要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0及自我調(diào)整裝配線的愿景，有賴于電源的效能。本文將就配電、電源品質(zhì)和監(jiān)控等方面講解如何構(gòu)成未來智能工廠的基礎(chǔ)。

在傳統(tǒng)的裝配生產(chǎn)線中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷時(shí)，檢查員會(huì)按下紅色的緊急按鈕，工程師和管理人員沖進(jìn)去找到生產(chǎn)線中的問題，然后排除故障，這使得整個(gè)生產(chǎn)暫停一段不確定的時(shí)間。每一次延誤都有可能導(dǎo)致成本增加和延誤生產(chǎn)時(shí)間。

工業(yè)4.0的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是實(shí)施自我監(jiān)控的裝配線，自動(dòng)進(jìn)行檢查和校正，避免因?yàn)樯a(chǎn)延遲而造成重大損失。

在這種場(chǎng)景中，視覺系統(tǒng)可以在沒有人直接參與的情況下識(shí)別質(zhì)量問題。機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)模塊實(shí)時(shí)分析視覺數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)器調(diào)整參數(shù)并校正生產(chǎn)線上下一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。

未來，這種工業(yè)“自動(dòng)校正”功能可能具有多種形式。經(jīng)過訓(xùn)練后，用于面部識(shí)別的相同復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)可以用來發(fā)現(xiàn)3D打印部件中各個(gè)層次的缺陷。激光掃描和測(cè)量可以檢測(cè)出未對(duì)準(zhǔn)的部件。隨著現(xiàn)有的機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人、自動(dòng)化工廠車輛(AFV)或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)設(shè)備引入附加的硬件，自我校正功能可以逐步發(fā)展演進(jìn)。

未來前景是不再需要在人工按下暫停鍵，這極具商業(yè)吸引力。在全自動(dòng)化工廠中，生產(chǎn)時(shí)間的可預(yù)測(cè)性變得更高，成本超支和進(jìn)度落后的風(fēng)險(xiǎn)更小。人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)也得以降低。AI可能很快就能根據(jù)自己的規(guī)則優(yōu)化質(zhì)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人工檢查的限制。

實(shí)現(xiàn)真正智能工廠的所有工作都有一個(gè)共同點(diǎn)：需要新的電源基礎(chǔ)設(shè)施。

配電

智能工廠為執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)的大型機(jī)械設(shè)備和全新的廣泛信息網(wǎng)絡(luò)帶來了更高的電源需求。這一通信和控制層包括布線和設(shè)備，如攝像頭、傳感器、致動(dòng)器和控制單元。自校正裝配線還可能需要一系列電氣升級(jí)，例如變壓器、開關(guān)電源和配電板，以應(yīng)付額外的負(fù)載。

理想的智能工廠信號(hào)和電源組件將要具備堅(jiān)固性以耐受工廠地面的環(huán)境，還要具備出色的速度和可靠性以滿足數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的要求。

美國(guó)安全檢定實(shí)驗(yàn)室(UL)和美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)預(yù)見到這些需求和其他即將涌現(xiàn)的問題。例如，地面上的用電設(shè)備越多，就會(huì)引入更多可能干擾機(jī)器性能的頻率。這意味著伺服電機(jī)中的敏感電子設(shè)備特別容易受到環(huán)境中附近設(shè)備的干擾。

電源質(zhì)量

數(shù)據(jù)中心經(jīng)常采取額外的措施來確保電源質(zhì)量，前瞻性的工業(yè)設(shè)施也要仿效，從而生成更平穩(wěn)、更可靠的電流。

更加重視電源質(zhì)量的智能工廠可能會(huì)采用新型組件。例如，采用電容組來消除供電線中的波動(dòng)。在需要用電的設(shè)備方面，變頻驅(qū)動(dòng)器為機(jī)器人電機(jī)提供了更柔和的啟動(dòng)。這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在幾秒鐘內(nèi)均勻地逐漸提高電源消耗，而不是在加速時(shí)突然一下子密集地消耗電源。

如果發(fā)展目標(biāo)是無中斷的裝配線，那么通信、控制線和數(shù)據(jù)處理必須保持正常運(yùn)行。正如數(shù)據(jù)中心的常見情況，關(guān)鍵計(jì)算單元可以各自具有自己的專用電池備份。

除了電池之外，工廠和數(shù)據(jù)中心也通過整合現(xiàn)場(chǎng)供電設(shè)備來抵御電力下降的影響。

隨著人工智能驅(qū)動(dòng)的自我糾正能力受到重用，工廠電源管理人員將會(huì)做出更多的決策。何時(shí)切換電源將只是其中之一。幸運(yùn)的是，人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)分析為工廠提供了其他功能；增強(qiáng)的監(jiān)控和管理電源能力。參與Molex莫仕電源行業(yè)調(diào)研的800多名設(shè)計(jì)工程師將歡迎這項(xiàng)功能。當(dāng)問及設(shè)計(jì)或?qū)嵤╇娫聪到y(tǒng)的主要優(yōu)先事項(xiàng)時(shí)，他們的答案是提高能源效率(74%)、降低成本(64%)和加強(qiáng)電源系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控(53%)。

電源監(jiān)控

實(shí)時(shí)人工智能驅(qū)動(dòng)的診斷功能不僅僅用于糾正產(chǎn)品缺陷，未來的智能工廠將受益于能夠在整個(gè)操作過程中跟蹤電壓和電流水平的控制系統(tǒng)。

通過監(jiān)控每項(xiàng)消耗電源的生產(chǎn)活動(dòng)，管理人員可以防止總體電源使用量超過物理或合規(guī)限制，并根據(jù)以前的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)生產(chǎn)活動(dòng)的電源需求。

電源診斷工具可讓管理人員延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間，并在可預(yù)測(cè)的過渡期間安排預(yù)防性維護(hù)。通過更高分辨率的功耗視圖，運(yùn)營(yíng)管理人員可以了解如何在可用電源有限的情況下增加更多的生產(chǎn)活動(dòng)。

實(shí)時(shí)電源監(jiān)控還可以實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載平衡、減少傳輸損耗，從而提高配電系統(tǒng)的彈性和靈活性。

更多數(shù)據(jù)意味著更多電源

在Molex莫仕針對(duì)電源系統(tǒng)工程專業(yè)人員的調(diào)研中，工業(yè)應(yīng)用面臨的頭號(hào)挑戰(zhàn)是電源管理，在工業(yè)領(lǐng)域中超過三分之一的工程師和管理人員提到了這一點(diǎn)。電源管理同樣是數(shù)據(jù)中心專業(yè)人員面臨的最大挑戰(zhàn)，占比幾乎相同：達(dá)到百分之四十。

未來工廠自動(dòng)化、數(shù)據(jù)分析和先進(jìn)技術(shù)的融合，為電源管理帶來了一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)全新的自動(dòng)化和控制水平帶來了機(jī)遇。

制造商必須應(yīng)對(duì)與EMI相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在日益依賴智能工具的情況下。采用視覺系統(tǒng)助力的自調(diào)整裝配線提供了更高的精度、質(zhì)量和生產(chǎn)率。電源基礎(chǔ)設(shè)施采用實(shí)時(shí)AI驅(qū)動(dòng)診斷，工廠能夠優(yōu)化運(yùn)營(yíng)并確保合規(guī)性，同時(shí)減少停機(jī)時(shí)間。

隨著未來工廠不斷演進(jìn)成形，為了要在制造流程中建立全新的效率、生產(chǎn)力和創(chuàng)新水平，利用數(shù)據(jù)的力量是至關(guān)重要的。

審核編輯：湯梓紅