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機遇與挑戰

隨著勞動力成本的上升，以及生產效率提升的需求，農業和建筑業對自身設備的要求也與日俱增，自動化和網絡化以及智能化需求成為行業發展的方向。從聯合收割機到挖掘機，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準配置。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備，面向移動商用設備的自動化技術正快速向前發展。

與傳統的工業自動化相比較，移動自動化對產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器人還是用于控制挖掘機鏟斗，控制器還是那個控制器。其顯著區別在于產品的安裝和運行環境條件的不同。印刷機的控制器不需要進行高壓清洗，而農用機械或工程車輛卻要對此習以為常。移動自動化的產品必須面對嚴苛的工作環境，包括紫外線、極端溫度、振動、沖擊、鹽霧、油污、凝露等。

圖1 移動設備控制需要對抗更嚴苛的工作環境

工程機械智能化的需求

事實上，工程機械早已不像我們傳統看上去的“傻大個”一樣的機器，他們更為智能，以應對復雜的應用場景，這包括如圖2所示的幾個方面：

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

（2）集群作業：公路已經由多機種協同作業，包括進度、車輛調度、實時工藝調整、路徑優化等，可以通過無線通信網絡對現場數據進行采集，并由中央調度系統給予作業指導。

通過數據采集，可以反饋大數據給OEM制造商，以使得其改變其機器的研發與制造環節的工藝水平。

圖2-工程與農業機械的現場集群作業

早在2011年，貝加萊就將其常規的自動化專業知識和移動車輛及工程機械自動化方面的經驗相結合，并得到日常的認可。如今，貝加萊公司針對移動裝備所專門研發的具有創新意義的的X90移動控制和I/O產品線，更推動貝加萊在移動自動化領域內不斷開拓疆土。

X90系統的核心是一個擁有強大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、以太網和實時POWERLINK總線系統的接口，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。

四個擴展卡簡化集成了貝加萊技術工具箱的功能，使用起來極其簡單。例如，客戶可以通過擴展卡的使用，簡單快速地對智能環境監控系統進行配置。

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系列產品的接口均采用莫仕公司針對自動化ECU開發的標準連接器，完全可以應對嚴苛的工作環境。

圖5 莫仕的標準連接器，滿足嚴苛工作環境的要求

作為針對移動自動化開發的產品，X90必須能夠應對最嚴酷的工作環境。-40℃到85℃的工作溫度范圍，高達50g的抗沖擊力及5g抗震能力，讓X90具有滿足IP69K的高防護等級。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等多個國際認證，更使得X90在嚴苛工作環境中的穩定工作能力值得信賴。

圖6 重要的國際認證為X90的穩定性能背書

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

完善的一站式移動自動化技術

X90的推出，讓貝加萊在移動裝備領域如虎添翼。X90系列產品將貝加萊在工業自動化領域積累多年的的優勢引入了移動機械領域。通過Automation Studio，用戶將體驗到易于操作的開發環境，高性能的實時操作系統，以及現成可用的軟件組件。從此，針對建筑機械，農業機械，林業機械及市政機械等的移動設備的自動化解決方案變得前所未有的簡單。

圖7 為建筑機械，農業機械，林業機械及市政機械等的移動設備提供完善的自動化解決方案

X90系列產品可以與貝加萊的其它系列產品無縫配合。采用Automation Studio的開發工具和實時的Automation Runtime操作系統，移動機械的生產商可以借助貝加萊在控制技術方面超過35年的專家經驗，從全面診斷，完全集成到系統中的仿真，到基于HTML5網頁技術的HMI解決方案和更高級的系統接口各方面獲得競爭優勢。

圖8 貝加萊為移動自動化提供一站式技術

多年來，貝加萊一直致力于開發基于100%可擴展硬件的統一而全面的自動化解決方案。貝加萊的軟硬件完全分離。應用軟件一經開發，可在多個平臺和多代硬件產品中重復使用，進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軟件構架。預編程和模塊化配置能夠將軟件開發效率平均提高67%。模塊化、智能化的組件提供經過全面測試的功能，輕點鼠標就能得到一個完備的用戶管理或能源監控解決方案。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，就可以在貝加萊應用中集成所有類型柴油機的重要數據，如速度和柴油機溫度，并準確地傳送到應用程序中。

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

智能時代的系統可以為用戶帶來的價值，這也是工業4.0所關注的理念，而通過X90，工程機械也可以實現現場數據采集、反饋給生產制造，延展其產品生命周期，以及業務模式的調整，尤其對工程機械領域遍布全球的現場設備而言。

（1）全生命周期的服務延伸

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

基于大數據采集以及智能學習算法，我們可以為用戶提供在操作方面的指導、控制工藝的優化升級服務、能源優化方案、工藝可以在線升級。也包括基于狀態監測的維護，通過故障的采集來提供預測并早期預警。

（2）集群作業的管理與協同

對于協同而言，包括了路徑的規劃、車輛調度、協同中的作業負荷均衡與優化、作業工藝參數下達、氣象/工況預警等與集群作業協同相關的服務，這些都是需要基于控制系統具有開放的屬性，不僅提供控制，也具有網關互聯集成能力、無線傳輸、IoT協議支持能力等。

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

圖10-通過數據的采集與計算反饋實現優化與協同

（3）研發優化

對于機械制造商而言，基于大數據平臺的反饋也可以為產品研發提供數據：

工藝的參數優化

機械的設計改善

操作習慣的改善

常見故障的處理與改善

圖11-Automation Studio為工程機械智能化提供平臺支撐

X90本身是一個產品，但是，與集成開發平臺Automation Studio與貝加萊的APROL平臺共同構成了為未來智能時代的工程機械領域提供了整體的方案集成。如圖11所示，包括了智能算法設計、開放的互聯、針對工程機械領域的軟件集成（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。