四、自动化的前世与今生

现在，让我们回顾一下前面讲的内容。制造业经历变迁，多样性和规模性并存；制造业范式，在面向服务转变；在这种颠覆性的变革之下，世界各国制定了一系列政策，其中以工业4.0和美国工业互联网为典型。这些宏观层面的事，和一个具体的企业、具体的产品开发工程师有多大的关系？怎么去应对？让我们回到设备和自动化领域看看正在发生什么。

现在的自动化产品，既有硬件还有软件，又有通信，又有执行，又有传感，又有控制，已经成为智能产品。从部件开始，到装置和系统，到车间和企业，都有大量的自动化产品存在。自动化无疑是智能制造的一个有机组成部分，是一个使能基础。自动化的技术和产品有力支撑了装备产业，装备产业支撑了各行各业的制造，创造了多种多样的产品。我国自动化市场容量只有一两千亿元规模，却包含了成千上万家公司。这一两千亿元撬动了上万亿元的下游应用行业，如机床、汽车、电子、印刷、食品包装等，以及其他新兴产业。

自动化发展的驱动力，与整个制造业发展的驱动力是类似的，自动化也需要向绿色、个性化转变，需要关注能源效率、资源效率、安全和可持续。自动化从业者要很好地利用软件、电子、信息、网络、人工智能这些领域的既有成果。例如，所有的自动化产品都要有通信功能；再比如安全，这里包括人身安全、设备安全、功能安全，还有信息安全。所以，未来自动化产品所要集成的功能性，与智能制造系统的功能性是大致相同的，这些功能性都要浓缩到一个个自动化产品里面去。这给自动化开发团队带来了巨大的挑战，要求团队必须跨领域整合。

建设智能工厂有这样那样的需求，自动化产品要很好地满足。一个例子是西门子提出来的所谓“全集成驱动”。在全集成驱动的概念里，变频器除了驱动电机，还要满足三个维度的数据和信息集成，既要有横向集成，还要有纵向集成及生命周期集成。这本应该是企业级关注的事，现在一台电机、一个变频器也要满足这一要求。因此，开发或选型一台电机也要兼顾减速器、联轴器，要从整个传动链的系统角度考虑；开发一台变频器，除了电机调速功能之外，也要管数据，要做能效管理，还要做故障诊断等。从商业模式的角度看，西门子就不仅仅是销售电机或变频器，它给客户提供的是智能制造解决方案，这里面包括能效的提升、数据的集成、生命周期的管理等。

再以机器人为例。国外工业机器人技术在20世纪70年代就开发出来，80~90年代已经完全成熟，我们现在还在起步阶段。但在智能制造时代，对机器人有了新的要求，它需要安全、协作、环保，也需要数据以及其他很多新的智能化功能支持，这就给工业机器人带来了新的挑战和发展机会。新一代机器人是智能机器人，其最重要的功能就是人机协同（图1-11）。这意味着机器人需要有一系列新功能：安全、协作、节能、灵活，同时带有预测分析功能。

最后分享一个关于自动化的观点，见图1-12。昨天是什么？现场自动化时代。从1968年PLC发明以后一直到不久之前，可以说都是现场自动化。今天更强调通信，通信要有数据，是数据驱动的自动化。明天则是采用革命性的软件系统来优化整个生产过程，而未来是用物联网、大数据、人工智能，形成主动感知、自主决策、动态优化、精准执行的智能自主自动化。