工業物聯網如何改變產品設計和制造

2011年，德國科學家首次提出了工業4.0，即第四次工業革命的概念，作為政府的戰略。

優先考慮的是靈活的大規模生產，包括產品的敏捷定制，人、機器、設備和傳感器的協調，信息透明度和在分散的制造點做出決策的能力。

推動工業4.0需要新的制造工藝、技術、培訓和系統。工業物聯網(IloT)在連接各個部分、實現分散流程和決策方面發揮著關鍵作用。

10年后的今天，企業在制造業自動化、智能和創新方面取得了長足的進步，這些在制造業的終端到終端工作流程中隨處可見。

讓我們來看一看。

工業物聯網與數字孿生工程與產品設計

構思一個新產品，然后構建產品和測試它如何工作，是兩碼事。

通常情況下，工程部門發布產品設計，然后由獨立的工程師團隊根據產品的實際工作方式審查設計并要求產品更改。雖然這種迭代設計可以提高產品質量，但修改需要花費時間和金錢。

現在有了IIoT虛擬數字孿生，產品設計師可以執行假設虛擬表示來查看產品在各種場景中的表現。數字孿生程序是一個計算機程序，它注入關于一個物理對象或系統的真實數據，然后輸出該對象或系統將如何工作的預測或模擬。

數字孿生仿真改進和修改產品。由于數字雙胞胎是產品模擬，使用它們可以消除在發現缺陷時在生產車間浪費的時間，而且修復成本更高。

物聯網咨詢公司StephensonStrategies的負責人W.DavidStephenson表示:“來自數字雙胞胎的實時數據讓設計師能夠實時“看到”(產品)功能是如何被使用或忽視的，以及由于文件質量差而導致的誤用模式?！蓖ǔ?，產品可以通過軟件更新進行數字化更新，減少維護問題，提高客戶滿意度和忠誠度。

例如，特斯拉就通過無線軟件更新來實現這一點。”

自動化，制造車間的實時可見性

工業4.0的一個中心前提是分散的制造。

從IT的角度來看，這意味著更多的計算在企業的邊緣和中央數據中心之外遠程運行。傳感器、機器人、自動化和視頻流等工業物聯網技術促進了邊緣制造。

在制造層面，重點是自動化制造過程，以及該過程的可見性，以提高效率和節約成本。特別是在重復性生產環境中，比如一盒早餐麥片或一卷紙巾被重復生產，工業物聯網機器人通過忠實地重復執行相同的操作，沒有可能導致錯誤的偏差，實現了自動化裝配線。

這種自動化可以加快生產過程，降低生產成本，但需要注意的是，在必要時，人類必須能夠進行干預。

這就是實時可見的作用所在。

機器人和其他自動化制造設備中內置的傳感器會在特定工藝或設備發出可能發生故障的信號時發出警報。由于警報是在問題發生之前預測問題的，因此可以執行防止故障的先發制人維護。

傳感器和視頻流支持的工業物聯網可見性發揮著關鍵作用，因為重復制造的平均停機成本估計為每小時6000美元。

生產工廠也配備了攝像頭，從每個工廠的各個點進行視頻傳輸。一個生產主管，如果他/她不在車間，可以通過他/她的智能手機觀察可能有麻煩的生產過程，并立即做出反應。制造層的設備、產品和其他企業資產，以及在安全設備籠子中，也可以通過攝像頭視訊連續監控，以達到安全目的。

“不僅僅是足夠的離線分析,因為我們的目標是確定一個問題下游大大提前,這需要實時監控關鍵組件的事件信息,”埃文Guarnaccia說,SAS的SAS解決方案架構師”,它可能是一個小電機,當它有一個問題,將引發更大的故障，或者它可能是一個非常昂貴的組件?！?br style="box-sizing: border-box;"/>
支持視頻流的主動式IIoT

早期的工業物聯網是圍繞傳感器、機器人和自動化建立的。隨著更多的制造業在分散的工廠中進行，這些工業物聯網技術將繼續發揮關鍵作用。

接下來，我們可以期待看到更多的視頻流，允許主管和經理觀察他們無法親自到場的工廠的實踐，并對他們所看到的做出主動響應。

從歷史上看，當制造工程師試圖與他人就產品設計進行溝通時，他們會遇到挑戰。如今，制造工程師可以通過視頻流與遠在半個地球之外的設計工程師交流。在實際操作中，制造工程可以向設計工程師實時展示產品的復雜性。

這促進了更及時和有效的產品修改，并增加了數字孿生的力量，這使設計和制造領域的工程師在單個芯片、螺栓、引擎或用戶界面安裝之前，可以虛擬地參觀產品。