電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用探討
摘要:電子信息工程技術(shù)通過將計算機技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域,提供有效的信息處理工具,隨著科學(xué)技術(shù)更新迭代,工業(yè)領(lǐng)域依賴電子技術(shù)的提升和創(chuàng)新,也進(jìn)入了快速發(fā)展的階段?;诖?,本文對電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行探討,從工業(yè)領(lǐng)域電子技術(shù)應(yīng)用的價值入手,對其在系統(tǒng)控制中、在內(nèi)部管理中、以及在工業(yè)生產(chǎn)與運營中的應(yīng)用進(jìn)行分析,并結(jié)合信息技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,對電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢與前景進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞:電子技術(shù);工業(yè);控制;智造
在信息經(jīng)濟時代下,電子信息技術(shù)不斷擴大新產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,通過打破其他產(chǎn)業(yè)的壁壘,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了各種商業(yè)模式。工業(yè)是或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一,我國的工業(yè)發(fā)展長期以來以依賴人力資源和機械化生產(chǎn)為主,取得了巨大成就。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,我國工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)也不斷發(fā)展,從“制造”步入“智造”的偉大進(jìn)程,科技創(chuàng)新成為興國之基。但是,就目前來說,我國工業(yè)長期處于價值鏈中低端,電子技術(shù)應(yīng)用規(guī)模不全,應(yīng)用程度較淺,工業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級進(jìn)入攻堅期。為了促進(jìn)人工智能、5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的應(yīng)用,我國制定了相關(guān)政策,將電子通信技術(shù)與工業(yè)制造融合,實現(xiàn)新一輪的科技革命,以實現(xiàn)工業(yè)競爭新優(yōu)勢。在此時代背景下,探討電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景,對于實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)代化和智能化發(fā)展,加速實現(xiàn)工業(yè)制造由大變強,具有深遠(yuǎn)且重要的意義。
一、電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用價值
?。ㄒ唬┨岣呱a(chǎn)效率
對于傳統(tǒng)的工業(yè)制造,基本上所有的處理環(huán)節(jié)都需要工人的現(xiàn)場操作或監(jiān)督。與人工生產(chǎn)相比,機器和其他硬件設(shè)備的電子部件和核心芯片可能需要24小時不間斷的工作。這導(dǎo)致傳統(tǒng)的以勞動力為導(dǎo)向的工業(yè)生產(chǎn)效率受到人工生產(chǎn)的約束。電子技術(shù)相對人工生產(chǎn)來說,則具有顯著優(yōu)勢。通過寫入程序的電子芯片和機械設(shè)備建立聯(lián)結(jié),對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制,滿足自動化生產(chǎn)的需要,根據(jù)生產(chǎn)的實際需要,進(jìn)行調(diào)整,達(dá)到對機械設(shè)備智能化控制。例如,電子節(jié)氣門控制系統(tǒng),能夠準(zhǔn)確控制節(jié)氣門開度,從而改善發(fā)動機功率,提高燃油經(jīng)濟性,減少廢棄排放。電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅能夠讓工業(yè)生產(chǎn)效率保持在穩(wěn)定的水平,減少手動操作的風(fēng)險,降低能源消耗。比如各種類型工業(yè)機械手的控制系統(tǒng),并且隨著技術(shù)的進(jìn)步還將有可能持續(xù)提高生產(chǎn)速度,保證產(chǎn)品質(zhì)量。一直以來,我國的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)囿于電子技術(shù)應(yīng)用前期投入較大的風(fēng)險,不愿意積極采用電子技術(shù),更愿意選擇低成本的人工生產(chǎn)方式。隨著人力成本增長,集約化發(fā)展的需要,計算機技術(shù)逐步實現(xiàn)自動化和智能化。利用電子技術(shù)全面優(yōu)化工業(yè)控制,提升生產(chǎn)效率,產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益,成為目前工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的熱點。
?。ǘ┨岣呒庸ぞ?/p>
生產(chǎn)和加工的準(zhǔn)確性是衡量工業(yè)企業(yè)實際生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志,也是現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展程度的重要指標(biāo)。機械加工控制精度僅僅依靠手工操作,依賴人工經(jīng)驗來判斷處理,不僅容易出現(xiàn)偏差,也無法達(dá)到較高要求。在這一方面,電子技術(shù)的應(yīng)用主要是以數(shù)控加工為代表。比如建立數(shù)控加工監(jiān)控系統(tǒng),實時檢測加工情況,并根據(jù)反饋進(jìn)行下一步的指令;充分考慮工件變形情況,制定控制編碼;采用故障診斷電子技術(shù),及時報警故障并快速處理;針對加工誤差計算補償參數(shù),采取積極有效的誤差補償?shù)鹊?。這些功能的實現(xiàn),都依賴于電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用。隨著科技與社會的共同發(fā)展,現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)精度已經(jīng)達(dá)到了納米水平,僅靠人工根本無法無法控制精度,更需要通過先進(jìn)的電子技術(shù),給出合適的加工控制方法,實現(xiàn)完美的精度管理,達(dá)到自動生產(chǎn)的目的。
二、電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用
?。ㄒ唬┰谙到y(tǒng)控制中的應(yīng)用
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,我國電子信息工程的通信技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備和系統(tǒng)之中。通過計算機軟件發(fā)出完成數(shù)據(jù)傳遞和信息共享,通過簡單的指示實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備和設(shè)施的高效操作。比如,機電控制中的PLC技術(shù)所形成的PLC控制系統(tǒng)是最為常見的工業(yè)控制裝置,集合微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等于一體,能夠完成數(shù)據(jù)的采集和處理,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可輸出的指令。同時,由現(xiàn)場設(shè)備、儀表和控制器所組成的集中控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)控制和操作的統(tǒng)一,使工業(yè)機械設(shè)備的功能向智能化方向發(fā)展,通過可變因素的控制,對整個大型生產(chǎn)過程進(jìn)行良好的把控。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,人工智能技術(shù)也日益成熟,不僅可以實現(xiàn)機器的靈活控制,還能夠大幅減少資源浪費,提高產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的效率和效率。
?。ǘ┰趦?nèi)部管理中的應(yīng)用
電子技術(shù)為工業(yè)類企業(yè)的內(nèi)部管理智能化發(fā)展奠定了技術(shù)層面的基礎(chǔ)。諸多工業(yè)企業(yè)利用電子技術(shù),建立管理系統(tǒng),來對企業(yè)進(jìn)行高效管理。比如,局域網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使工業(yè)生產(chǎn)中的所有設(shè)備建立聯(lián)系,通過特定的管理程序,企業(yè)工作人員能夠?qū)?nèi)部信息進(jìn)行管理。工業(yè)監(jiān)控中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過在機械設(shè)備上安裝傳感器等裝備,能夠?qū)υO(shè)備故障信息及時采集,向設(shè)備管理人員提供反饋信息,并更新到設(shè)備管理服務(wù)器中,實現(xiàn)設(shè)備的實時監(jiān)控,確保設(shè)備備案信息和實際運行狀況一致。如圖1所示,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),建立健全設(shè)備管理信息系統(tǒng),對日常設(shè)備管理如采購、維修、備件、診斷、操作等,進(jìn)行高效的表單填寫、審批與匯總,提高內(nèi)部管理效率。
?。ㄈ┰诠I(yè)生產(chǎn)與運營中的應(yīng)用
工業(yè)生產(chǎn)中的成本控制是首要的考慮事項。在確保品質(zhì)的情況下,不斷削減成本,才能獲得更大利潤和市場競爭力。成本控制是工業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟利益密切相關(guān)的關(guān)鍵要素。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中,各類噪聲、污染、震動、灰塵等等,要求機械設(shè)備有強大的性能和抗干擾能力,也對人工管理造成了很大的難度。以電子技術(shù)為基礎(chǔ)的各類軟件系統(tǒng),具有更好的適應(yīng)性和柔性,形成人機交互的工作狀態(tài)。比如,生產(chǎn)管理部門根據(jù)系統(tǒng)信息,及時對生產(chǎn)計劃做規(guī)劃,確保訂單按周期完成。所以總費用急速增加。通過應(yīng)用各類軟件和控制技術(shù),有效地優(yōu)化控制生產(chǎn)和運營中的各個環(huán)節(jié),將數(shù)據(jù)信息錄入系統(tǒng)后進(jìn)行處理分析,并以此為依據(jù)來調(diào)整決策方案。
三、電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的發(fā)展前景
?。ㄒ唬M足多樣化需求
得益于電子技術(shù),目前的數(shù)據(jù)信息主要以計算機網(wǎng)絡(luò)和移動電話網(wǎng)絡(luò)的形式顯示,并被各行各業(yè)廣泛接受。電子技術(shù)已經(jīng)滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個方面,電腦、通訊、互聯(lián)網(wǎng)等各類軟硬件,成為讓電子技術(shù)功能不斷完善,確保工業(yè)領(lǐng)域多個需求滿足的重要條件之一。電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善,使其應(yīng)用日益多元化,以客戶為導(dǎo)向的市場推動下,工業(yè)生產(chǎn)不斷延伸。拿物聯(lián)網(wǎng)來說,目前已經(jīng)派生出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念,在工業(yè)生產(chǎn)中,通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)互通設(shè)備的應(yīng)用,滿足多元化的需求,實現(xiàn)設(shè)備層和控制層的實時控制和調(diào)節(jié)。另一方面,電子技術(shù)在傳統(tǒng)檢測、測量技術(shù)的基礎(chǔ)上,不斷提高數(shù)據(jù)采集運算和通信的能力,在工業(yè)中的應(yīng)用越來越靈活和高效。機器換人、無人倉庫、無人車間等的逐步推進(jìn),多樣化需求也將利用電子技術(shù)得以實現(xiàn)。
(二)滿足智能化需求
圖2工業(yè)4.0智慧工廠電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一階段是其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)的階段,隨著生產(chǎn)體制和生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展日益成熟,在工業(yè)生產(chǎn)上使用電子信息工程的技術(shù)也不斷更新迭代。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、云計算和信息物理系統(tǒng)等技術(shù)發(fā)展,人工智能在工業(yè)場景中的應(yīng)用獲得了更大的支持力度。在德國、和沒過的高新技術(shù)公司,工業(yè)人工智能成為提升核心競爭力,推動工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要路徑。如圖2所示,在工業(yè)場景下,產(chǎn)品設(shè)計,運營決策,資源配置,系統(tǒng)更新等環(huán)節(jié)的電子智能應(yīng)用成為常態(tài)。在經(jīng)濟與科技快速發(fā)展的背景下,科技水平與對電子信息產(chǎn)業(yè)的高度關(guān)注相結(jié)合,國內(nèi)電子信息技術(shù)的智能化發(fā)展和應(yīng)用也非常迅速。
?。ㄈM足實際應(yīng)用需求
在智能制造的當(dāng)下,數(shù)字化、智能化的需求呈現(xiàn)出較大的差異性和多樣化。拿電子信息工程來說,傳統(tǒng)的手動信息管理方法主要是信息收集、信息對照、信息解析等等,這種信息處理方式效率低下,且浪費人力資源。而依托于電子信息工程的發(fā)展,高效率和智能化的數(shù)據(jù)采集和處理,更能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需求。比如,在保存高速公路工程學(xué)原始數(shù)據(jù)的過程中,對道路工程的原料、建設(shè)資金、建設(shè)資源進(jìn)行分類管理,就可以在短時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)對比和分析結(jié)果。一些工業(yè)企業(yè)的某一臺大型設(shè)備需要十幾種傳感器,還有些生產(chǎn)線則需要上百種傳感器來實現(xiàn)。而有些電商企業(yè),要建立無人倉庫的智慧物流系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,智能行業(yè)模擬要求越來越高,對電子技術(shù)的應(yīng)用也不斷提出新的考研,需要精確射擊電子設(shè)備,需要加快軟件開發(fā)進(jìn)程。不同的工業(yè)企業(yè)對電子技術(shù)應(yīng)用的功能也并不相同,不管是按照協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變通,還是重新制定特定的解決方案,都需要根據(jù)實際情況來實施科學(xué)合理的電子技術(shù)應(yīng)用。
四、結(jié)語
總體來說,電子技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,是科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的必然產(chǎn)物,也是工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)結(jié)構(gòu)的固有需要,在全球經(jīng)濟一體化趨勢下,更是維持企業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展,獲取核心競爭優(yōu)勢的必然路徑。隨著電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善,其應(yīng)用領(lǐng)域日益多元和智能化。但目前我國的電子技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中仍然受到很多制約,其應(yīng)用規(guī)模和應(yīng)用深度還有很大的提升空間。相信隨著“智造”的推進(jìn),電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用將會取得更大的突破,通過復(fù)合型人才培養(yǎng)、工業(yè)設(shè)施優(yōu)化、電子信息技術(shù)迭代發(fā)展,為我國工業(yè)發(fā)展提供更強勁的助力。
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安長俊
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