关键词：OEM MPAA 智能机器 个性化制造
Abstract: With intelligent manufacturing times printing machine control requirements change, for example, streamlining the comprehensive discussion demand for machine intelligence terminal production enterprises, explanation of intelligent manufacturing for OEM industry fusion of IT technology and operating technology.Solution from bei Calais designed for intelligent machines and efficient development of mapp software application system, it is based on software reuse and component technology, open to the standard of PLC application encapsulation, by improving the existing software package industry expert knowledge, the development of the software effectively support.
Key words: OEM MPAA Intelligent machine Personalized manufacturing
【中图分类号】S776.05 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）03-0000-00
1 引言
智能时代对OEM的挑战是什么？当我们谈论智能制造的时候，很多时候我们讨论的是制造商对于生产智能性的需求，人们通常将其智能依赖于IT的大数据分析、人工智能来实现基于信息的控制，以获得生产的优化，包括对能源、设备维护的基于IT的解决方案，但是，就机器本身，也面临许多新的挑战，对于机器的开发者而言，必须予以考虑，否则，将无法满足智能的需求。
智能制造聚焦于如何响应个性化生产，提供在生产运营管理方面更为全局的优化，确保在个性化定制时代为产品提供产品质量的保障、成本降低以及交付能力的保障，这些都是智能制造的意义。将这些问题延伸，将提出对于设备智能化的要求：
图1 智能时代的机器满足生产者的需求
以图1印刷机的控制需求的变化为例，我们分析智能时代终端生产企业对机器需求，除了强调机器的最基本的性能与功能设计外，对生产运营维护方面提出了更多的要求：
（1） 智能算法适应变换的订单需求（工艺配方与质量控制，基于大数据分析）；
（2） 智能维护能力（远程维护、预测性维护）；
（3） 能源效率（驱动技术与能源监测）；
（4） 生产管理能力集成（订单、配方、排产等能力）；
（5） 设备的集群与辅机连线生产能力；
（6） 设备综合运行效率OEE指标。
这些特性归结为基于平台的集成、开放的第三方设备、开放的上层管理系统的集成能力，包括对机器人、工艺设备、功能安全的集成。
2 质量成本与交付是互联的内在需求
质量迭代必须发生在更小的批次中，因此，对于数据的采集频度将较之大规模生产更高，另一方面，必须建立全局的优化，以消除在生产协同中影响成本的关键因素，这些都是通过全局的数据来实现的，而这是数据采集与管理集成（MES制造执行系统/ERP企业资源计划）的主要原因。
因此，信息技术（IT）与运营技术（OT）的融合是整个制造业一直的线路图，其本质是在通过信息协同来实现生产的最大优化，特别是在个性化生产时代，对于信息的需求变得更为迫切，但是，对于机器而言，其自身并不需要依据信息来实现所谓的优化，但是，其必须有开放的接口与IT系统互联。
图2 OT与IT的融合是产业一直在进行的线路
这表现在于基于以太网的互联，并对过程控制的链接与嵌入的统一架构实现原始数据和预处理的信息从制造层级到生产计划或ERP层级的传输（OPC UA）、消息队列遥测传输协议（MQTT）这些MES/ERP、大数据/云平台的互联与集成能力，当然也包括软件的接口，如数据库驱动接口、软件API的接口等。对于自动化设备而言，其对OPC UA的支持也包括了采用PLCopen对OPC UA进行编程的能力。
3 机器对于变化的响应能力
行业功能库是机器的智能最为核心的部分，这个智能主要是基于对行业专家知识（Know-How）的封装，通过工艺建模，将影响生产品质的因素进行建模，当生产的工艺条件发生变化后，系统可自适应新的生产工艺，进而能够形成智能的响应订单变化的计算能力。
变化的响应能力除了关键的工艺建模外，也还包括了用户管理、配方管理这些基本功能的应用，以让操作人员快速的进行调整，但是，又必须简单。
4 能源与维护问题
对于未来的生产而言，机器本身的能耗指标必须被传输至整个全局工厂管理系统，因此，机器本身具有的能耗采集将成为机器能耗采集的关键一环，能耗问题之所以会被关注在于：
（1）个性化产品的能耗计量会更为精准。
（2）对于小批次的生产而言，机器的故障将会造成更大的成本损耗。
因此，能耗与维护问题在智能时代将对生产的成本产生更大的影响。
5 安全与效率平衡
安全技术一直在生产效率与人身安全之间进行平衡，而进入智能集成时代，机器将会纳入到生产系统中，单台机器的安全停车会对整个生产系统带来影响，为了不降低整线的OEE，必须在安全与效率间进行平衡：
（1）异构网络的安全集成问题，来自不同厂商的设备运行不同的总线；
（2）机器人的安全与人-机协同的安全问题；
（3）安全距离与响应速度问题，如何更短的安全停车距离才能保证人身安全？
（4）如何安全而不影响效率？
6 机器人集成
越来越多的机器人应用于生产线，但是，机器人如何与工艺设备同步，机器人与输送系统的合作，如何更为有效的开发应用，这些都是需要解决的问题。
（1）协同机器人；
（2）机器人的安全技术；
（3）AGV路径优化与智能避障算法；
（4）机器人与工艺设备的同步协作。
将如此多的复杂需求集成于一体，对于控制系统而言，需要高度集成的，且具有极强的开放性的平台，否则，无法让包含了控制的逻辑、运动、机器人与复杂行业算法，以及IT功能、管理功能进行最高效的匹配与整合，而这里，我们介绍基于贝加莱Automation Studio平台所开发的mapp模块化开发平台软件。
7 贝加莱mapp的高效开发
7.1 mapp智能机器开发的原理
mapp是贝加莱为智能机器高效开发所设计的软件应用系统，其基于软件复用（Software Reuse）与组件技术（Components Technology），采用标准的PLCopen进行应用的封装，通过提高已有的行业软件封装，对软件进行高效的开发支持。
图3 mapp的应用结构
如图3所示，mapp有效的将机器的开发分为了基础的机电一体化对象（轴、轴组、CNC、机器人）、以及行业功能、Web功能、基础的管理功能（文件管理、配方、用户、报警趋势等），这样，具有共性的部分都会被封装为不同的mapp功能单元，而通过mapplink对软件进行组态配置，即可快速构成及其的应用。
7.2 mapp提升开发效率的思想
（1）对软件进行复用；
（2）采用可视化的开发模式；
（3）扩展丰富的IT功能。
8 贝加莱mapp开发机器案例
图4 基于mapp的注塑机解决方案
图4 显示了一个注塑机的开发，其开发包含了以下部分：
（1）针对注塑机，贝加莱会有专用的mappPLASTIC的专业库支持，这些mappPLASTIC是以注塑机的熔胶、注射、保压等闭环控制模块、以及通用的温区控制为机器的核心控制库构建机器的基本控制功能。
（2）mpAxis、mpmultiAxis则针对全电动注塑机的应用进行了同步的绑定关系，根据机器的类型进行配置轴参数以及轴耦合关系，即可形成全电动注塑机的定位与同步控制。
（3）mpUser、mpRecipe、mpAlarm等则围绕客户的应用进行开发，包括了用户管理、配方、报警、趋势等。
（4）如果为了增加能源管理，可以添加mpEnergy模块，如果需要的话也可以增加mpOEE、mpEuromap功能。
（5）mapp技术提供了开发机器应用软件的高效，也提供了连接至管理系统的便利。
参考文献（略）
