技術改變了我們的工作方式。」他說，「展望未來，我們計劃3D列印最終工具。考慮到我們3D列印技術的準確性和持久性，這是完全可以實現的。」
「施耐德電氣對3D列印的創新性使用，以及將其作為他們未來工廠項目的重點策略，集中體現了他們在全球能源管理中的領導地位。」StratasysEMEA（歐洲、中東和非洲）總裁AndyMiddleton評論說，「通過與施耐德這樣的藍籌股公司合作，Stratasys能證明增材製造的策略性價值，也能幫助企業優化他們的供應鏈效率，使他們能更快地給市場帶來更好的產品。」
．讀完 100 頁的美國機器人路線圖，原來 150 位研究者最關心這六個方面
Henrik I. Christensen details findings of 2016 U.S. Robotics Roadmap
leiphone 作者：晴天
去年，全新版《美國機器人路線圖》發佈。這份由全美 150 多位研究者，共同完成的報告呼籲：國家應該在新技術的安全整合方面，制訂更好的政策框架，以保證我們每日生活的安全運轉。
事實上《美國機器人路線圖》的首份報告，早於 2009 年發佈，當時這份報告的發佈，直接促使歐巴馬政府後期啓動了《國家機器人計劃》。
2013 年，由 Christensen 帶領的研究者團隊，更新了文件內容，並在去年的總統大選之前，對路線圖進行了重審與修訂。
2013 年，由 Christensen 帶領的研究者團隊，更新了文件內容，並在去年的總統大選之前，對路線圖進行了重審與修訂。
在這份全新的報告中，專家們認為 STEM 領域的教育，應該從「娃娃抓起」、「全民學習」。除提倡加強人機交互領域的研究力度發展智慧機器，使人們能夠老有所依之外，專家們也呼籲，進行更靈活的機器人系統研究，以適應各領域中，日益增漲的客製化生產服務需求。
具體內容方面，這份 100 頁的文件，對機器人技術的廣泛應用場景做了綜述，其中包括有製造業、消費者服務業、醫療保健、無人駕駛汽車及其防護，其中的重要發現與建議，如下文所述。
無人駕駛汽車及其政策
圖片來源：nuTonomy
雖然無人駕駛汽車的進步程度，已遠遠超過專家們 2013 年時，在路線圖中的預測，但是這個領域仍然面臨重重障礙。
Christensen 說道：「重要的地方在於，我們得知道人類的平均無事故里程可達一億英里，但是要設計出具備相似性能的汽車，卻絕非易事。」
Christensen 說道：「重要的地方在於，我們得知道人類的平均無事故里程可達一億英里，但是要設計出具備相似性能的汽車，卻絕非易事。」
無人駕駛汽車得更像工業機器人那樣耐用，能夠在三年內完全自主行駛無需人為介入才行，他補充道。此外我們需要對無人駕駛汽車領域，使用過的方法和技術統一標準，「系統整合可能並沒有那麼引人注目，但卻不可或缺。」
最後，地方、州和聯邦機構需要制訂法律法規，確保無人車能夠同時，與有人駕駛汽車一起安全的在路上行駛。這些規定也應適用於無人機，如此一來無人機就能真正顛覆，我們在日常空運、環境監控，以及其他各方面的習慣，在自然災害與恐怖襲擊發生時，成為現場急救員的好幫手。
研究者們也要在無人機和機器人的集群控制方面，做出更多努力。「目前能夠操控複雜無人機的人數量尚少，以後就要變成一個人就可以控制一小群無人機，和其他一些自主機器人了。人與機器的交互，應當如同樂隊指揮，與演奏家之間的關係一樣」， Christensen 說，「演奏者本身需要足夠聰明，才能明白指揮者的意圖，並且將之表現出來。」
醫療保健與家庭陪伴機器人
一開發國家人口老齡化程度日漸提高，因此大量陪伴機器人，將會進入這一市場。以日本為例，其國內半數的人口年齡，都已超過 50 歲。「我們需要幫助這些老人，在家中正常生活，機器人可以幫助我們實現這一點。」
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| 圖片來源：Fraunhofer IPA |
想要實現這個目標，機器人就要對周圍環境，具備更好的辨識能力，可靠性要求也會更高。現有系統一般都有基礎導航模組，但是長期在少人，或無人介入的情況下，工作依然尚未實現。此外，家庭陪伴機器人還要能執行更為廣範任務。
易控性對於機器人產品來講也，是尤為重要，這樣一來產品才能被每個人接受。這就意味著以家庭護理機器人為例，機器人就需要一個簡單易用的操作介面了。機器人研究者們，還有很長的路要走。
製造業
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| 圖片來源：加州大學聖地亞哥分校 |
近年來，汽車一樣的產品客製化需求增量迅猛。例如，一輛高端汽車可有無數不同的配置選擇，從座位顏色到電子器件配置通通包含。
結果就是製造商的產品生產線，需要日益複雜的技術，來實現上述需求，這樣一來許多工廠就又轉回到了美國。在過去的 6 年中，美國製造業已經增加了九十萬工作崗位。「機器人的激增，並不一定意味著人類的失業。」
結果就是製造商的產品生產線，需要日益複雜的技術，來實現上述需求，這樣一來許多工廠就又轉回到了美國。在過去的 6 年中，美國製造業已經增加了九十萬工作崗位。「機器人的激增，並不一定意味著人類的失業。」
但是這種工業機器人系統的擴張，必須克服兩大障礙，路線圖中已經說明。研究者需要開發出，即使在少量或者未經訓練情況下，也能讓工人操作的用戶介面。換句話說，用戶介面得更像電子遊戲那樣容易上手。
此外，機器人操作技能也要大幅改進，最不濟也得與一個小孩子的靈活性相當。現在最高級的機器人，已具備一歲小孩相當的抓取能力。
工業網與物聯網
對於所有的應用而言，它們面臨的核心障礙，都在於機器人系統的複雜整合，這些機器人系統需要與操作人員，與合作者一同工作。
研究人員設想了一種環境，其中的實體系統透過智慧傳感器，和智慧晶片，在工業物聯網內無線連接。這就使機器人更容易在工作環境中導航，並且與人類一同工作。同時，保障這些系統的安全性也相當重要，這樣它們就不會受網路劫持，或網路攻擊的侵害。
亞馬遜在這一方面做得最好，他擁有 40％ 的IoT相關的開源應用程序接口或 API，在 Christensen 看來，這將創造一種全新的經濟現象。
教育
機器人系統將在未來幾年內，顯著改變家庭和工作的日常生活，大眾也因此需要接受一些訓練，以便與這些系統進行交互。接受訓練的人不分年齡大小 – 從幼稚園到高中以及大學之前的大專學院都應參與。
但大多數教育工作，需要集中在幼兒園至高中三年級。
Christense 認為太多的年輕人從高中退學，他們將被機器人和物聯網背景下新經濟所遺忘。
但大多數教育工作，需要集中在幼兒園至高中三年級。
Christense 認為太多的年輕人從高中退學，他們將被機器人和物聯網背景下新經濟所遺忘。
「我們需要教會人們怎樣使用機器人，」他表示，「我們需要意識到，我們現在為機器人系統設計的大多數接口，實際上並不好上手。」
共享機器人基礎設施
研究人員呼籲，在美國建立互通共享的機器人研究基礎設施。今後研究範圍將擴大很多，研究者將主要進行無人駕駛、醫療保健機器人、微型和奈米機器人、農業機器人、無人機和水下機器人的測試，每個預設點大約需要 300 萬美元，才能改造成功。
ps: 2016 年美國機器人路線圖，由國家科學基金會，加州大學聖地亞哥分校，俄勒岡州立大學和佐治亞理工學院部分贊助。