智能制造與過去的自動化比，進步在哪里？智能制造、數(shù)字化工廠不該被輕視的傳感器的重要性；機械多圈絕對值編碼器是在智能制造時代非常重要的傳感器。大力發(fā)展并使用國產(chǎn)化傳感器，以及提高國產(chǎn)化傳感器的可靠性，是智能制造落地的關鍵路徑。

　　智能制造與原有的自動化閉環(huán)的進步在哪里?

　　首先我們討論一下“智能”是什么意思?

　　先看一下大家熟悉的最新最熱的智能手機，理解一下“智能”。

　　華為最新的mate30和蘋果iPhone11

　　兩款新手機，都突出了前攝、后攝三個感光鏡頭傳感器，所帶來的智能化拍照功能。

　　尤其是大量宣傳的是后攝的三個攝影鏡頭。圖像傳感器的智能化合成技術。

　　這三個鏡頭同時在拍同一張圖片，三個攝影傳感器不同的遠近焦距、不同的色溫、不同的細節(jié)關注點，拍攝得到的三個圖片通過智能的合成處理成一張圖片，以達到單反相機的拍攝效果，甚至某些地方還優(yōu)于單反相機效果。

　　這就是增加了多個圖像傳感器后，智能手機所創(chuàng)造的“智能”化。

　　除了攝影傳感器，這兩部智能手機還有其它多個傳感器：

　　3D人臉識別傳感器，指紋識別傳感器，聲音識別傳感器——多重的智能識別，手機個性化；

　　六軸陀螺儀，加速度傳感器，（智能運動）；

　　三軸電子羅盤，GPS，北斗導航，雙導航傳感系統(tǒng)，提高導航精度與準確性；

　　氣壓傳感器，溫度傳感器，環(huán)境智能化識別；

　　色溫傳感器，激光對焦傳感器，拍照智能化。等等。

　　多個傳感器協(xié)同融合在一起工作的——這是智能化。

　　多傳感器數(shù)據(jù)可記錄的，可供追溯，可供分析，并且是交互式的可供持續(xù)學習的——這是智能化。

　　智能手機——如果一部手機里面沒有十個八個的傳感器，并且有智能化融合技術，它都不敢叫智能手機了。

　　例如智能運動，不僅可以知道今天走了多少步，還可以有走路的軌跡，還可以判斷登高了多少，還可以將日常的運動量與消耗的熱量記錄下來，這個卡路里消耗計算是不一樣的，這就需要GPS導航傳感器、六軸陀螺儀（重力加速度計算）、氣壓計、電子羅盤的多重智能組合計算。通過這些計算，促動手機的擁有者加強智能運動健康。

　　智能化的特征：

　　——多傳感器可協(xié)同融合，共同工作做一件事的，這是智能化;

　　——感知數(shù)據(jù)可積累、可分析，可供持續(xù)學習、改進提高的，這是智能化。感知的數(shù)據(jù)多多益善，這是智能化的基礎條件。

　　有了更多的感知與積累數(shù)據(jù)，才有了智能功能的創(chuàng)新，給使用者帶來看得到的、有實在利益的創(chuàng)新智能功能，讓使用者愿意多花錢去購買這項“智能”產(chǎn)品所帶來的功能。

　　除了智能手機，我們再來看一個最新的汽車。

　　美國通用汽車，紅色部分是傳感器以及它們感知的汽車部件。

　　傳感器的密集協(xié)作。

　　我們小結一下“智能”究竟是什么？

　　智能制造、數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)感知采集傳感器，多多益善，這是大數(shù)據(jù)的基礎源頭。

　　數(shù)據(jù)采集，必須增加更多的傳感器，多維度感知，才夠“智能”化實現(xiàn)條件。

　　可靠性突出了

　　另一方面，傳感器多了，無人化的智能了，那更多的傳感器在應用后，多器件積累的可靠性問題就突出了。

　　數(shù)據(jù)輸出，必須有可靠性保證，才能放心大膽創(chuàng)新。

　　例如，波音飛機在五個月內(nèi)的兩次失事分析，飛機仰角傳感器錯誤，零點位置跑飛了，引起自動控制操作系統(tǒng)的混亂失控。

　　事故分析指出，需要加裝更多的傳感器，通過多個傳感器的比較分析，如果有不同數(shù)據(jù)發(fā)生，供飛行員手動選擇。

　　偉大的波音公司這次碰到了大麻煩。

　　波音公司事故失效分析對自動化、智能制造帶來的思考：

　　*傳感器器件的可靠性很重要；

　　*傳感器的選型方案的可靠性評估很重要。

　　*這需要智能制造自動化系統(tǒng)設計者對于傳感器的原理、應用、品質可靠性熟悉，在選型時能夠預先準確評估。

　　*提高可靠性的另外一個思路，是設計傳感器的冗余方案，通過雙重確認原則，有更高的可靠性。

　　通過增加不同部位不同類型的多傳感器，可以提高可靠性判斷，提高創(chuàng)新設計產(chǎn)品的可靠性，可以提升智能制造用戶使用者的信心。

　　工業(yè)制造的智能化，傳感器成了關鍵的基礎元器件

　　工業(yè)制造中有大量的機械裝備，從小型設備的到大型的流水線、車間，固定的移動的，存在大量的機械運動，智能制造就首先需要感知這些機械運動，需要加入大量的傳感器。

　　智能制造工廠內(nèi)，大量的機械運動自動化智能化，代替人的勞動，機械運動的傳感器，就會用到了編碼器，一種角度與長度高度的傳感器。

　　從智能制造目前情況來看，最重要的有兩個傳感器：一個是圖像傳感器。現(xiàn)在的智能化圖像處理技術突飛猛進。

　　但是圖像傳感器還有幾個瓶頸，對焦，視角，背景光的明暗，遮擋物包括灰塵水汽。

　　另一個就是機械運動的傳感器——編碼器。

　　機械多圈絕對值編碼器具有高可靠性。

　　內(nèi)部是多傳感器融合的，包括單圈360度的感知，與多圈傳感器圈數(shù)的感知的融合

　　編碼器有增量編碼器，絕對值單圈編碼器，也有絕對值多圈編碼器。

　　其中也有依賴電池記憶的電池多圈編碼器，依賴于韋根發(fā)電微能量存儲代替電池的“韋根電子多圈編碼器”。

　　但是，到了智能制造時代，要求傳感器多了，而且每個傳感器需要有智能化關聯(lián)的，這就對可靠性有了最高的要求，不允許有傳感器零點位置跑飛了，而無法判斷，尤其是幾十個幾百個傳感器在同時工作時，如何去判斷傳感器是否輸出準確，并且歸零位？

　　機械多圈絕對值編碼器，由于是機械式的編碼預先存在，不受干擾、停電而改變、擦除信息，所以具有高可靠性。

　　內(nèi)部是多傳感器的，不僅每圈有傳感器，而且圈數(shù)上也有絕對值的傳感器，而且相互比較自檢查。

　　機械多圈絕對值編碼器的可靠性原則，所有輸出的編碼是唯一性的，機械位置預先存在的，是寧可機械或者電子部分損壞了、不輸出數(shù)據(jù)了，也不允許提供錯誤的零點位置跑飛的數(shù)據(jù)，而可能誤導后面的控制部分，這就叫“絕對值編碼”。

　　這符合我們前面講的，在智能化要求下，傳感器多多益善，傳感器相互自檢必須增加可靠性。

　　精浦的機械多圈絕對值編碼器數(shù)據(jù)輸出：

　　具有各種信號輸出形式，可以兼容歐系日系所有的PLC的接口：

　　數(shù)字量信號，模擬量信號，現(xiàn)場總線，工業(yè)以太網(wǎng)，無線通訊。

　　SSI，RS485，profibus-DP，profinet，Ethercat，Canopen，4—20mA，modbusRTU，TCP；

　　機械多圈絕對值編碼器的信息容量大，數(shù)據(jù)預先機械存在，不易改變，是可靠的大數(shù)據(jù)傳感器。

　　智能制造時代，機械式絕對值多圈編碼器有四大功能：

　　第一，是機械位置傳感反饋，角度、長度、高度；感知的。

　　第二，是安全保護，可靠性加持；可靠與冗余的。

　　機械式的已經(jīng)存在，不受干擾與停電的改變原始編碼及原點。

　　第三，是多軸多傳感器的統(tǒng)一的坐標系，同步、協(xié)同聯(lián)動的節(jié)拍器；

　　可以幫助實現(xiàn)多傳感器的協(xié)作融合，智能了。

　　第四，全位置大數(shù)據(jù)長期記錄，遠程數(shù)據(jù)管理。時間維度的大數(shù)據(jù)積累與學習，智能了。

　?。ㄩ_關類別傳感器的數(shù)據(jù)是有限的，沒有連續(xù)位置變量，例如接近開關、光電開關，0或者1。

　　而其他的位置傳感器，非接觸類傳感器，增量編碼器，電池或者韋根電子多圈編碼器，都存在零點位置跑飛的可能性。數(shù)據(jù)記錄可能不唯一性而無法識別判斷。）

　　其中，如果僅僅是上面的第一項和第二項，只是普通的自動化閉環(huán)的反饋傳感器。

　　有了第三項和第四項，才是向智能化進步了。

　　第三項，符合多傳感器協(xié)作的同步、協(xié)同的高效安全節(jié)奏，這是智能化發(fā)展。

　　第四項，大數(shù)據(jù)的長期記錄，遠程監(jiān)控，可追溯可遠程用戶端，這是智能化發(fā)展的方向。

　　機械存在的機械多圈絕對值編碼器，除非是壞了，自檢校驗碼無法通過，而不會是錯誤的數(shù)據(jù)?！煽苛恕?/p>

　　機械運動傳感器。連續(xù)可記錄的大數(shù)據(jù)?？芍悄芑?/p>

　　這個傳感器是數(shù)據(jù)采集獲得的源頭，尤其是大量機械設備的機械運動的數(shù)據(jù)獲得、記錄積累，大數(shù)據(jù)監(jiān)控及分析，失效追溯管理。

　　例如，智能制造車間的生產(chǎn)流水線

　　單個機器人談不上智能制造，只是自動化的高級版；單個PLC、幾個PLC連起來，也還談不上智能制造，只是現(xiàn)場總線的升級版。只有整條生產(chǎn)線的各個自動化設備的節(jié)奏是同步協(xié)作的、高效安全的、可記錄持續(xù)學習改進的，這就需要智能化。

　　送料、出料、上下工藝的同節(jié)奏的高效，并且運作可靠，并且生產(chǎn)數(shù)據(jù)積累可供記錄，出現(xiàn)不良率可追溯學習，持續(xù)改進提高的制造，可對終端用戶透明與誠信的，這才是智能制造。

　　每臺機器傳感器不是有一個兩個，足夠了，要有更多的機械多圈絕對值編碼器的加入。

　　要智能化，就不是一個“就夠了”，要更多的傳感器一起工作，才是智能。

　　要可靠性，就不止一個“就夠了”，要更多的傳感器相互自檢，大數(shù)據(jù)記錄，遠程化可追溯，持續(xù)學習提高，這才是智能。

　　只有夠智能，能夠給制造用戶帶來更多的利益，用戶值得花錢投入

　　只有夠可靠，能夠讓制造用戶放心大膽地創(chuàng)新實踐投入，敢于吃螃蟹。

　　例如所有生產(chǎn)都是從原材料進來到成品出廠的一個生產(chǎn)流動過程，在這個過程中存在大量傳動設備，在傳動設備上加上機械多圈絕對值編碼器，增加感知大數(shù)據(jù)積累，這就是向智能化邁步：

　　生產(chǎn)流動的傳動智能化：

　　傳感器的可靠性工程

　　——國際標準化，分級認標準，找參照物對標，國家級、國際級權威認證

　　傳感器可靠性認證，這是可靠性系統(tǒng)工程——國際標準的，國際組織的，國際認可的實驗室的認證。

　　例如上海精浦機械多圈絕對值編碼器多項可靠性參數(shù)通過德國TUV萊因實驗室認證。

　　可點擊閱讀關于編碼器可靠性工程文章，《上》和《下》

　　傳感器選型可靠性評估——熟悉傳感器的原理、使用場景，

　　或者增加傳感器，雙重確認原則的可靠性加持。

　　上海精浦機電的機械多圈絕對值編碼器實踐案例介紹

　　向智能制造的邁進：

　　案例，垃圾處理的無人化車間，

　　多傳感器的、遠程的數(shù)據(jù)監(jiān)控與記錄的，操作者退出垃圾環(huán)境遠程操作并記錄并遠端雙重監(jiān)控。

　　這其中用了多個機械多圈絕對值編碼器，分別監(jiān)控大車位置、大車移動同步糾偏、小車位置、吊鉤高度、抓斗開度等多傳感器協(xié)作同步，并視頻監(jiān)控移動增加監(jiān)控范圍及定位記錄。

　　案例，國產(chǎn)化寶馬汽車生產(chǎn)線，

　　生產(chǎn)線上的多工位同步控制，車輪檢查紀錄。

　　案例：大型國產(chǎn)化醫(yī)療核磁共振設備

　　雙重確認原則，在高速端和低速端裝有兩個編碼器，尤其是低速端是機械多圈絕對值編碼器，相互比較自檢。安全可靠性得到了保證，使得這樣的國產(chǎn)化新產(chǎn)品，能夠讓醫(yī)院用戶敢于大膽使用了。

　　安全可靠性加持，讓國產(chǎn)化創(chuàng)新產(chǎn)品加上了可靠性，讓醫(yī)院放心使用。

　　案例：塔式太陽能多反射板聚焦，

　　多反射板的轉角傳感器、仰角傳感器的自動化跟蹤與智能合成聚焦。

　　這同樣適用于工廠制造回轉裝置，轉臺，多工位轉臺。

　　案例，南海挖泥船等大型裝備，

　　大型機械的多動力協(xié)作同步，多傳感器感知協(xié)作。

　　大型機械的機械運動，很可能是多個共同動力推動而運動的，這就需要多個動力的協(xié)作合拍，同步性，并且還需要有可靠性安全性，這就有可能需要多個傳感器的感知同步。

　　案例：國慶慶典展示

　　某機動移動裝備一邊在移動，一邊還要跟蹤某一個設定的目標位置，這就需要北斗導航與轉角、仰角傳感器的智能化融合計算。轉角仰角安裝的絕對值編碼器。

　　轉角、仰角自動跟蹤。

　　對于中國林業(yè)局的大型運輸裝備，一邊要具有大件快遞能力，又要機動靈活，能跑各種路況，就需要16個車輪的轉角智能化轉向，以車輛重心為圓心的同步轉角，能原地打轉掉頭的機動化大型裝備。而對于大件的擺放與豎起，又需要多個傳感器的控制平衡與安全性保證，這都是智能化的邁步。

　　案例，大型工廠基礎設施的環(huán)保改造智能化：

　　北方地區(qū)的環(huán)保是大課題，大型工廠的環(huán)保改造勢在必行：焚燒類別的無人化封閉管理，自動清爐灰。

　　化工廠惡劣環(huán)境下的無人化，安全起見做操作者必須退出不安全環(huán)境，化工電石爐；

　　露天作業(yè)的加頂，少人化管理，遠程記錄可追溯；

　　廢水廢氣處理（水閘泵站閥門開度的傳感遠程第三方監(jiān)控）。

　　智能制造，傳感器國產(chǎn)化和整體提高可靠性的意義：

　　關于數(shù)字化工廠和智能制造我個人的意見。

　　智能制造不同于自動化，并不是自動化控制器聯(lián)網(wǎng)了就是智能制造了；并不是購買幾臺機器人就是智能制造了，而是要有創(chuàng)新的智能化功能，能夠給制造廠家?guī)砜吹靡姷睦妗＿@先要解決有數(shù)據(jù)感知獲得源頭，先要有多多益善的傳感器，高可靠性的傳感器，或者傳感器設計方案。做數(shù)字化方案設計者需要熟悉傳感器及應用。各種新的傳感器，會帶來不同的數(shù)據(jù)要求和不同的智能化功能的派生。

　　因為，每多出一種顛覆類新傳感器，就有可能有新的智能化功能的創(chuàng)新，原有的數(shù)字化方案就要推翻重建。

　　不能削足適履。

　　傳感器數(shù)據(jù)是“你的腳”，去哪兒，去做什么事。而各種協(xié)議數(shù)字化方案是“鞋子”、工具。它適不適合數(shù)據(jù)的要求，使用者的要求？是高了低了？

　　不能腳多大去做什么都還不知道呢，就說鞋子我們幫你買好了，是最好的登山鞋。這鞋子合不合腳？我要去干嗎？你知道嗎？

　　所以，國內(nèi)的智能制造數(shù)字化工廠的落地推廣，首先是傳感器要熱起來，多多益善，并符合低成本高可靠性的要求。其次是要提高傳感器的可靠性，以及傳感器選型設計方案的可靠性。

　　而普及推廣智能制造，落地，這需要對于制造廠家的低成本普惠性。個別高端工廠實現(xiàn)僅僅是示范案例，談不上智能制造產(chǎn)業(yè)化。

　　低成本，我們會想到了國產(chǎn)化的。高可靠性，我們又會想到了用進口的，這成了矛盾。

　　核心元器件要掌握在中國自主手里。

　　智能制造，國產(chǎn)化傳感器是核心基礎元器件，要掌握在自己手中，要多多益善，更要有高可靠性。

　　如果大量還在用進口傳感器壟斷，我們一是缺少了自主設計能力，智能制造的生態(tài)圈完全被外資品牌控制，被牽著鼻子走；二是成本高，因為多嗎，這樣就難以實現(xiàn)低成本、普惠性推廣。

　　好比一個好廚師，就先要有好食材，有多多益善的食材，才能做出好吃的菜品，才會有創(chuàng)意做出新菜品。

　　那么在智能制造來臨，國產(chǎn)化傳感器的大量崛起，降低的使用成本，增加了我們自主選型自主創(chuàng)新設計的能力。

　　關鍵同時要狠抓國產(chǎn)傳感器的可靠性，或者傳感器方案，讓創(chuàng)新產(chǎn)品用戶可以大膽的使用。

　　例如，可以加裝機械多圈絕對值編碼器，上海精浦具有德國TUV萊因實驗室可靠性認證的國產(chǎn)編碼器。