探索工业自动化中的新里程碑 (探索工业自动化的原因)

探索工业自动化中的新里程碑：追求高效率与智能化的驱动力

一、引言

随着科技的飞速发展和全球化竞争的日益激烈，工业自动化已经成为制造业转型的核心驱动力。
作为一种将机械、电子、信息技术结合应用于工业生产过程的创新手段，工业自动化不仅大幅提高了生产效率，降低了人工成本，更为企业带来了智能化、数字化的竞争优势。
本文将深入探讨工业自动化的原因，分析其背后的推动力以及所带来的变革。

二、工业自动化的背景与驱动力

1. 提高生产效率的需求

在全球化背景下，企业面临着来自世界各地的竞争压力。
为了在市场中立足，企业不断追求生产效率和产品质量。
工业自动化通过集成智能设备、传感器、控制系统等，实现了生产过程的自动化和智能化，从而大幅提高了生产效率。

2. 劳动力成本上升

随着经济的发展和人口结构的变化，劳动力成本不断上升，许多传统制造业开始面临人力成本的压力。
工业自动化成为解决这一问题的有效途径，通过引入机器人、自动化设备等技术手段，减少人工操作，降低生产成本。

3. 技术进步的支持

随着信息技术的飞速发展，人工智能、大数据、物联网等新技术为工业自动化提供了强大的技术支持。
这些技术的融合应用，使得工业生产过程更加智能化、精细化，为工业自动化的发展提供了源源不断的动力。

三、工业自动化的核心推动力与优势

1. 智能化决策与精细化管理

工业自动化通过引入智能分析系统，实现生产数据的实时采集、分析和反馈，帮助企业做出更明智的决策。
同时，精细化管理使得生产过程更加可控，提高了产品质量和生产效率。

2. 降低生产成本

工业自动化通过减少人工操作、降低能耗、提高生产效率等方式，有效降低了企业的生产成本。
自动化设备的维护成本相对较低，可以为企业带来长期的经济效益。

3. 提高产品质量与创新能力

工业自动化可以实现生产过程的精确控制，从而提高产品质量。
同时，自动化设备的高精度、高效率特点为企业提供了更多的创新空间，有利于企业研发新产品，提高市场竞争力。

四、工业自动化的变革与影响

1. 产业升级与转型

工业自动化推动了制造业的产业升级和转型，使得传统制造业向智能化、数字化方向发展。
企业纷纷引入自动化设备和技术，重构生产流程，提高生产效率。

2. 创造新的就业机会

虽然工业自动化导致部分传统制造业岗位的减少，但同时也创造了新的就业机会。
在自动化设备的研发、生产、维护等方面，需要专业的人才来支持。
因此，工业自动化为就业市场带来了新的机遇。

3. 促进经济发展

工业自动化提高了生产效率，降低了生产成本，推动了经济的发展。
企业的竞争力得到提升，带动了整个产业链的繁荣，为经济的稳定增长提供了强有力的支撑。

五、结论

工业自动化是制造业发展的必然趋势。
其背后的驱动力包括提高生产效率、降低劳动力成本、技术进步等多方面因素。
工业自动化带来了智能化决策、精细化管理、降低生产成本、提高产品质量与创新能力等核心优势，推动了产业的升级与转型，为就业市场和经济发展带来了新的机遇。
未来，随着技术的不断进步和应用领域的拓展，工业自动化将继续引领制造业的发展，为全球经济的繁荣做出更大的贡献。

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为什么工厂要实现自动化、智能化？

为什么工厂迈向自动化、智能化？

全球范围内，智能制造的热潮正在席卷各个角落，工业4.0的愿景让各国企业纷纷将智能无人工厂视为关键。 作为全球制造业大国，中国的企业巨头们如美的、格力、富士康、福耀，以及互联网巨头阿里巴巴、京东，以及传统行业的代表老干妈、正大食品，纷纷踏上智能化转型的征程，以适应新时代的竞争与挑战。

以美的为例，2017年美的集团斥资收购德国库卡，这家在工业机器人领域赫赫有名的公司，与ABB、发那科、安川电机并称“机器人四大家族”，其技术实力在全球范围内独树一帜。 美的借此机会，通过库卡的技术，推进国内制造工厂的智能化升级，以在激烈的市场竞争中脱颖而出。

格力则选择了另一条道路，董明珠的坚决自主开发理念，使得格力智能装备自主研发涵盖了数控机床、工业机器人等多领域，自主研发的专利产品在格力芜湖的无人工厂中发挥了关键作用。 格力的案例显示，智能化不仅在于自动化，更是企业战略的转变和技术创新的体现。

物流业同样受到自动化技术的冲击，智能分拣机器人凭借视觉识别技术，极大地提高了物流效率，如京东亚洲一号仓库的自动化操作，不仅缓解了繁忙购物季的压力，更是物流业效率提升的里程碑。 阿里菜鸟网络的机器人仓库同样展示了行业内的技术创新与升级。

然而，工厂的智能化转型并非简单的机器取代人力，而是开启了全新的产业生态。 正如火车和铁路的发展，机器人和人类并非零和竞争，而是互补与升级。 无人工厂的兴起，让制造业领导者们深切认识到，劳动力成本的上升和产品品质的提升，都在推动工厂迈向自动化和智能化的必然进程。

中国制造业的各大领域，无论是电商巨头的仓储、家电巨头的生产线，还是汽车和食品行业，都可见到无人工厂的身影。 就连以曹德旺为代表的实体企业，也在积极引入机器人以提升生产效率。 未来，随着劳动力市场和工艺要求的双重压力，工厂的智能化转型将愈发明显，成为制造业发展的必然趋势。

我国工业自动化发展现状浅析

2019年中国自动化市场规模达到1865亿元，较2018年增长1.8%。 随着《智能制造发展规划(2016-2020年)》战略目标的逐步实现，作为智能制造装备业重要组成部分的工业自动化控制行业有望迎来良好的发展机遇。

20世纪80年代后行业迅速发展

工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表理论、计算机和信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术。 工业自动化控制系统作为智能制造装备的重要组成部分，是发展先进制造技术和实现现代工业自动化、数字化、网络化和智能化的关键，是实现产业结构优化升级的重要基础，广泛应用于机床、风电、纺织、起重、包装、电梯、食品、塑料、建筑、电子、暖通、橡胶、采矿、交通运输、印刷、医疗、造纸和电源等行业的生产设备。

2019年中国自动化市场规模达到1865亿元，较2018年增长1.8%;预计到2022年，中国自动化市场规模将达到2085亿元。 随着《智能制造发展规划(2016-2020年)》战略目标的逐步实现，作为智能制造装备业重要组成部分的工业自动化控制行业有望迎来良好的发展机遇。

国产人机界面生产商发展势头良好

工控产品中的人机界面(HMI)、可编程逻辑控制器(PLC)、伺服系统、步进系统、变频器、传感器、仪器仪表、数据采集与监视控制系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)等是智能制造装备的核心产品。

近年来，我国经济发展迅速，制造业的较多领域成为世界工厂，快速增长的工控产品需求，以及良好的投资收益预期吸引了众多国际知名工业自动化控制产品生产企业在我国投资设立全资或者合资企业。 目前，欧美、日本及台湾知名人机界面制造商凭借品牌和整体解决方案等方面的优势，在我国人机界面市场中占据了较大的市场份额。 2019年国内人机界面市场规模达到35.1亿元。

我国人机界面自主研发始于2000年以后，通过将近二十年的发展，主要生产企业在产品性能、功能、稳定性等方面均取得较大进步，我国人机界面生产企业整体呈现良好的发展势头，发行人、信捷电气等国产人机界面生产企业在国内人机界面市场已经占据了一定的市场份额。

伺服系统是指以位置、速度、转矩为控制量，能够动态跟踪目标变化从而实现自动化控制的系统。 20世纪70年代开始，国外伺服系统技术发展迅速，产生了德国西门子、法国施耐德、日本松下、日本三菱电机、日本安川、台湾台达等国际知名企业。 其中，日本品牌以良好的性价比和较高的可靠性占据了我国较大的市场份额，在中低端设备市场中具有优势，而欧美品牌凭借较高的产品性能在高端设备中占据优势。 2019年我国伺服系统市场规模为96亿元;未来3年伺服系统市场需求将保持3-5%左右增长，2022年市场规模将达到110亿元。

我国伺服系统的自主研发起步较晚，目前该领域主要的自主研发生产企业起步于2000年以后。 通过引进、消化吸收国际先进技术等举措，国内企业自主研发的伺服系统开始进入快速发展阶段，国产伺服系统产品质量和技术水平不断提升，并逐渐在国内市场中取得一定的份额;但与国际知名企业相比，在整体性能、可靠性上仍存在一定差距。

2019年度，日系品牌代表市场份额下降至43.00%，欧美系品牌代表市场份额下降至9.00%，国产品牌份额不断提升，其中汇川技术和雷赛智能分别占据10.70%和2.30%的市场份额。 按照公司2019年的伺服系统产品销售收入计算，公司在国内伺服系统市场的占有率为1.11%。

—— 更多数据及分析请参考前瞻产业研究院《中国智能控制器行业深度调研与投资预测分析报告》。

工业自动化概述

五、无线技术在工控网络中的应用方案及使用设备 1.无线工业控制的方法 通过使用基于无线技术的网络化智能传感器，结合目前市场上出现的各种基于IEEE 802.11b的无线局域网网桥，就可以实现无线局域网技术在工业控制网络中的一种应用方案。 无线局域网网桥用作无线访问点（AP），基于无线技术的网络化智能传感器采集现场数据、处理，并以TCP/IP协议对数据进行打包，通过无线链路发送到AP，由于无线链路和有线以太网高层均采用TCP/IP协议，且低层协议对高层协议是透明的，就实现了无线网络和有线网络的无缝连接。 通过Internet，就可以实现远程监控。 2．无线设备的选择 要实现无线网络，需要选择的设备一般为两种。 一种为无线局域网网桥，可将多个无线站点连入已有的局域网之中；另一种为无线通讯装置，例如无线网卡、无线Modem等。 下面介绍一下研华公司的无线装置。 A．WLAN-9200系列11Mbps工业无线局域网接入器 WLAN-9200是一款用于室外的增强11Mbps无线局域网网桥。 它能够在无须任何物理布线的情况下，将多个远程站连接到局域网中。 特点: ·支持IEEE 802.1lb标准2.4GHz ISM频段 ·支持高级用户验证，提供坚固的安全性WEP128，MAC地址控制 ·带符合IP 66/NEMA 4x标准的防水锈外壳，保护系统不被损坏 ·提供冷却风扇和加热器，防止系统过热和过冷 ·提供按钮和LED显示，可方便的设置温度 ·采用IP66防水接口，保护电源、LAN和无线接口 ·提供各种天线，用于增大传输距离 WLAN-9200是一款用于室外的增强11Mbps无线局域网网桥。 它能够在无须任何物理布线的情况下，将多个远程站连接到局域网中。 这样就节省了大量维护及组建相应电缆网络的成本。 WLAN-9200带有一个坚固的外壳，可以防止水、酸、闪电、低温及高温对系统的破坏。 由于这些特点，WLAN-9200工作极为稳定和可靠，是室外应用的理想选择。 因此，WLAN-9200非常适合在布线困难的恶劣场所使用，如水库和建筑物。 WLAN-9200与IEEE 802.1lb标准兼容，具有各种强大功能。 在提供高度安全保护（WEP：128位），DHCP客户、SNMP代理等的同时，能够提供11Mbps的高传输速度。 此外，为了满足室外恶劣环境下的使用要求，WLAN-9200还提供了先进的系统保护功能：发光保护、冷却风扇、加热器、防水接口、工业设备箱、电源/LAN同轴电缆等。 成本低，安装简便 WLAN-9200可以将不同的分布式站点连接在一起，组成一个更宽范围的无线网络。 它能够节省到远程地点的布线成本。 WLAN-9200采用了专门的设计，用户可以方便快捷的将其装上或拆下。 此外，WLAN-9200还提供了按钮和LED显示，用于显示和设置高/低温度。 用户可以使用它快速组建自己的无线网络。 为了能够在更远的范围内使用，WLAN-9200还提供了各种天线，用于延长传输距离。 可靠稳定的坚固设计 WLAN-9200采用了先进的设计，带有一个不生锈的防水外壳，能够对系统起到有效的保护。 它符合IP 66/NEMA 4x标准，具有耐腐蚀、防紫外线、安全和自动灭火的特点。 为了防止WLAN-9200内部过热或过冷，研华还在它的内部设计了一个冷却风扇和一个加热器，用户可以设置高/低温度设置。 当工作温度高于或低于用户指定的温度时，冷却风扇或加热器就会开始工作。 此外，WLAN-9200还提供了防水接口和防闪电保护，可以对电源，局域网和天线接口起到保护的作用。 远程站点之间的快速数据传输 WLAN-9200与高速无线局域网标准IEEE 802.1 lb完全兼容，它提供11Mbps（在空气中）的速度，可以进行更快的数据传输。 WLAN-9200在2.4GHz ISM频段采用了DSSS技术，不会被噪声所干扰，使数据的传输更加安全和可靠。 保持通信的私有性 WLAN-9200采用了多种安全功能对您的无线网络进行保护（WEP128加密，MAC地址控制及口令安全）。 通过采用先进的WEP128加密，您可以选择WEP密匙来保护您的数据，防止未授权的无线用户查看这些数据，只有接入点和无线适配器的可接入性，多种安全机制协同工作，能够有效防止对有线及无线网络的未授权访问。 -4550系列2.4GHz无线调制解调器（RS-232/485接口） ADAM-4550是一款直序扩频无线调制解调器。 它工作在2.4GHz的ISM波段上，该波段在全球都可以无需申请即可使用。 通过RS-232或RS-485串口，ADAM- 4550可以以高达115.2Kbps的速度与计算机或其它设备进行通信。 ADAM-4550以半双工的方式工作，并以1Mbps的速率进行无线数据传输。 它具有100mW的输出功率，并且如果使用自带的小型天线，它的传输距离可达150米，如果使用研华的高增益室外天线，其传输距离可以超过20公里（视距）。 RS-485标准支持半双工通信。 这意味着使用一对双绞线即可进行数据的发送和接收。 通常由握手信号RTS（请求发送）来控制数据流的方向。 但在ADAM-4550中带有一个专门的I/O电路，它可以用来侦测数据流向，在不需要握手信号的情况下自动切换传输方向。 ADAM-4550无线调制解调器提供了可靠的“点到点”或“点到多点”的网络无线连接。 一个典型应用是将一个ADAM-4550模块通过RS-232与主计算机相连，将其它ADAM-4550模块放置在远程现场。 每个ADAM-4550模块都可以通过RS- 4550网络与远程设备相连接。 远程ADAM-4550模块将远程数据传送到主ADAM- 4550模块，而主ADAM-4550模块会通过无线传输向远程ADAM-4550模块发送控制命令。