Samtec连接器应用科普 | 连接智能工厂中的AI

【摘要/前言】

本文是系列的第一部分，我们将探讨人工智能在工业领域的作用。

人工智能（AI）的话题最近成为头条新闻，因为最新一代基于云的人工智能工具有望为机器的力量带来重大飞跃。在所有关于人工智能将如何影响我们的讨论中，很少有人谈到这些机器所需的硬件。无论这些机器变得多么强大，它们仍然需要物理基础设施来提供电力和通信。

将人工智能与硬件连接起来的需求将大幅增长。

人工智能最有趣的用途之一是在工厂，它有可能改变工业环境。物联网（IoT）在工业应用领域的发展，将生产过程中的每一个元素都集中在一起，使其作为一个整体发挥作用，这就是通常所说的智能工厂。要说明工业物联网（IIoT）如何发挥作用，就必须了解智能工厂内部的结构及其对生产流程的影响。

【智能工厂的形态】

在传统工厂中，从原材料接收到生产，最后到成品发运，制造过程的所有要素都是独立的。生产线上的每台机器都与其他机器分开，整个过程都在高层次上进行管理。 工厂的组织方式使其在完成某项任务时非常高效，但却不够灵活，无法轻松应对各种变化。

智能工厂提供了传统工厂无法提供的灵活性。IIoT允许每台机器收集有关自身功能和状态的数据，然后与整个网络共享。这种信息共享不仅能使工厂高效运行，还能发现任何潜在问题，以便采取行动，将干扰降到最低。

智能工厂的拓扑结构是其成功的重要因素。拓扑结构被描述为一系列层。最上层是企业层。这一层包含管理和控制业务的所有系统，从销售和营销到物流和维护。组织的整体运行就是在这一层进行的。

企业层下面是控制层。这一层包含的系统接收来自企业层的需求，并将其转化为工作计划，确保原材料放在正确的位置，操作人员准备就绪。

最底层是设备层。这是操作所有机器的工厂车间。在 IIoT 时代之前的传统工厂中，这些机器都是由本地控制的。熟练的操作员可以确保流程顺利运行，与其他操作人员几乎没有互动。

随着 IIoT 时代的到来，设备层的所有机器都被连接起来，相互之间以及与企业上层共享数据。因此，信息已成为智能工厂的重要原材料，并在工厂各层之间共享。

【工业自动化和IIoT】

工业自动化在现代生产线中发挥着不可或缺的作用。从简单的电机到复杂的机器人，许多生产流程都利用最新技术来减少对人力投入的需求。在新型智能工厂中，这种自动化设备变得更加重要。

与传统工厂相比，新一代工业自动化设备在 IIoT 如何改变制造环境方面发挥着积极而重要的作用。由于 IIoT 依赖于设备层面所有元素的反馈，因此工业自动化设备需要配备传感器来监控其性能。这些信息与控制层共享，以了解机器的运行情况。

这给用户带来了许多好处。首先是可以监控整条生产线的性能。如果一台机器的运行速度比其他机器慢，就可以重新配置生产线以适应这种变化。事实上，与自动化设备的双向通信可以使用户对需求的变化做出快速反应，从而对生产的灵活性产生重大影响。

当需要对生产线进行维护时，监控单个机器的性能也会带来好处。通过记录从温度到能耗的各种参数，收集到的数据可为即将到来的维护需求提供预警。例如，电机振动的增加可能表明轴承需要更换，或者成型机所需能量的增加可能表明加热元件出现故障。

正是由于智能工厂内的这种信息共享，才使其对制造商如此重要。智能工厂将具有更高的灵活性和快速响应需求变化的能力。通过分析性能数据，可以更加重视预防性维护，从而减少停机时间。人工智能技术也将利用这些数据，使工厂环境真正实现自主化。

【小 结】

在本系列的第二部分，我们将研究工业环境。我们将探讨客户如何在这些苛刻的条件下连接人工智能，并了解 Samtec 如何开发 COM-HPC 等技术，以满足未来工厂苛刻的高速应用需求。