工業(yè)4.0時(shí)代正迎來(lái)突然的彎道切入。當(dāng)我們還迷茫在工業(yè)3.0的自動(dòng)化階段的時(shí)候，工業(yè)4.0捷足而來(lái)。近年來(lái)，隨著新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用有了很大發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1895億元，同比增長(zhǎng)1.61%。預(yù)計(jì)2022年將進(jìn)一步達(dá)到2087億元。工業(yè)4.0即互聯(lián)網(wǎng)+智能制造，賦予工業(yè)自動(dòng)化更高要求，工業(yè)4.0即第四次工業(yè)革命，是當(dāng)前制造業(yè)最關(guān)注的話題。各國(guó)已經(jīng)出臺(tái)一系列明確規(guī)劃和政策配套，包括德國(guó)的“工業(yè)4.0項(xiàng)目”，美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，以及中國(guó)的《中國(guó)制造2025》規(guī)劃等，工業(yè)4.0預(yù)計(jì)10年左右初步形成，將給制造業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)顛覆式的模式變革。

工業(yè)自動(dòng)化包括工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、硬件和軟件3部分，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和各種傳動(dòng)設(shè)備組成，是一種運(yùn)用儀器儀表、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)要求完成既定操作，從而達(dá)到增加產(chǎn)量、降低消耗、提高質(zhì)量等目的綜合性技術(shù)。工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)就是指利用微電子技術(shù)、電氣技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)來(lái)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，而無(wú)需使用人工操作機(jī)械來(lái)控制生產(chǎn)進(jìn)度，因此在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，必須要對(duì)所有涉及到生產(chǎn)調(diào)節(jié)的儀器都進(jìn)行精準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置，以確保其在生產(chǎn)中能夠充分發(fā)揮職能作用，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。工業(yè)自動(dòng)化涉及面廣產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來(lái)加速增長(zhǎng)，工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入后數(shù)字化時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)+是工業(yè)4.0的催化劑，自動(dòng)化將從生產(chǎn)線拓展到全價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、人力資源的自動(dòng)配置。工業(yè)4.0進(jìn)程中，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)自動(dòng)化將進(jìn)一步普及；另一方面互聯(lián)網(wǎng)、協(xié)同制造相關(guān)的工業(yè)云、機(jī)器人等新興應(yīng)用迅猛發(fā)展，有效拉動(dòng)整體工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)，將工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈分為七個(gè)子版塊。運(yùn)動(dòng)控制及機(jī)器人：伺服和CNC是最為熟知的產(chǎn)品；工業(yè)軟件：包括MES、PLM等生產(chǎn)線管理系統(tǒng)及仿真、先進(jìn)控制等優(yōu)化軟件；監(jiān)控系統(tǒng)：主要是DCS和PLC，某些情況下也會(huì)用單片機(jī)或IPC實(shí)現(xiàn)；傳感與檢測(cè)：包括各種傳感器、變送器和檢測(cè)儀器，是工業(yè)系統(tǒng)的眼睛和神經(jīng)末梢；變頻傳動(dòng)：變頻器是驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度和功率變換的設(shè)備，在低于伺服的精度和力矩需求下，可調(diào)節(jié)設(shè)備的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向達(dá)到節(jié)能；互聯(lián)網(wǎng)+：包括工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工控網(wǎng)絡(luò)安全等和下一代工控系統(tǒng)息息相關(guān)的新興技術(shù)；其他：包含控制閥、接觸器等較為零散的產(chǎn)品。除了機(jī)器人領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)正在代替人進(jìn)行全自動(dòng)的產(chǎn)品檢測(cè)、工藝驗(yàn)證，甚至實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的自動(dòng)控制。機(jī)器視覺(jué)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，與人眼相比，機(jī)器不僅不會(huì)疲勞，具有人所不具有的一致性和重復(fù)性，而且機(jī)器可以看到和使用可見(jiàn)光以外的其它光源信息。

 與此同時(shí)，檢測(cè)速度和精確性也是機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)具備的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)。在機(jī)器代替人工的趨勢(shì)下，工業(yè)領(lǐng)域?qū)C(jī)器視覺(jué)的需求必將進(jìn)一步增長(zhǎng)。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于搬運(yùn)、焊接、裝配、潔凈、配送、機(jī)械加工等場(chǎng)景，可以代替人工在各種惡劣危險(xiǎn)工況下工作，并且長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行繁重、重復(fù)的作業(yè)，同時(shí)大幅提高生產(chǎn)效率和效益。工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車制造、電子電氣、鑄造、冶金、化工、玻璃、煙草、食品等領(lǐng)域的生產(chǎn)制造。未來(lái)，隨著工業(yè)機(jī)器人同人工智能大數(shù)據(jù)融合發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域或進(jìn)一步擴(kuò)大。工業(yè)自動(dòng)化也是工業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一環(huán)。自動(dòng)化，實(shí)際上是控制，不管是控制機(jī)器還是控制系統(tǒng)；數(shù)字化，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把工廠不管是從運(yùn)營(yíng)還是設(shè)備，所有的一切都連接到一個(gè)數(shù)字線程上，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到調(diào)試涵蓋整個(gè)生產(chǎn)的全部過(guò)程，生產(chǎn)的全生命周期。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)是讓整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加有效率，成本更低，更人性化，并且讓一切達(dá)到最優(yōu)效果；而機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的一大核心便在于3D傳感。如今，市場(chǎng)上主要的機(jī)器人種類包括工業(yè)機(jī)器人及服務(wù)機(jī)器人，其中，服務(wù)機(jī)器人出貨量雖然較多，但ASP較低；而工業(yè)機(jī)器人的3D視覺(jué)傳感器采用激光三角掃描，高精度激光雷達(dá)等，單機(jī)價(jià)值量超過(guò)6000美元。相較這兩者，人形機(jī)器人3D傳感器成本將遠(yuǎn)高于目前服務(wù)機(jī)器人、低于工業(yè)機(jī)器人。若未來(lái)特斯拉機(jī)器人達(dá)到其電動(dòng)車近100萬(wàn)量級(jí)的銷量，其搭建的3D傳感器模塊市場(chǎng)規(guī)?；蜻_(dá)30億-50億美元。

我國(guó)是工業(yè)大國(guó)，擁有41個(gè)工業(yè)大類、207個(gè)工業(yè)中類、666個(gè)工業(yè)小類，形成了獨(dú)立完整的現(xiàn)代工業(yè)體系，是全世界唯一擁有聯(lián)合國(guó)產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類的國(guó)家。如此龐雜的工業(yè)體系下，勞動(dòng)力成本陡然上升早已不言而喻。為了實(shí)現(xiàn)降本增效，在5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，工業(yè)數(shù)字化、智能化成為了主要發(fā)展方向。當(dāng)前，全球工業(yè)行業(yè)正經(jīng)歷從工業(yè)3.0到工業(yè)4.0的升級(jí)發(fā)展中。工業(yè)4.0的核心是智能化，即利用用AI、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)幫助企業(yè)充分利用過(guò)去積累的關(guān)于工藝技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、運(yùn)營(yíng)技術(shù)等多方面的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、降本增效等需求。我們認(rèn)為現(xiàn)階段智能工廠解決方案的架構(gòu)組成主要包含四個(gè)部分，分別是管理層、計(jì)劃層、控制層和設(shè)備層。頂層是管理層，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)全流程(包括原材料購(gòu)買及使用、生產(chǎn)制造、銷售、售后服務(wù)等)進(jìn)行管控，典型產(chǎn)品即為ERP(EnterpriseResource Planning)軟件；往下第二層是計(jì)劃層，主要依據(jù)管理層制定的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的目標(biāo)，進(jìn)行車間生產(chǎn)流程執(zhí)行任務(wù)的統(tǒng)一發(fā)放，從系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)訂單開(kāi)始，直至終端生產(chǎn)商品的成品分發(fā)點(diǎn)，主要產(chǎn)品包括MES(Manufacturing ExecutionSystem)、APS(Advancedplanningandscheduling)、APC(AdvancedProcesscontrol)等軟件；控制層處于設(shè)備層與執(zhí)行層之間，主要職能是通過(guò)大型自動(dòng)化控制設(shè)備和工控軟件，接受車間不同處理器的信號(hào)，決定控制行動(dòng)，輸出信號(hào)對(duì)車間生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)度等。該環(huán)節(jié)的主要產(chǎn)品包括DCS(Distributed ControlSystem)、PLC(ProgrammableLogicController)、SIS(SafetyInstrumentedSystem)系統(tǒng)等；最底層是設(shè)備層，主要包含各類智能生產(chǎn)設(shè)備、傳感器、控制閥等，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化，正是由于工業(yè)革命的需要，自動(dòng)化技術(shù)才沖破了卵殼，得到了蓬勃發(fā)展，同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)也促進(jìn)了工業(yè)的進(jìn)步，如今自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造、電力、建筑、交通運(yùn)輸、信息技術(shù)等領(lǐng)域，成為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段。提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性；提高生產(chǎn)效率；提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少生產(chǎn)過(guò)程的原材料、能源損耗，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約1：4至1：6之間。特別在資金密集型企業(yè)中，自動(dòng)化系統(tǒng)占設(shè)備總投資10%以下，起到“四兩撥千金”的作用。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，終端消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求多樣化和定制化程度不斷提升，生產(chǎn)環(huán)節(jié)、工藝難度和制造水平都在相應(yīng)增加，制造業(yè)廠商對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、效率、精度以及成本的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)人工操作的誤差及安全性風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致制造業(yè)廠商對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)需求強(qiáng)烈。我國(guó)制造業(yè)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其差距主要體現(xiàn)在自動(dòng)化水平方面，發(fā)達(dá)國(guó)家在大批量生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷向訂制化、智能化、集成化方向發(fā)展，采用從生產(chǎn)加工到檢測(cè)包裝的全程自動(dòng)化控制技術(shù)，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。國(guó)內(nèi)企業(yè)要縮小這部分差距，需要在自動(dòng)化產(chǎn)品和技術(shù)方面不斷加大投入，進(jìn)而不斷增加對(duì)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案的需求。因此，在我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的大背景下，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化和智慧化發(fā)展勢(shì)不可擋，隨著機(jī)器人、人工智能的升溫，工業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)愈演愈烈，未來(lái)發(fā)展前景光明。