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淺談工業(yè)4.0與傳感器技術論文
工業(yè)4.0戰(zhàn)略告訴我們，新技術與產業(yè)的融合將會帶給我們一個全新的世界。傳感器技術作為信息技術的三大基礎之一，本文通過對工業(yè)4.0的簡介闡述了傳感器技術在工業(yè)4.0中的關鍵作用及其發(fā)展方向。
“工業(yè)4.0概念”即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命或革命性的生產方法、“工業(yè)4.0”項目主要分為三大主題：一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網路化分布式成產設施的實現;二是“智能生產”，主要涉及整個企業(yè)的生產物流管理，人機互動以及3D技術在工業(yè)生產過程中的應用等;三是“智能物流”，主要通過互聯網、物聯網、物流網，整合物流資源，充分發(fā)揮現有物流資源供應方的效率，而需求方則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
真正工業(yè)4.0的實現，以目前的軟件和硬件水平無法到達，但自動化和信息化是實施工業(yè)4.0的基礎。如何利用好自動化和信息化促進工業(yè)升級，如何節(jié)約成本，減少人為誤差，提高質量和工業(yè)化水平更是當前值得思考和重視的問題。而實現自動化和信息化的基礎就是檢測數據的準確可靠，智能化、網絡化、模擬化是對檢測傳感器新的要求。
一：傳感器的研制和創(chuàng)新是影響工業(yè)4.0的重要因素之一
互聯網、物聯網，智能化都需要大量的信息，這些信息的產生都是來自儀表儀器或直接來自于各種傳感器。智能制造，智能生產沒有計量檢測便無從談起。根據我國工業(yè)和信息化部制定和發(fā)布的智能制造裝備產生發(fā)展路線圖規(guī)劃，智能制造裝備的發(fā)展重點表現在兩個方面，一是九大關鍵智能基礎共性技術，包括：新型傳感器技術，模塊化，嵌入式控制系統設計，先進控制與優(yōu)化技術，系統協同技術，故障診斷與健康維護技術，高可靠實時通信網絡技術，功能安全技術，特種工藝與精密制造技術，識別技術等。二是八項核心智能測控裝置與部件。
包括：新型傳感器及其系統，智能控制系統現場總線，智能儀表，精密儀器，工業(yè)機器人與專業(yè)機器人，精密傳動裝置，伺服控制機構，液氣密元件及系統。從以上兩個發(fā)展重點不難看出，傳感技術和傳感器的研究是其中的重點項目，而其他重點項目的研究都離不開計量測試的使用、計量測試精度和能力的保障，傳感器和傳感器技術是計量測試的一種表現形式，傳感器及傳感器技術的發(fā)展和創(chuàng)新將成為工業(yè)4.0革命關鍵中的關鍵。
二：傳感器是智能工廠的生產基礎設施
智能的生產基礎設施主要包括智能機器、工業(yè)機器人，各種傳感器以及它們通過網絡組合在一起的智能工廠。在未來的智能工廠，每個生產環(huán)節(jié)都清晰可見，整個車間有序高效地運轉�！肮I(yè)4.0”中，自動化設備在原有的控制功能基礎上，附加一定的新功能，就可以實現產品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節(jié)能性等智能化要求。
為設備添加新功能是指通過為生產線配置傳感器，讓設備具有感知能力，將所檢測的信息通過無線網絡傳送到云計算數據中心，通過大數據分析決策進一步使自動化設備具有自律管理的智能功能，從而實現設備智能化。
未來的智能工廠還會部署大量的傳感設備，并組成傳感網絡。傳感設備的作用在于識別物料和產品，生產線工藝監(jiān)測、安防、計數、監(jiān)測環(huán)境參數，監(jiān)控能源消耗等。這些傳感器通過網絡組織在一起，并與生產設備進行交互，為生產過程提供必要的數據支持。現在很多企業(yè)為了安全生產及安保需要，會部署視頻監(jiān)控設備，實現生產的可視化管理。
通過視頻監(jiān)控的方式，彌補自動化生產設備的不足。最新發(fā)展的智能監(jiān)控系統，不僅僅是對現場的監(jiān)控，還能夠利用計算機視覺技術對視頻信號進行處理，分析和理解。在不需要人為干預的情況下，這些都需要傳感器，能夠實時檢測上傳數據。
通過對動態(tài)圖像自動分析，對監(jiān)控場景中的變化進行定位，識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，能在異常情況發(fā)生時及時發(fā)出報警或提供有用的信息，有效的協助管理人員處理危機，并最大限度地降低誤報和漏報現象。
隨著先進的檢測技術在制藥行業(yè)的應用，全密閉真空投料，紅外技術控制過程質量在線澄明度檢測儀等在生產中的應用，或許會導致藥品生產離線檢測被禁止(即目前的產品檢驗方式)，一切檢驗工作均在生產過程中完成。
利用PAT(過程分析技術)可以提供實時且連續(xù)的質量信息這一特點，從而將藥品“批量生產”轉變?yōu)椤斑B續(xù)化生產”過程，即在生產過程中不間斷地進行質量檢測，而不必進行最終質量檢查就可在產品生產出來后馬上放行到市場上去，實施連續(xù)化生產的方式后，生產成本會下降50﹪(人工下降75%，所需的生產空間下降70%，物流轉移下降65%，廢料處理下降60%，水電汽下降65%，產品檢驗費用下降30%，運營成本下降30%)。
在可以預知的將來，采用“連續(xù)化生產”方式的藥企可以采用足夠多的原材料并集中生產出大量藥品滿足市場需求，其優(yōu)勢在于提高設備使用效率，實現更高的生產率并確保藥品的高質量。這將對現有生產普藥的制藥企業(yè)的生存帶來極大的挑戰(zhàn)。
三：工業(yè)4.0給計量測試及傳感器技術帶來的思考
“工業(yè)4.0”是以智能制造，智能生產為核心，以互聯為手段，以計量測試為重要的核心技術。這對計量測試技術的挑戰(zhàn)是全面的，綜合的，全方位的，我們應從以下方面對計量測試發(fā)展進行思考。
1、應從更高準確性，可靠性，一致性上思考如何進一步提高計量檢測能力，計量測試技術的準確性，可靠性和一致性是實現工業(yè)4.0的基礎。
2、應從傳感器技術的快速發(fā)展來思考儀器儀表產業(yè)發(fā)展問題以及對傳感器的量值傳遞和溯源問題。
3、應從嵌入式軟件全方位應用及互聯網的快速發(fā)展來思考計量相關軟件的檢定、校準或檢測問題。
4、應從多學科融合的角度來思考計量人才的培養(yǎng)問題。
5、應從計量檢定、校準的扁平化來思考計量技術機構的設置及發(fā)展方向問題。
6、應從工程控制系統的角度來思考計量的行政管理問題。
四：結論
傳感器技術作為信息技術的三大基礎之一，是當前各發(fā)達國家競相發(fā)展的高技術。然而我們應當看到，我國在傳感器技術方面的研究和應用實力仍不及世界上的很多國家。在當前各國大力發(fā)展工業(yè)4.0的環(huán)境下，傳感器技術的發(fā)展道路上充滿機遇。在不久的將來，一定會得到更快速、迅猛的發(fā)展。
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