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NX701 機(jī)器自動(dòng)控制器

在全球制造業(yè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用逐步升級(jí)。它將所有的物品、服務(wù)、信息進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)而引發(fā)制造業(yè)的革新。

而在日本制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)據(jù)的收集和分析在物聯(lián)網(wǎng)IoT這個(gè)名詞流行之前已成為慣例。不斷累積的改善措施，使“日本品質(zhì)”在世界范圍內(nèi)名聲大振。

舉例來說，在對(duì)生產(chǎn)狀況精細(xì)管理要求很高的半導(dǎo)體生產(chǎn)流程中，需要處理大量不同種類的數(shù)據(jù)（包括溫度、壓力、氣體流量等）。而在嚴(yán)格要求效率的汽車生產(chǎn)流程中，通過收集大量的數(shù)據(jù)，可以在機(jī)械故障發(fā)生之前，合理地更換零部件。

事實(shí)上，制造業(yè)對(duì)于信息數(shù)據(jù)的需求早已存在，這種在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)改善產(chǎn)品性能的需求在制造業(yè)中不斷增長(zhǎng)，但是人們并不希望生產(chǎn)系統(tǒng)由于要處理大量的數(shù)據(jù)而變得過于復(fù)雜。

在這一背景下，制造業(yè)的整體環(huán)境發(fā)生了變化。客戶需求的多樣化需要更廣泛的產(chǎn)品線與之匹配。伴隨產(chǎn)品生命周期的縮短，企業(yè)需要不斷推陳出新。隨著市場(chǎng)全球化進(jìn)程的加速，越來越多的生產(chǎn)工廠在區(qū)域市場(chǎng)周邊建立。但是，隨著勞動(dòng)力的減少、熟練工人的短缺，在技術(shù)傳承與勞動(dòng)力確保方面依舊是一項(xiàng)嚴(yán)峻的課題。

為了快速準(zhǔn)確地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變化，制造業(yè)需要的到底是什么？

歸根到底，是需要一種綜合控制器。新型控制器超出了傳統(tǒng)控制器的框架概念，將信息通信技術(shù)（ICT）與工廠自動(dòng)化（FA）相結(jié)合，并擁有令人難以置信的超高處理速度。機(jī)器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)交換，這也需要在處理方面達(dá)到超高速。超高速的處理能力可以完善控制器的性能，使用單一控制器即可控制復(fù)雜的系統(tǒng)架構(gòu)。

歐姆龍的工程師相信，這臺(tái)控制器可以為制造業(yè)數(shù)據(jù)帶來新的生命，使之成為系統(tǒng)的核心，可以無(wú)障礙地在任何地方使用。

早在世界對(duì)IoT和工業(yè)4.0概念都還未知的時(shí)候，歐姆龍基于上述思考，開始研發(fā)新一代控制器NX701。歐姆龍的目標(biāo)不是在已有的發(fā)展上進(jìn)一步延伸，而是進(jìn)行前所未有的控制——精確到萬(wàn)分之一秒的控制（100微秒）?？朔酥刂乩щy，終于實(shí)現(xiàn)了壓倒性的高速，比英特爾酷睿i7專業(yè)處理器還要快。

向從未進(jìn)入的開發(fā)領(lǐng)域進(jìn)軍

雖然對(duì)于大多數(shù)人來說可能很難想象，家用PC使用的處理器，不能直接用于工廠的機(jī)器自動(dòng)化控制。舉例來說，如果家用電腦的系統(tǒng)凍結(jié)0.1秒，往往會(huì)被忽視，也不會(huì)造成太大的問題。但是同樣的事情發(fā)生在工廠就是嚴(yán)重的問題。它會(huì)導(dǎo)致機(jī)器突然停止，產(chǎn)生誤操作，從而造成產(chǎn)品缺陷。

有鑒于此，在制造業(yè)，選用自家專門研發(fā)的生產(chǎn)部件可謂是慣例。而歐姆龍打破常規(guī)，決定在2011年推出的新型控制器上使用英特爾處理器。這次向更高難度發(fā)起挑戰(zhàn)，是最初誰(shuí)都始料未及的。

“新型的控制器處理速度為125微秒，是上一代控制器的4倍。為了能讓控制器在制造現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定工作，需要運(yùn)行速度為百萬(wàn)分之一秒的處理器，并大限度地發(fā)揮多核的特性。這對(duì)于英特爾來說也是向未知領(lǐng)域發(fā)起的挑戰(zhàn)。歐姆龍與英特爾的工程師一起工作，通過研究開發(fā)，了解制造領(lǐng)域?qū)π阅艿幕疽?。最終，我們研發(fā)出足以承受生產(chǎn)環(huán)境的新型處理器。” 負(fù)責(zé)固件（firmware）開發(fā)的歐姆龍人員說道。

NX701的開發(fā)人員

產(chǎn)品商業(yè)化的另一個(gè)重要要求就是小型化，新的控制器必須進(jìn)一步瘦身。對(duì)于搭載英特爾處理器的超高速控制器來說，人們很容易想到一個(gè)類似于大型計(jì)算機(jī)那樣的物品。但是巨大的控制器在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法使用的。對(duì)于效率至上的制造現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備和廠房空間的有效利用是至關(guān)重要的。

NX701 CPU單元的組件

負(fù)責(zé)硬件開發(fā)的歐姆龍工程師Azuma先生回憶當(dāng)時(shí)研發(fā)的辛苦時(shí)說道：“對(duì)于使用傳統(tǒng)控制器的客戶來說，將控制器小型化之后，會(huì)產(chǎn)生高密度回路，進(jìn)而引發(fā)過熱，導(dǎo)致CPU運(yùn)行遲緩。為了使CPU在制造現(xiàn)場(chǎng)正常使用，我們必須保證CUP在環(huán)境溫度55℃的高溫下，依然能夠達(dá)到預(yù)期的處理速度。為了使這一切成為可能，我們反復(fù)進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化高頻電路設(shè)計(jì)技術(shù)。最終，研發(fā)出這款歐姆龍的控制器?！?/p>

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員回顧研發(fā)時(shí)的辛苦

ICT與FA相融合，創(chuàng)造“人與機(jī)器的新型協(xié)調(diào)關(guān)系”

放眼未來、克服一切困難問世的NX701，是業(yè)內(nèi)最快的控制器。歐姆龍?jiān)?015年4月發(fā)布之后，該控制器已經(jīng)在要求高精度和安全性，以及追求生產(chǎn)效率的電動(dòng)汽車和智能手機(jī)的新一代制造設(shè)備上發(fā)揮作用。

當(dāng)你看到40臺(tái)以上的機(jī)器同步運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的那一刻，也會(huì)被這一景象所震驚。它使追蹤每個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)狀況成為可能，對(duì)正在進(jìn)行和即將進(jìn)行的生產(chǎn)步驟進(jìn)行質(zhì)量管理。

與此同時(shí)，IoT、工業(yè)4.0等制造業(yè)旋風(fēng)也在日本刮起。我們即將進(jìn)入制造業(yè)的時(shí)代。

面對(duì)來自內(nèi)部和外部的質(zhì)疑，產(chǎn)品經(jīng)理倉(cāng)田先生不斷收集客戶需求，規(guī)劃著未來理想的制造環(huán)境。他說“當(dāng)時(shí)，對(duì)于是否有必要做這個(gè)高速控制器的質(zhì)疑不絕于耳。但是我堅(jiān)信歐姆龍的哲學(xué)，“機(jī)器能做的事就讓機(jī)器去做，人類應(yīng)該從事富有創(chuàng)造性的活動(dòng)?！?也有些人認(rèn)為，機(jī)器可以代替人類。的確，在某些領(lǐng)域機(jī)器比人類操作更加快速、精準(zhǔn)，也可以在危險(xiǎn)的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間的工作。但是在制造現(xiàn)場(chǎng)，我們?cè)O(shè)想的未來是機(jī)器可以把人類積累起來的知識(shí)轉(zhuǎn)化為存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。它可以解釋數(shù)據(jù)，完成所需任務(wù)，或是提出改善建議。我確信NX701將成為制造業(yè)創(chuàng)新的核心產(chǎn)品。

精細(xì)生產(chǎn)速度的大幅提升，使產(chǎn)品的高速生產(chǎn)達(dá)到了前所未有的高度。通過大量的數(shù)據(jù)分析及高速反饋，制造業(yè)技能的可視化和人工智能將人與機(jī)器的交互提升到一個(gè)全新的水平。歐姆龍相信NX7作為旗艦型號(hào)，將開創(chuàng)制造業(yè)的未來。

歐姆龍的目標(biāo)是將制造業(yè)同仁與歐姆龍的技術(shù)和智慧相融合，并通過革新，為世界各地的人們創(chuàng)造美好而幸福的未來。歐姆龍將以此為目標(biāo)，不斷進(jìn)行挑戰(zhàn)，使機(jī)器更加智能、構(gòu)筑與人類新的和諧關(guān)系。