首台全自动化“无人介入”LNG装车撬首装成功

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本文导读目录：

1、全集成自动化简介

2、全自动化虽然还早，但机器人劳力确实越来越便宜了

3、首台全自动化“无人介入”LNG装车撬首装成功

　　1、1.1 概述概述1 TIA 的发展史的发展史 1997年，西门子自动化与驱动集团提出年，西门子自动化与驱动集团提出“全集成全集成自动化（自动化（Total Integrated Automation,TIA）”的的概念。这一崭概念囊括了概念。这一崭概念囊括了“制造制造”与与“过程过程”领域的领域的众多知识与经验，为生产线提供了一种优秀的解决方众多知识与经验，为生产线提供了一种优秀的解决方案。案。 对用户而言，在整个生产过程的生命周期中，以对用户而言，在整个生产过程的生命周期中，以S7系列系列PLC为核心的为核心的TIA技术有助于企业实现生产力技术有助于企业实现生产力的最大化。的最大化。图：工业 　　2、领域与控制系统图：工业领域与控制系统TIA的应用的应用 1997, TIA在不连续生产和过程自动化中的应用。在不连续生产和过程自动化中的应用。 1999，TIA覆盖驱动和低压控制系统覆盖驱动和低压控制系统. 2000，TIA应用于应用于MES（Manufacturing Executuring System）. 2001，TIA应用于分布智能。应用于分布智能。图图1-1 TIA系统结构图系统结构图2 TIA的系统结构图的系统结构图 3 TIA的实现及优点的实现及优点 从最初的规划与设计，工程与实施，到安装与调试，从最初的规划与设计，工程与实施，到安装与调试，运行与维护，以至于系统升级改造，运行 　　3、与维护，以至于系统升级改造，TIA使企业在整个生使企业在整个生命周期中获得最高的生产力与产品质量，并显著降低项目命周期中获得最高的生产力与产品质量，并显著降低项目成本。此外，成本。此外，TIA还能大大缩短产品上市和系统投入运行还能大大缩短产品上市和系统投入运行的时间，从而全面增强企业核心竞争力。的时间，从而全面增强企业核心竞争力。通信通信诊断诊断组态设计组态设计集成安全性集成安全性信息安全信息安全耐用性耐用性 视频视频2 轻松无忧轻松无忧TIA1.2 TIA的统一性 通过全集成自动化，用户可以实现整个生产范围的高度集成，其优异性体现在以下三个方面：1 统一的数据管理统一的数据管理 TIA采用全 　　4、局统一的数据库，SMATIC工业软件家族都从一个全局共享的数据库中获取数据，不仅可以减少输入阶段的费用，还可以降低出错率，提高系统诊断效率，从而对工厂的平稳运行产生积极作用。（1）统一的符号表 无论使用SMATIC家族中的哪一个组态软件，都可以通过全局数据库共享一个统一的符号表。（2）变量名自动映射 SIMATIC HMI（人机界面）工具可以自动识别和使用STEP7中定义的变量，并可以与STEP7中的变量的改变自动同步。（3）多用户功能 随着项目规模的增大，多用户功能是必不可少的。TIA可以方便地实现多用户在同一个项目下工作，同时还可以保证项目的一致性。视频视频6：生产透明度：生产透明度统一的 　　5、数据统一的数据2 统一的组态和编程统一的组态和编程 在TIA中，所有的SIMATIC工业软件都可以相互配合，实现了高度集成，就好像是出自同一个模子的工具，组态和编程工具也出自统一模式，只需要从全部列表中选择相应的项；对控制器进行编程，组态HMI、定义通讯连接或是实现动作控制等操作。（1）统一的界面）统一的界面 SIMATIC工业软件家族具有统一、友好的界面。通过集成安装，用户可以在SIMATIC Manager的统一界面下工作，在STEP7中直接调用其他软件。这种界面的统一性和集成性大大方便了对整个TIA系统的编程和组态。（2）面向对象的）面向对象的“块块”概念概念 SIMATIC软件中基于面 　　6、向对象思想的“块”的概念，实现了统一的项目结构，使用户程序的可重用性大大提高，从而避免了大量重复的劳动。（3）平台无关的编程）平台无关的编程 统一的编程还实现了平台的无关性，用户程序在基于PLC的控制系统和基于PC的控制系统中都能运行，这给程序的移植带来了很大的方便，也使得用户在选择解决方案时可以更加灵活。3 统一的通讯统一的通讯 TIA实现了从控制级到现场级协调一致的通讯，采用了不同功能的总线涵盖了几乎所有的应用，以太网和带AS-Interface总线的PROFIBUS网络是安装和集成技术的重要扩展，而EIB用于楼宇控制系统的集成。（1）工业以太网和PROFIBUS统一的网络组态 在SIMA 　　7、TIC中，工业以太网和PROFIBUS采用统一的组态，当网络连接发生改变时，可以方便地进行修改。（2）基于PROFIBUS的分布式I/O 基于PROFIBUS的分布式I/O与本地I/O的组态采用了统一的方式，因此，用户在编程时无需分辨I/O类型，可以像使用本地I/O一样方便地使用分布式I/O。（3）系统中集成的路由器功能 TIA中的各种网络可以进行互联。TIA中集成的路由器功能可以方便地实现跨网络的下载、诊断等，使整个系统的安装调试更加容易。（4）集成的系统诊断和报告功能 TIA系统集成了自动诊断和错误报告功能，诊断和故障信息可以通过网络自动发送的相关设备而不需要编程。3 TIA的开放性 TI 　　8、A是一个高度集成和统一的系统，同时它也是一个具有高度开放性的系统。TIA的开放性体现在以下几个方面：1 对所有类型的现场设备开放对所有类型的现场设备开放 通过PROFIBUS，TIA对范围极广的现场设备开放。目前，该总线已经实现了在防爆环境的应用和与驱动设备同步。开关类产品和安装设备还可以通过AS-Interface总线接入自动化系统，作为PROFIBUS总线的扩展，楼宇自动化与生产自动化的连接也可以通过instabus EIB实现。视频视频7：轻松集成：轻松集成开放性开放性2 对办公系统开放并支持对办公系统开放并支持Internet 以太网通过TCP/IP协议将TIA与办公自动化应用及Internet/intranet世界相连接。 TIA采用OPC作为访问过程数据的标准接口，通过该接口，可以很容易地建立所有基于PC的自动化系统与办公应用之间的连接，而不论它们所处的物理位置如何。 Internet技术使在任意位置对工厂进行远程操作和监视成为可能。 例如：电力系统对风电场的远程监控。3 对新型自动化结构开放对新型自动化结构开放 自动化领域当中的一个明显的技术趋势就是系统的模块化程度大大提高，即由带有智能功能的技术模块组成的自动化结构。这些模块可以预先进行组态、启动和测试。这样，实现整个工厂的投运要快得多，　　电影《终结者：黑暗命运》开头有过一个并不起眼的铺垫： 　　女主人公的弟弟上班时，发现自己的工作岗位已经被机器人取而代之，姐姐气冲冲去找主管理论，得到一句「这是未来」的回应。 　　类似人类被不断发展的人工智能所威胁甚至反噬的情节在文学作品中层出不穷，机器人取代重复性的劳动岗位也是公认的自动化高度发展后可以预见的后果。 　　早几年你可能会觉得这样的事情离自己还很远，毕竟大规模使用机器人的成本并没有比人工便宜，部分操作的完成度也不尽如人意，直到最近，有关自动化失败的新闻仍在印证着人们的判断：日本的机器人酒店因效率低下「解雇」一半机器人；特斯拉工厂过度自动化导致 Model 3 产能爬坡缓慢；阿迪达斯关闭机器人工厂也被推测是成本高昂且无法大规模生产。 　　▲ 阿迪达斯的机器人工厂计划宣告失败 　　看起来，自动化只是看上去很美，机器人要革掉人工劳力的命为时尚早，但事实果真如此吗？ 　　在帕萨迪纳市区一处拐角建筑的厨房中，机器人 Flippy 抓起装满鸡条的炸篮，将其浸入热油中，由传感器确认温度后，再将炸篮提起、沥干并将鸡条倒入漏勺。 　　不远处，另一位 Flippy 看着牛肉饼在煎锅中嘶嘶作响，它通过眼部的摄像头将图像传送至大脑的机器视觉系统，待牛肉出现正确的棕色阴影后，用铲子状的机械手将牛肉铲出放于汉堡，再将汉堡摆放到托盘上。 　　Flippy 是 Miso Robotics 公司为企业厨房打造的机器人，专门处理危险、繁琐且注重时间的烹饪，如翻转汉堡、炸鸡、切菜等，换而言之，餐馆中工资最低的活。 　　注意，上述场景发生在 2016 年，Miso Robotics 的目的很明确，就是让机器人能在快餐生产线上像人类一样干活，并且成本比最低工资还低。 　　最初 Flippy 的价格并不便宜，一台需要 10 万美元，但由于硬件成本迅速降低，2020 年它的价格已经降至不到 1 万美元，且很快会有更便宜且更节省空间的型号登场。 　　▲Miso Robotics 声称 Flippy 可以将餐厅的利润率由 5% 提升至 14% 图片来自：Miso Robotics 　　这还没完，为了进一步打动餐馆的老板们，Miso Robotics 还推出了订阅制，每月 2000 美元就可以雇一台机器人在后厨帮忙，相当于每小时的用工成本只要约 3 美元。同样的工作若雇佣真人员工，根据餐厅的营业时长和不同地区的最低工资，每月需要支出 4000 到 10000 美元。何况机器人永远不用请病假，只要你愿意，它可以 24×7 小时运转。 　　目前 Flippy 已经在道奇体育场和快餐连锁 CaliBurger 投入使用，或许美国人不久以后就能在各种快餐店吃上由机器人制作的汉堡了，说不定劳动力成本降低后，食物的价格也能更便宜。 　　Flippy 有望解决餐饮业长期以来人手不足的困扰，消费者对速食食品的需求不断增长，但较低的薪资导致餐馆业离职率居高不下，每年超过 100%（美国）。 　　就像早期的计算机往往占用整间屋子储存数据一样，在大多数案例中，机器人就算能完成工作，其工作环境也多半需要大幅改造，而不是即插即用，更用不说与人类安全地协同工作，因此从第一台机器人出现至今，机器人很多时候因成本昂贵无法在工业上大规模应用。 　　如今电机发动机和传感器技术都得到了改善，成本也大为降低，Flippy 等机器人既便宜又靠谱，还能在正常环境下工作，这才引起了人们的焦虑乃至恐慌。 　　不止是餐厅工作人员，自动化对工作岗位的侵袭是全方位的，而且来得比想象中的来得快一些。 　　▲美国服务业的自动化对劳动力的取代速度是以往变革的 2-3 倍 图片来自：贝恩官网 　　贝恩咨询公司 2018 年发布的报告 《劳动力 2030》就因探讨了自动化对社会环境的冲击而备受关注，报告预测到 2030 年，自动化的普及将减少当前 20%-25% 的工作岗位，也就是说有 4000 万人的工作会被机器取代，这还只是在美国。 　　更糟糕的是，即便保住饭碗的员工，工资的增长也会慢得多，例如餐厅采用自动点餐机和线上点餐系统，其成本可能低于专门雇佣服务员，因此若服务员的工资保持在该水平以下，就不用担心就业问题，只不过工资涨幅就变得极其有限。JL Warren Capital 的报告亦指出特斯拉上海工厂的自动化程度低于其加州工厂，原因是上海的劳动力成本低于全自动化产业的成本。 　　贝恩的分析显示，未来几十年中，大约 80% 的工人或受到工资增长停滞或失业的影响，而且 Flippy 的例子已告诉我们，自动化的成本只会越来越低。 　　本次新冠肺炎疫情的爆发，也让许多原本依赖人力的行业看到或重新思考自动化的必要性，机器人除了降低人工成本和提高生产效率外，也能在病毒面前无所畏惧。在提倡「非接触」的大环境下，我们也能看到机器人在送餐、消毒、体温等场景的应用。 　　当然，自动化给就业带来的也不全是坏消息，机器人消除旧有工作，但新的技术也意味着新的就业机会，就像计算机让成打字员退出历史舞台的同时，也创造出软件开发者、计算机技术人员等新的职业一样，自动化的普及势必会让机器维护人员的需求迅速扩大，AI 产业高速发展的背后，「数据标注师」的队伍也在不断状大。 　　还有学者以个人计算机为例，指出自动化未必会使某种职业消亡。「当电子表格软件第一次出现时，每个人都在预言簿记和会计工作要完了，」加州大学伯克利分校的工程学教授肯·戈德伯格（Ken Goldberg）说道，「实际上它改变了工作，因此会计们不用花费整整一天时间在计算器上加数字，而是开始进行数据可视化和规划等工作。」 　　▲ 图片来自：Unsplash 　　然而，站在个体角度来看，要在自动化的浪潮下找到出路并不是一件容易的事。不管是新的工种还是优化效率，技术门槛显然越来越高，服务员被点餐机抢了工作，有多少能转型成机器维护人员？工厂配备全自动装配线后，工人们又有多少具备维修机器的能力？ 　　何况这一轮自动化不仅威胁着体力劳动者，技术含量不高的基层白领也面临被淘汰的命运。借用近期被广泛引用的一句话来说，「时代的一粒灰，落在个人头上，就是一座山。」 　　好在，低技术劳动力被机器取代大概率是一个渐进的过程，总还有机会向其他劳动力密集的领域转移，餐馆的工作没了，还可以去送外卖、快递，总不至于所有人在一夜之间都丢掉饭碗。 　　自动化技术侵占劳动力市场不是 AI 出现后才有的现象，美国 1900 到 1940 年的农业自动化使数百万农民失业，就被视为大萧条的诱因之一，在那一时期出现的商业洗碗机，更是威胁要消灭整个后厨工作。 　　▲ 图片来自：《终结者：黑暗命运》截图 　　如今在疫情和油价暴跌双重冲击下，美股创下仅次于 1987 和 1929 年的单日最高跌幅，欧洲多国股市跌入技术性熊市，经济衰退的阴影笼罩全球，以互联网、人工智能为代表的高新技术扩大生产力的同时，也被认为拉大了贫富差距。 　　历史仿佛进入了新的轮回，但和上个世纪相比，如今技术变革的步伐显然越来越快，留给人们适应的时间也越来越少。 　　题图来自：Unsplash　　中化新网讯 　　近日，由中国船舶集团第七一六研究所、连云港杰瑞自动化有限公司、中国石化天然气分公司青岛液化天然气(LNG)接收站、中国石化工程建设有限公司联合研制的国内首台“无人介入”全自动化LNG装车撬在客户单位接收站成功完成首次装车。 　　LNG装车撬是LNG在整个转运链中的一个重要设备，负责将LNG中转站中的LNG装载到LNG槽罐车上，槽罐车再转运到各个加气站，给车辆供气。不同于汽油等常温流体装载，作为一种超低温可燃液体，LNG装车撬仅充装作业流程就包含20多个操作步骤，在传统装车模式下，大部分操作步骤均需人工参与完成，存在人员参与度高、作业劳动强度大、安全风险高等问题。为解决这个问题，杰瑞自动化公司创新突破了法兰位置精确视觉识别、自动轨迹规划与运动控制、全自动对接锁紧、高精度主动验漏等多项核心技术。 　　杰瑞自动化公司负责人宋新伟介绍，全自动化LNG装车撬可真正实现充装作业全流程“无人介入”，即通过视觉系统精准识别槽车法兰位置，然后通过运动控制系统实现装车臂轨迹规划和运动控制，完成装车臂与槽车法兰连接，代替了传统人工拖拽装车臂连接槽车法兰的操作过程；通过全自动对接锁紧实现装车臂末端与槽车法兰的紧固连接，代替了传统人工拧紧螺栓紧固法兰的操作过程；通过高精度主动验漏实现对装车臂与槽车法兰连接面的泄漏情况检查，代替了传统人工喷壶验漏。 　　业内人士表示，该装车撬创新槽车充装作业模式，大大简化了操作流程、提升了自动化程度，全面实现了识别、寻位、对接、紧固、验漏、置换、充装、归位等全流程的“无人介入”自动化装车，解决了传统装车撬自动化程度低、需人工介入操作、劳动强度大、作业流程易出错的痛点。 　　不仅如此，该全自动化LNG装车撬的成功研制和示范应用，大幅降低了充装作业安全风险和劳动强度，实现了装车作业从人工操作到全流程“无人介入”的新跨越，凸显了便捷、高效、安全、可靠的显著特点，对推动我国LNG储运产业向高端化迈进具有积极推动作用。

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