西門子SIEMENS控制模塊6SL3040-1MA01-0AA0

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潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司 上海詩慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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裝配機(jī)器人無需專門編程即可進(jìn)行產(chǎn)品裝配；工廠生產(chǎn)線可以自我優(yōu)化；列車或風(fēng)機(jī)可以基于運(yùn)行數(shù)據(jù)和人工智能（AI）申請(qǐng)維護(hù)，它們的自我檢查和預(yù)判能力甚至優(yōu)于開發(fā)它們的工程師。人工智能的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展必將進(jìn)一步改變?nèi)祟惖墓ぷ髂Ｊ剑@是為什么呢？西門子股份公司*技術(shù)官博樂仁（Roland Busch）對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)解讀。

如果我們能引導(dǎo)人工智能朝著有益人類的方向發(fā)展，讓它成為我們的有力幫手，那么發(fā)展即機(jī)遇。毫無疑問，人工智能的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展將進(jìn)一步改變?nèi)祟惖墓ぷ髂Ｊ?。市?chǎng)研究機(jī)構(gòu)*預(yù)測(cè)，多達(dá)50％的生產(chǎn)活動(dòng)都可以由機(jī)器自動(dòng)完成。這意味著，機(jī)器不但可以執(zhí)行這些活動(dòng)，而且比人類做得更好、更快。當(dāng)然，這也意味著，一旦擺脫了這些瑣碎的任務(wù)，我們就有更多時(shí)間來評(píng)估執(zhí)行結(jié)果，為客戶提供建議，發(fā)掘并培養(yǎng)員工能力。

人形機(jī)器人將為人類的研究工作、工業(yè)發(fā)展和日常生活提供幫助，但不會(huì)取代人類

不存在“人機(jī)對(duì)抗”

“人機(jī)對(duì)抗”的說法難免有危言聳聽之嫌，進(jìn)一步了解人工智能，人們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)情況并非如此。如今，變革已經(jīng)開始，德國(guó)各工業(yè)企業(yè)正在試圖互相挖角，尤其是那些跨學(xué)科人才，比如具備物理工程知識(shí)的數(shù)據(jù)科學(xué)家。只有他們能將人工智能生成的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。例如，列車操作員收到指令，要在某個(gè)時(shí)間前更換某節(jié)列車的某個(gè)部件。而要發(fā)出這條指令，需要兼具預(yù)測(cè)性維護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)分析的相關(guān)知識(shí)，還要了解替換部件的可用性，甚至是列車所在國(guó)家的法律法規(guī)。所以說，只有人類才可以將數(shù)字化世界的洞察運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)世界中。

正因如此，在高精度作業(yè)時(shí)我們總是依賴于嫻熟的手工勞動(dòng)。例如，在慕尼黑Allach區(qū)的工廠里，生產(chǎn)和維護(hù)機(jī)車時(shí)的工作精度達(dá)到十分之一毫米。只有交給專業(yè)技術(shù)人員，我們才能保證列車的性能。

目前有三大趨勢(shì)并行：新的就業(yè)機(jī)會(huì)正在產(chǎn)生、一些崗位逐漸被淘汰、還有一些崗位則正在發(fā)生著改變。若想人工智能對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生積極影響，就必須確保商業(yè)企業(yè)——包括大中小企業(yè)甚至零售商——都能廣泛應(yīng)用人工智能。我所講的是工業(yè)人工智能，即結(jié)合了專業(yè)知識(shí)的人工智能。我們的目標(biāo)是創(chuàng)造“數(shù)字化伴侶”，它相當(dāng)于人類的智能助力器。這種為人類賦能的人工智能技術(shù)必須得到普及。但是，我們不能只投資研發(fā)，還要投資培訓(xùn)，把這些技能在幼兒園、小學(xué)、高中和大學(xué)中推廣。

我們通過“工業(yè)4.0”成功開啟了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而工業(yè)人工智能將這一轉(zhuǎn)型提升至全新高度 

人工智能推動(dòng)“工業(yè)4.0”進(jìn)入下一階段

工業(yè)大國(guó)想要從當(dāng)前的工業(yè)革命中獲益，需要工業(yè)企業(yè)、政府官員、科學(xué)家和社會(huì)各界合作伙伴們通力合作，制定類似德國(guó)“工業(yè)4.0”的成功舉措。“工業(yè)4.0”已是世人皆知的術(shù)語，它將在人工智能的助力下迭代升級(jí)，因?yàn)槲磥淼囊磺卸紝⒑腿斯ぶ悄芟⑾⑾嚓P(guān)，包括IT技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、工廠運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品性能和服務(wù)模式等。工業(yè)人工智能將推動(dòng)“工業(yè)4.0”進(jìn)入下一階段，鞏固德國(guó)等工業(yè)大國(guó)的實(shí)力，這一點(diǎn)與美國(guó)和中國(guó)企業(yè)主導(dǎo)的消費(fèi)品產(chǎn)業(yè)所應(yīng)用的人工智能有所不同。

在位于慕尼黑的西門子機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，機(jī)器人在沒有預(yù)先編程的情況下組裝產(chǎn)品

人工智能是未來發(fā)展的關(guān)鍵

有關(guān)人工智能的恐慌論是片面的。我認(rèn)為人們忽視了重要的一點(diǎn)，那就是人工智能對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的未來增長(zhǎng)十分關(guān)鍵。考慮到人口結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)，年均3.5％的GDP增長(zhǎng)率注定難以為繼。經(jīng)濟(jì)必須轉(zhuǎn)型，可以通過人工智能技術(shù)和技術(shù)密集型勞動(dòng)力而非勞動(dòng)密集型勞動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)，基于資質(zhì)和生產(chǎn)力創(chuàng)造價(jià)值。

無論是國(guó)家還是企業(yè)，若想在今天取得成功，就必須使經(jīng)濟(jì)適應(yīng)未來發(fā)展。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)*預(yù)測(cè)，如果人工智能得以正確并且持續(xù)地應(yīng)用，它將有可能提高德國(guó)等經(jīng)濟(jì)體的GDP。我們已經(jīng)通過“工業(yè)4.0”開啟了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而工業(yè)人工智能可以幫助我們達(dá)到一個(gè)全新的高度。

隨著新一代的成長(zhǎng)，對(duì)人工智能的恐慌是否會(huì)爆發(fā)？顯然，未來的發(fā)展重點(diǎn)在于技術(shù)密集型勞動(dòng)力，而非勞動(dòng)密集型

1問題的提出

1.1 如何擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍
在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常使用值旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋，值編碼器具有返回值與實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)、斷電后位置信息不丟失等優(yōu)點(diǎn)，在使用時(shí)給用戶帶來了很多方便，比如在設(shè)備重新上電時(shí)，不需要重新尋找參考點(diǎn)（回零）。
不過值旋轉(zhuǎn)編碼器也有缺點(diǎn)，不管是單圈值編碼器，還是多圈值編碼器，它的測(cè)量范圍都是有限的。如果負(fù)載不停地單方向運(yùn)行，那么一定會(huì)造成編碼器返回值溢出，此時(shí)編碼器的值又重新返回零，周而復(fù)始。此時(shí)如果設(shè)備重新上電，編碼器返回值是不包含溢出次數(shù)信息的，所得到的位置值也是不可用的。

圖1 值旋轉(zhuǎn)編碼器的返回值與負(fù)載位置的關(guān)系

問題1：在使用SINAMICS S120進(jìn)行位置控制時(shí)，在采用值編碼器作為位置反饋時(shí)，如果負(fù)載行程較長(zhǎng)，超出了值編碼器的測(cè)量范圍，那么在設(shè)備重新上電時(shí)，編碼器的返回位置r0483與負(fù)載實(shí)際位置是不匹配的。此時(shí)應(yīng)該如何擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍，正確地讀取負(fù)載的位置？

1.2 如何正確使用測(cè)量齒輪
在一些場(chǎng)合會(huì)使用測(cè)量齒輪改變電機(jī)或負(fù)載的轉(zhuǎn)速特性，以便于速度或位置的測(cè)量，如圖2所示為一個(gè)齒輪比為1：3的測(cè)量齒輪。如果所用的編碼器為值編碼器，那么在發(fā)生溢出時(shí)，編碼器返回值的零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)就出現(xiàn)偏移，偏移量的大小取決于齒輪比。一旦編碼器返回值發(fā)生溢出，負(fù)載的實(shí)際位置值就不可用了。

圖2 測(cè)量齒輪示意圖

舉一個(gè)例子，在使用圖2的測(cè)量齒輪時(shí)，假設(shè)所用的編碼器是一個(gè)8圈的值編碼器，那么默認(rèn)情況下，編碼器返回位置、電機(jī)/負(fù)載的角度、編碼器的角度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖3所示。

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圖3 編碼器返回位置、電機(jī)/負(fù)載角度、編碼器角度的關(guān)系

從圖3可以看出，在編碼器旋轉(zhuǎn)8圈以后發(fā)生溢出，每次溢出后編碼器返回值的零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)會(huì)有1/3圈的偏移，在發(fā)生溢出以后編碼器返回的位置值就不可用了。在溢出3次以后，編碼器返回值零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載零點(diǎn)又重合了。

問題2：在使用SINAMICS S120進(jìn)行位置控制時(shí)，在采用值編碼器作為位置反饋時(shí)，如果使用了測(cè)量齒輪，那么如何在編碼器溢出時(shí)，也能正確讀取電機(jī)/負(fù)載的實(shí)際位置？