在西门子,高级产品营销经理Craig Nelson就数据收集、人工智能及一系列数字技术在推动运动控制系统性能优化方面的核心作用进行了深入阐述。他指出,随着技术的不断进步,运动控制组件与系统正经历着显著的变革,旨在实现性能与效率的双重飞跃。在这一过程中,数字化技术扮演了至关重要的角色,它不仅极大地拓宽了数据收集的范围与深度,还通过高级分析手段,为系统状态的精准监测提供了前所未有的可能。

在接受Power&Motion杂志的专访时,Nelson先生进一步探讨了数字化趋势以及其他前沿科技如何塑造着当前及未来运动控制设计的蓝图。他强调,人工智能(AI)的融入正逐步简化系统设置流程,使系统能够自动学习、优化并适应各种复杂工况,从而显著提升运动控制的智能化水平和整体效率。这一变革不仅加速了运动控制技术的迭代升级,也为工业制造、自动化生产等领域带来了前所未有的发展机遇。

西门子对运动控制的定义涵盖了极其广泛的范畴,它不仅触及了日常生活中常见的运动物体,如风扇、泵、滚筒、传送带以及起重机等基础工业设备,还深入到了高性能伺服应用、精密机器人操作以及高速生产线的核心控制领域。在西门子看来,运动控制是一门综合性的技术,旨在通过精确、高效的方式管理和驱动各类机械设备,实现复杂的运动模式和自动化生产流程。

谈及运动控制器时,西门子则更为聚焦于具体的硬件与软件解决方案,特别是PLC(可编程逻辑控制器)这一关键组件。PLC作为运动控制系统中的核心大脑,不仅具备强大的定位功能,还能在多个轴之间实现精细的协调运动控制。这种能力对于诸如复杂运动模式的应用或CNC(计算机数控)系统来说至关重要,它们要求极高的精度和灵活性,以应对现代制造业中的多样化挑战。

在当前的运动控制设计领域,一系列新兴技术与趋势正深刻改变着行业的面貌。首先,功能安全性的持续演进是不可忽视的重要力量。它不仅在提升生产车间的生产力、效率方面发挥着关键作用,更是安全性的核心保障。西门子坚信,功能安全性的不断优化是运动控制领域最具成本效益的投资之一,它确保了生产过程的稳定性和可靠性,为企业的长远发展奠定了坚实基础。

与此同时,安全性作为运动控制领域的新生力量,正逐步成为设计考虑的核心要素。通过引入如UMAC(用户管理和访问控制)等先进功能,我们能够精确控制谁有权访问系统以及他们可以执行哪些操作,从而有效保障数据完整性和系统安全。这种对安全性的高度重视,与网络安全防护的加强相辅相成,共同构建了多层次的防御体系,确保运动控制系统免受未经授权的访问和篡改。

此外,数字化趋势的迅猛发展对运动控制设计产生了深远影响。作为制造业的热点话题,数字化不仅涵盖了数字传动系统、实时模拟等前沿技术,还涉及人工智能(AI)、状态监测系统(CMS)等多个新兴领域。这些技术的应用,使得运动控制系统能够实时收集并分析数据,优化性能,预测故障,并将关键信息传回边缘计算和云端平台。这种信息流的畅通无阻,极大地提升了运动控制的智能化水平和响应速度,为企业的数字化转型提供了强大动力。

尤为值得一提的是,数字化还推动了运动控制在数字孪生生命周期中的核心地位。通过构建与实际生产环境高度一致的虚拟模型,企业可以在不中断生产的情况下进行模拟测试和优化调整,从而显著提高产品设计和生产过程的效率与质量。这一变革不仅加速了新产品的上市速度,还为企业带来了前所未有的竞争优势。

数字孪生,这一在元宇宙背景下尤其引人注目的概念,尤其适用于生产设施或复杂机械系统的模拟与优化,它贯穿了一个全面而精细的生命周期。这个周期始于设计阶段,此时数字孪生作为设计的“平行宇宙”,通过模拟技术验证设计决策的合理性,有效避免了“先建后改”的高昂成本和时间损耗。设计者可以自信地询问:“我的设计选择是否经得起模拟的考验,从而确保初次构建即成功?”

随着设计阶段的深化,数字孪生进入调试与优化阶段。在这一阶段,通过详尽的模拟和编程验证,确保系统在启动前已具备高效运行的潜力。更进一步,数字孪生能够持续收集实际运行中的数据,无论是边缘计算设备还是云端存储,都能实时分析这些数据,为系统性能的优化提供源源不断的洞察。

这种全生命周期的管理,不仅提升了系统的效率和生产力,还赋予了企业前所未有的灵活性。面对系统异常或性能下降,数字孪生能迅速通过状态监测识别问题所在,避免小问题累积成导致计划外停机的重大故障。例如,当一个轴承开始磨损却未被及时发现时,数字孪生能立即预警,防止能源浪费和生产中断,从而保护企业的利润不受影响。

西门子在助力客户实施运动控制系统时,深刻认识到一个关键挑战在于技术快速迭代背景下,客户在适应和应用新技术时面临的技能差距。为了有效应对这一挑战,西门子采取了一系列创新策略,其中人工智能(AI)的集成应用尤为突出,尽管目前仍处于发展的初级阶段,但已展现出巨大潜力。

西门子通过提供一系列预配置的解决方案来简化客户的采纳过程,这些方案不仅易于部署,还内置了设置向导,极大地降低了技术门槛。更重要的是,西门子正积极探索人工智能在运动控制领域的深度应用,旨在从选择、编程到维护的各个环节中提供智能化支持。

具体而言,西门子已经开始利用AI技术来自动化和优化运动控制解决方案的多个方面。例如,在Automate展会上,西门子展示了AI如何辅助生成PLC(可编程逻辑控制器)代码。这一创新实践令人瞩目,因为它展示了AI不仅能够理解复杂的控制逻辑,还能根据用户设定的需求自动生成并测试代码,极大地节省了开发时间和资源。想象一下,当客户需要为E-stop(紧急停止)按钮或配备双故障安全输出的VFD(变频驱动器)添加逻辑时,AI能够迅速生成准确的代码并进行初步测试,这无疑是一个巨大的飞跃。

此外,西门子还致力于将AI应用于故障预测与维护领域,通过分析设备运行数据,提前识别潜在问题,实现预防性维护,从而减少停机时间和维护成本。这些AI驱动的解决方案不仅提高了运动控制系统的效率和可靠性,还为客户带来了更加智能化、便捷化的操作体验。

展望未来几年,运动控制技术和系统的发展将呈现出显著的增长与变革趋势。首先,从性能层面来看,所有运动控制产品都将实现显著的性能提升,这意味着它们将能够更高效地驱动更多轴的运动,同时运行速度也将达到前所未有的水平。这种性能的提升不仅将提升生产效率和灵活性,还将为更复杂的自动化任务提供坚实的基础。

更为重要的是,随着技术的不断进步,机器和设备的自动化程度将进一步提升。在这个过程中,人工智能(AI)将扮演至关重要的角色。AI的集成应用将使运动控制系统具备更强的自适应性、预测性和优化能力,从而实现更高效、更精准的自动化控制。通过AI算法的分析与决策,运动控制系统将能够实时调整参数、优化运动轨迹、预测潜在故障,并自主执行维护任务,从而大幅提升生产效率和系统可靠性。

此外,我们还将见证更多新型自动化单元的涌现和普及。近年来,自动导引车(AGV)和自主移动机器人(AMR)等移动单元已经在生产领域得到了广泛应用,它们为生产线带来了更高的灵活性和效率。展望未来五年,这种趋势将持续加速,不仅AGV和AMR等自动化单元将更加普及和完善,我们还将看到更多创新型的自动化单元被引入到生产线上,如人形机器人等。这些新型自动化单元将以其独特的优势和应用场景,为生产线的自动化升级和智能化转型提供有力支持。

在面对未来制造业的复杂挑战时,运动控制在大量移动装置中的应用与优化成为了我们深思熟虑的焦点。如何高效地整合运动控制技术,以确保这些移动装置(如AGV、AMR乃至人形机器人)能够协同工作,是实现生产线智能化与自动化的关键。

数据,作为这一过程的核心驱动力,其收集与分析对于优化生产流程、提升生产力及实现预防性维护至关重要。通过深入分析运行数据,我们能够洞察生产线的每一个环节,精准识别潜在瓶颈与故障点,从而提前采取措施避免停机,保障生产的连续性与高效性。这种数据驱动的决策方式,不仅提高了生产效率,还有效降低了资源浪费,促进了企业的可持续发展。

进一步地,软件技术的飞速发展正在彻底改变生产车间的运作模式。从传统的模拟测试到全面的数据收集与分析,软件已成为连接设备、优化流程、驱动创新的关键工具。它不仅能够简化复杂的生产调度与资源配置,还能实现生产过程的实时监控与智能调整,确保生产活动始终保持在最优状态。因此,软件技术的不断创新与应用,将对未来生产车间的竞争力产生深远影响。

为了保持在这一领域的领先地位,我们必须密切关注软件技术的最新动态,不断探索其在运动控制、数据分析、预防性维护等方面的应用潜力。通过整合先进的软件工具与运动控制技术,我们将能够构建起更加灵活、高效、智能的生产体系,为制造业的转型升级注入新的活力与动力。

(恒立佳创是恒立集团在上海成立的一站式客户解决方案中心,旨在为客户提供恒立全球12个生产制造基地生产的液压元件、气动元件、导轨丝杆、密封件、电驱电控、精密铸件、无缝钢管、传动控制与系统集成等全系列产品的技术支持与销售服务。)