构建智能机电一体化生态系统，搭上“未来工厂”直通车

• 关键词：博世力士乐,机电一体化,Smart MechatroniX
• 摘要：当今市场对个性化产品、快速可用的产品变体和商品的长期可用性的需求越来越高，这些都是未来工厂将面临的挑战。对于许多工业公司而言，未来制造业的发展道路似乎漫长且不明朗。特别是传统的生产公司仍存在疑问：数字化具体如何发挥作用？什么是合适的方法？以及如何快速调整典型的制造流程——如果可能的话，是否可以无需编程？

当今市场对个性化产品、快速可用的产品变体和商品的长期可用性的需求越来越高，这些都是未来工厂将面临的挑战。对于许多工业公司而言，未来制造业的发展道路似乎漫长且不明朗。特别是传统的生产公司仍存在疑问：数字化具体如何发挥作用？什么是合适的方法？以及如何快速调整典型的制造流程——如果可能的话，是否可以无需编程？关于这类问题，博世力士乐的答案是打造智能机电一体化生态系统，该系统涵盖了各个方面，从设计和选型、快速交付和调试到过程配置和监测、通过报告或质量信息提供服务支持。高度自动化可以节省大量时间，并最终节省成本。 

即使是已走上智能生产之路的公司也会意识到，在为装配过程（如连接或压装）以及搬运任务的子系统确定尺寸、配置和编程方面需要付出巨大努力。这些工作对外部专业人才的需求量很高，而且这类人才往往很难获得。因此，理想的解决方案是将模块化预配置套件进行巧妙组合，以减轻公司负担——并且根据即插即用的原则，同样可以在工厂自动化中快速轻松地实施这类解决方案。

避免易错的孤立解决方案

有了现代机电一体化解决方案，公司更容易从整体上处理数字化问题。现代机电一体化解决方案有助于改变通常看似无穷无尽的必要单个步骤序列。另一方面，那些继续将数字化视为“渐进战略”的公司则面临着孤立解决方案的风险，这类解决方案容易出错，通常需要分散的专家知识。由于在工程中往往缺乏统一的技术基础和共同的思路，最终会消耗大量的时间和成本。

一种由预选的机电一体化元件和智能功能组成的模块化系统，只需通过浏览器点击几下即可完成组装。此外，借助现代工程工具中的智能算法，在线选型和配置期间，将消除昂贵的时间支出以及可能的设计错误和其他风险，可以消除工程冗余。

为未来工厂提供一流元件

这正是博世力士乐通过智能功能套件所采用的方法。借助协调的机电一体化元件“生态系统”，可快速实施产品和解决方案，在线选择其标准化组件，并预先配置以备安装。智能功能套件是正在根据Smart MechatroniX解决方案平台创建的新产品和解决方案的一部分。基于一流元件，该生态系统结合了未来工厂的新机电一体化解决方案方法。

这些子系统由线性轴或电缸组成，并配有配套的电机、伺服驱动器和控制系统。智能功能套件的核心是预装的直观操作软件，即使不具备任何先验知识，也可以立即操作该软件。

所有智能功能套件在用户活动中为用户提供了明显的优势，例如轻松的产品选型或采用即插即用的调试方法。智能功能套件还能实现直观的过程配置，无需编程，并具有开放式接口，即使在更高层级的系统和更大的物联网环境中，也可以实现简单集成。

◤图1：冲压和接合用智能功能套件是博世力士乐Smart MechatroniX生态系统中首个可即时安装的智能包解决方案。（图片来源：Bosch Rexroth AG）

智能功能套件的优点概述：

    *简单的产品选型：可以通过现代电子工具轻松选择和配置预定义套件，大大节省时间和成本。

    *即插即用：预装操作软件具有调试向导和自动参数化功能，可确保快速调试和快速投资回报（ROI）。

    *零编程：直观软件用于简单和图形化的过程配置，无需编程知识和外部专家，即可实现高效的自助服务。

    *开放式接口：通过开放式接口，将智能功能套件简单地集成到更高层级的系统中，使机电一体化生产线可以随时扩展并充分具备物联网能力。

图2：博世力士乐在Smart MechatroniX生态系统中添加了搬运任务用智能功能套件：这款带有预装操作软件的即用型套件适用于各种搬运应用。（图片来源：Bosch Rexroth AG）

快速设计和选型

通过LinSelect工程工具提供软件支持，只需几步即可快速设计出配套元件，然后通过在线配置器敲定配套元件。那些节省了大量工程时间的公司很快就会明白：通过优化，释放了可用于增值工作的资源，而不是重复设计、配置和编程。

由于用户在一次交付中收到了所有预配置元件，因此子系统可以快速与生产环境集成。然后只需点击几下就可以投入运行。预装的操作软件、直观的程序和省时的自动参数化共同创造了一系列优势，使智能功能套件对所有类型和规模的制造公司极具吸引力。整条生产线可以更快地升级，而且由于智能功能，附加值会不断增加。

零编程以及与控制架构快速集成

有了智能功能套件，可通过直观前端来执行应用特定流程配置，无需任何编程。只需点击几下即可选择各项功能，并通过拖放操作将各项功能按顺序排列。由于用户界面独立于平台在浏览器中运行，因此，可以快速灵活地调试优化后的系统，必要时进行重新参数化，并通过PC或平板电脑进行监控。

另一优点是，该子系统易于与更高层级的线路控制系统集成。为此，用户只需选择合适的现场总线模块。借助ReST-API编程接口和独立于平台的数据交换标准OPC UA，智能工厂也最终能适应更大的工业4.0环境，OPC UA允许与更高级别的IT系统进行数据传输，不存在任何基础设施障碍。

更灵活、更快进入市场

除了冲压和接合应用所需的智能功能套件和搬运任务所需的智能功能套件外，针对特殊应用的其他解决方案也在开发中，例如用于点胶或投料过程的套件。

智能功能组件将经过验证的一流线性运动技术与全新突破性ctrlX AUTOMATION平台和直观的用户软件相结合。机械元件与预选的驱动元件组合，并精确匹配。

图3：多合一包装：预装多轴系统，包括电机、电缆和所有附加零件，以及适用的ctrlX伺服驱动器（包括控制器）。（图片来源：Bosch Rexroth AG）

◤图4：预装软件可用于各种终端设备，无需编程知识即可操作。（图片来源：Bosch Rexroth AG）

预装软件提供自动参数化、与更高层级的控制系统集成或简单的过程配置等基本功能。此外，该软件还包括应用特定功能，如冲压智能功能套件中的冲压和接合过程的质量监控。

这些模块化的智能全能型设备帮助用户实现了重要的运行和战略优势：举例来说，智能全能型设备在基础层推进生产的数字化，以最佳方式应对定制化生产或数据驱动型供应链管理等趋势。此外，智能全能型设备提供了更大的的灵活性和快速的投资回报率。

结论

在通往未来工厂的道路上，那些经历了大量孤立解决方案的公司正在意识到进程变得比他们预期的更难。

具有典型机电一体化应用的冲压、接合或搬运和定位任务的装配线可使用单一来源的智能模块系统，从而快速、轻松地适应工业4.0环境，无需编程。在生产中，越来越多地使用软件支持型机电一体化生态系统，这大大节省了工程资源，提高了生产灵活性，最终加速了产品上市的时间。

作为全球领先的传动与控制技术供应商之一，博世力士乐致力于为各类机械和系统设备提供高效、强大、安全的智能运动解决方案。公司在行走机械应用、机械应用与工程及工厂自动化等领域拥有丰富的项目经验，并且凭借其智能元件、定制化解决方案及服务，为实现互联工业创造完美的应用环境。同时，博世力士乐还为客户提供各种液压、电子传动与控制、齿轮、线性传动及组装技术，软件及物联网的接口。公司业务遍及全球80多个国家与地区，拥有约29,600多名专业员工，2020年全球销售额近52亿欧元。

自1978年进入中国市场以来，博世力士乐已在北京、武进和西安建立了生产基地，截止至2020年12月，拥有约2,600名员工。

更多信息请访问: www.boschrexroth.com.cn 和 www.boschrexroth.com

博世集团是世界领先的技术及服务供应商。根据初步数据，博世集团约394,500名员工（截至2020年12月31日）在2020财政年度创造了约716亿欧元的销售业绩。博世业务划分为4个业务领域，涵盖汽车与智能交通技术、工业技术、消费品以及能源与建筑技术领域。作为全球领先的物联网企业，博世为智能家居、智慧城市、互联交通和互联工业提供创新的解决方案。博世运用其在传感器技术、软件和服务领域的专知，以及自身的云平台，为客户提供整合式跨领域的互联解决方案。通过其产品和服务，博世为人们提供创新有益的解决方案，从而提高他们的生活质量，打造互联生活。凭借其创新科技，博世在世界范围内践行“科技成就生活之美”的承诺。集团包括罗伯特 • 博世有限公司及其遍布约60个国家的440家分公司和区域性公司。如果将其销售和服务伙伴计算在内，博世的业务几乎遍及全世界每一个国家。这一全球性的生产、工程和销售网络为其进一步发展奠定了基础。博世的长远健康发展建立在不断创新的基础上。博世的研发网络拥有73,000名研发人员，遍布全球近126个国家和地区,其中软件工程师约有30,000名。

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