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    首頁>科技研發>Omron Story>IoT革命進行時

    IoT革命進行時



    NX701 機器自動控制器

    在全球制造業領域,物聯網的應用逐步升級。它將所有的物品、服務、信息進行聯網,進而引發制造業的革新。


    而在日本制造業現場,數據的收集和分析在物聯網IoT這個名詞流行之前已成為慣例。不斷累積的改善措施,使“日本品質”在世界范圍內名聲大振。


    舉例來說,在對生產狀況精細管理要求很高的半導體生產流程中,需要處理大量不同種類的數據(包括溫度、壓力、氣體流量等)。而在嚴格要求效率的汽車生產流程中,通過收集大量的數據,可以在機械故障發生之前,合理地更換零部件。


    事實上,制造業對于信息數據的需求早已存在,這種在提高生產效率的同時改善產品性能的需求在制造業中不斷增長,但是人們并不希望生產系統由于要處理大量的數據而變得過于復雜。


    在這一背景下,制造業的整體環境發生了變化。客戶需求的多樣化需要更廣泛的產品線與之匹配。伴隨產品生命周期的縮短,企業需要不斷推陳出新。隨著市場全球化進程的加速,越來越多的生產工廠在區域市場周邊建立。但是,隨著勞動力的減少、熟練工人的短缺,在技術傳承與勞動力確保方面依舊是一項嚴峻的課題。


    為了快速準確地應對市場的變化,制造業需要的到底是什么?


    歸根到底,是需要一種綜合控制器。新型控制器超出了傳統控制器的框架概念,將信息通信技術(ICT)與工廠自動化(FA)相結合,并擁有令人難以置信的超高處理速度。機器在高速運轉下會產生大量的數據交換,這也需要在處理方面達到超高速。超高速的處理能力可以完善控制器的性能,使用單一控制器即可控制復雜的系統架構。


    歐姆龍的工程師相信,這臺控制器可以為制造業數據帶來新的生命,使之成為系統的核心,可以無障礙地在任何地方使用。


    早在世界對IoT和工業4.0概念都還未知的時候,歐姆龍基于上述思考,開始研發新一代控制器NX701。歐姆龍的目標不是在已有的發展上進一步延伸,而是進行前所未有的控制——精確到萬分之一秒的控制(100微秒)。克服了重重困難,終于實現了壓倒性的高速,比英特爾酷睿i7專業處理器還要快。


    向從未進入的開發領域進軍





    雖然對于大多數人來說可能很難想象,家用PC使用的處理器,不能直接用于工廠的機器自動化控制。舉例來說,如果家用電腦的系統凍結0.1秒,往往會被忽視,也不會造成太大的問題。但是同樣的事情發生在工廠就是嚴重的問題。它會導致機器突然停止,產生誤操作,從而造成產品缺陷。


    有鑒于此,在制造業,選用自家專門研發的生產部件可謂是慣例。而歐姆龍打破常規,決定在2011年推出的新型控制器上使用英特爾處理器。這次向更高難度發起挑戰,是最初誰都始料未及的。


    “新型的控制器處理速度為125微秒,是上一代控制器的4倍。為了能讓控制器在制造現場穩定工作,需要運行速度為百萬分之一秒的處理器,并大限度地發揮多核的特性。這對于英特爾來說也是向未知領域發起的挑戰。歐姆龍與英特爾的工程師一起工作,通過研究開發,了解制造領域對性能的基本要求。最終,我們研發出足以承受生產環境的新型處理器。” 負責固件(firmware)開發的歐姆龍人員說道。



    NX701的開發人員

    產品商業化的另一個重要要求就是小型化,新的控制器必須進一步瘦身。對于搭載英特爾處理器的超高速控制器來說,人們很容易想到一個類似于大型計算機那樣的物品。但是巨大的控制器在生產現場是無法使用的。對于效率至上的制造現場,設備和廠房空間的有效利用是至關重要的。



    NX701 CPU單元的組件

    負責硬件開發的歐姆龍工程師Azuma先生回憶當時研發的辛苦時說道:“對于使用傳統控制器的客戶來說,將控制器小型化之后,會產生高密度回路,進而引發過熱,導致CPU運行遲緩。為了使CPU在制造現場正常使用,我們必須保證CUP在環境溫度55℃的高溫下,依然能夠達到預期的處理速度。為了使這一切成為可能,我們反復進行熱模擬實驗,不斷優化高頻電路設計技術。最終,研發出這款歐姆龍的控制器。”



    項目團隊成員回顧研發時的辛苦

    ICT與FA相融合,創造“人與機器的新型協調關系”



    放眼未來、克服一切困難問世的NX701,是業內最快的控制器。歐姆龍在2015年4月發布之后,該控制器已經在要求高精度和安全性,以及追求生產效率的電動汽車和智能手機的新一代制造設備上發揮作用。


    當你看到40臺以上的機器同步運轉,實現生產的那一刻,也會被這一景象所震驚。它使追蹤每個產品的生產狀況成為可能,對正在進行和即將進行的生產步驟進行質量管理。


    與此同時,IoT、工業4.0等制造業旋風也在日本刮起。我們即將進入制造業的時代。


    面對來自內部和外部的質疑,產品經理倉田先生不斷收集客戶需求,規劃著未來理想的制造環境。他說“當時,對于是否有必要做這個高速控制器的質疑不絕于耳。但是我堅信歐姆龍的哲學,“機器能做的事就讓機器去做,人類應該從事富有創造性的活動。“ 也有些人認為,機器可以代替人類。的確,在某些領域機器比人類操作更加快速、精準,也可以在危險的環境中長時間的工作。但是在制造現場,我們設想的未來是機器可以把人類積累起來的知識轉化為存儲的數據。它可以解釋數據,完成所需任務,或是提出改善建議。我確信NX701將成為制造業創新的核心產品。


    精細生產速度的大幅提升,使產品的高速生產達到了前所未有的高度。通過大量的數據分析及高速反饋,制造業技能的可視化和人工智能將人與機器的交互提升到一個全新的水平。歐姆龍相信NX7作為旗艦型號,將開創制造業的未來。


    歐姆龍的目標是將制造業同仁與歐姆龍的技術和智慧相融合,并通過革新,為世界各地的人們創造美好而幸福的未來。歐姆龍將以此為目標,不斷進行挑戰,使機器更加智能、構筑與人類新的和諧關系。


    NX701 機器自動化控制器榮獲由日本經濟新聞社主辦的2015年日經優秀產品·服務大獎。評委會認為“在制造現場,物聯網和大數據的應用越來越廣泛。NX701在處理速度和性能、質量上都有質的飛躍,可以靈活應對各種新興的需求”。NX701將在基于IoT和先進的信息通信技術的新世代生產工廠中得到廣泛應用。
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