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機(jī)遇與挑戰(zhàn)

隨著勞動力成本的上升，以及生產(chǎn)效率提升的需求，農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)對自身設(shè)備的要求也與日俱增，自動化和網(wǎng)絡(luò)化以及智能化需求成為行業(yè)發(fā)展的方向。從聯(lián)合收割機(jī)到挖掘機(jī)，從消防車到多功能市政車輛，越來越多的自動化組件成為標(biāo)準(zhǔn)配置。幾乎每一臺移動車輛都裝備了多個ECU、顯示終端、傳感器和其它輔助電子設(shè)備，面向移動商用設(shè)備的自動化技術(shù)正快速向前發(fā)展。

與傳統(tǒng)的工業(yè)自動化相比較，移動自動化對產(chǎn)品在基本功能方面的要求并無特別。不管是用于控制噴涂機(jī)器人還是用于控制挖掘機(jī)鏟斗，控制器還是那個控制器。其顯著區(qū)別在于產(chǎn)品的安裝和運(yùn)行環(huán)境條件的不同。印刷機(jī)的控制器不需要進(jìn)行高壓清洗，而農(nóng)用機(jī)械或工程車輛卻要對此習(xí)以為常。移動自動化的產(chǎn)品必須面對嚴(yán)苛的工作環(huán)境，包括紫外線、極端溫度、振動、沖擊、鹽霧、油污、凝露等。

圖1 移動設(shè)備控制需要對抗更嚴(yán)苛的工作環(huán)境

工程機(jī)械智能化的需求

事實上，工程機(jī)械早已不像我們傳統(tǒng)看上去的“傻大個”一樣的機(jī)器，他們更為智能，以應(yīng)對復(fù)雜的應(yīng)用場景，這包括如圖2所示的幾個方面：

（1）智能算法：在不同的機(jī)型上，復(fù)雜的液壓控制（液壓機(jī)器人）、防傾翻、防搖、扭轉(zhuǎn)控制，瀝青攤鋪設(shè)備還包括了找平、配料工藝等，這些都較之以往依靠人工經(jīng)驗而言，更為精細(xì)，高效。

（2）集群作業(yè)：公路已經(jīng)由多機(jī)種協(xié)同作業(yè)，包括進(jìn)度、車輛調(diào)度、實時工藝調(diào)整、路徑優(yōu)化等，可以通過無線通信網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并由中央調(diào)度系統(tǒng)給予作業(yè)指導(dǎo)。

通過數(shù)據(jù)采集，可以反饋大數(shù)據(jù)給OEM制造商，以使得其改變其機(jī)器的研發(fā)與制造環(huán)節(jié)的工藝水平。

圖2-工程與農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)場集群作業(yè)

早在2011年，貝加萊就將其常規(guī)的自動化專業(yè)知識和移動車輛及工程機(jī)械自動化方面的經(jīng)驗相結(jié)合，并得到日常的認(rèn)可。如今，貝加萊公司針對移動裝備所專門研發(fā)的具有創(chuàng)新意義的的X90移動控制和I/O產(chǎn)品線，更推動貝加萊在移動自動化領(lǐng)域內(nèi)不斷開拓疆土。

X90系統(tǒng)的核心是一個擁有強(qiáng)大ARM處理器和48個多功能I/O通道的控制器，涵蓋了可用于CAN、USB、以太網(wǎng)和實時POWERLINK總線系統(tǒng)的接口，能夠滿足客戶多樣化的需求。

圖3 移動裝備智能化利器—X90

X90具有極其堅固的鑄鋁外殼，可安裝四個擴(kuò)展卡，靈活性高。另外還提供額外的I/O通道，多種I/O接口，如USB，CAN，RS485及RS232等。WLAN，籃牙，GPS等所需功能也盡將包含在其中。

四個擴(kuò)展卡簡化集成了貝加萊技術(shù)工具箱的功能，使用起來極其簡單。例如，客戶可以通過擴(kuò)展卡的使用，簡單快速地對智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行配置。

圖4 最多可安裝四個選項卡，提供額外的I/O通道和接口

X90系列產(chǎn)品的接口均采用莫仕公司針對自動化ECU開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)連接器，完全可以應(yīng)對嚴(yán)苛的工作環(huán)境。

圖5 莫仕的標(biāo)準(zhǔn)連接器，滿足嚴(yán)苛工作環(huán)境的要求

作為針對移動自動化開發(fā)的產(chǎn)品，X90必須能夠應(yīng)對最嚴(yán)酷的工作環(huán)境。-40℃到85℃的工作溫度范圍，高達(dá)50g的抗沖擊力及5g抗震能力，讓X90具有滿足IP69K的高防護(hù)等級。加上耐鹽，耐油，耐紫外線等特性，一切都不在話下。CE，Ex，Zone II，DNV?GL，SA等多個國際認(rèn)證，更使得X90在嚴(yán)苛工作環(huán)境中的穩(wěn)定工作能力值得信賴。

圖6 重要的國際認(rèn)證為X90的穩(wěn)定性能背書

除了自身的特點，X90系統(tǒng)還兼具貝加萊自動化技術(shù)所擁有的所有優(yōu)點。模塊化的軟件開發(fā)，集成的安全技術(shù)和豐富的排錯選項，不僅大大節(jié)約開發(fā)時間，更能滿足用戶的實際需求。

完善的一站式移動自動化技術(shù)

X90的推出，讓貝加萊在移動裝備領(lǐng)域如虎添翼。X90系列產(chǎn)品將貝加萊在工業(yè)自動化領(lǐng)域積累多年的的優(yōu)勢引入了移動機(jī)械領(lǐng)域。通過Automation Studio，用戶將體驗到易于操作的開發(fā)環(huán)境，高性能的實時操作系統(tǒng)，以及現(xiàn)成可用的軟件組件。從此，針對建筑機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械，林業(yè)機(jī)械及市政機(jī)械等的移動設(shè)備的自動化解決方案變得前所未有的簡單。

圖7 為建筑機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械，林業(yè)機(jī)械及市政機(jī)械等的移動設(shè)備提供完善的自動化解決方案

X90系列產(chǎn)品可以與貝加萊的其它系列產(chǎn)品無縫配合。采用Automation Studio的開發(fā)工具和實時的Automation Runtime操作系統(tǒng)，移動機(jī)械的生產(chǎn)商可以借助貝加萊在控制技術(shù)方面超過35年的專家經(jīng)驗，從全面診斷，完全集成到系統(tǒng)中的仿真，到基于HTML5網(wǎng)頁技術(shù)的HMI解決方案和更高級的系統(tǒng)接口各方面獲得競爭優(yōu)勢。

圖8 貝加萊為移動自動化提供一站式技術(shù)

多年來，貝加萊一直致力于開發(fā)基于100%可擴(kuò)展硬件的統(tǒng)一而全面的自動化解決方案。貝加萊的軟硬件完全分離。應(yīng)用軟件一經(jīng)開發(fā)，可在多個平臺和多代硬件產(chǎn)品中重復(fù)使用，進(jìn)一步確保了客戶投資收益的最大化。

貝加萊自動化解決方案的一個突出特點在于mapp軟件構(gòu)架。預(yù)編程和模塊化配置能夠?qū)④浖_發(fā)效率平均提高67%。模塊化、智能化的組件提供經(jīng)過全面測試的功能，輕點鼠標(biāo)就能得到一個完備的用戶管理或能源監(jiān)控解決方案。除了通用的mapp組件外，還推出了專用于移動自動化的組件mapp J1939。無需編寫代碼，就可以在貝加萊應(yīng)用中集成所有類型柴油機(jī)的重要數(shù)據(jù)，如速度和柴油機(jī)溫度，并準(zhǔn)確地傳送到應(yīng)用程序中。

圖9 mapp J1939組件讓程序編寫更簡便

邁向智能時代的工程作業(yè)

智能時代的系統(tǒng)可以為用戶帶來的價值，這也是工業(yè)4.0所關(guān)注的理念，而通過X90，工程機(jī)械也可以實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、反饋給生產(chǎn)制造，延展其產(chǎn)品生命周期，以及業(yè)務(wù)模式的調(diào)整，尤其對工程機(jī)械領(lǐng)域遍布全球的現(xiàn)場設(shè)備而言。

（1）全生命周期的服務(wù)延伸

傳統(tǒng)的機(jī)器銷售之后僅提供有限的售后服務(wù)，但是，在智能時代，制造商可以通過一系列的服務(wù)能力來擴(kuò)展到全生命周期的服務(wù)，通過這種競爭模式的轉(zhuǎn)變，可以獲得更好的用戶體驗、更為忠誠的客戶以及售后服務(wù)階段的增值。

基于大數(shù)據(jù)采集以及智能學(xué)習(xí)算法，我們可以為用戶提供在操作方面的指導(dǎo)、控制工藝的優(yōu)化升級服務(wù)、能源優(yōu)化方案、工藝可以在線升級。也包括基于狀態(tài)監(jiān)測的維護(hù)，通過故障的采集來提供預(yù)測并早期預(yù)警。

（2）集群作業(yè)的管理與協(xié)同

對于協(xié)同而言，包括了路徑的規(guī)劃、車輛調(diào)度、協(xié)同中的作業(yè)負(fù)荷均衡與優(yōu)化、作業(yè)工藝參數(shù)下達(dá)、氣象/工況預(yù)警等與集群作業(yè)協(xié)同相關(guān)的服務(wù)，這些都是需要基于控制系統(tǒng)具有開放的屬性，不僅提供控制，也具有網(wǎng)關(guān)互聯(lián)集成能力、無線傳輸、IoT協(xié)議支持能力等。

X90支持CANopen、POWERLINK、OPC UA，滿足在互聯(lián)互通、語義互操作多個層級的集成能力。

圖10-通過數(shù)據(jù)的采集與計算反饋實現(xiàn)優(yōu)化與協(xié)同

（3）研發(fā)優(yōu)化

對于機(jī)械制造商而言，基于大數(shù)據(jù)平臺的反饋也可以為產(chǎn)品研發(fā)提供數(shù)據(jù)：

工藝的參數(shù)優(yōu)化

機(jī)械的設(shè)計改善

操作習(xí)慣的改善

常見故障的處理與改善

圖11-Automation Studio為工程機(jī)械智能化提供平臺支撐

X90本身是一個產(chǎn)品，但是，與集成開發(fā)平臺Automation Studio與貝加萊的APROL平臺共同構(gòu)成了為未來智能時代的工程機(jī)械領(lǐng)域提供了整體的方案集成。如圖11所示，包括了智能算法設(shè)計、開放的互聯(lián)、針對工程機(jī)械領(lǐng)域的軟件集成（SAE 1939,ISO Bus和CAN,POWERLINK支持），云/邊緣計算的計算采集與傳輸支持能力。