如果你认为先进的机器人高速机器自动化系统很酷，那么就等着看以后的工厂自动化吧！
三菱电机公司（MELCO）最近邀请来自欧洲和北美的记者参观了几家位于日本的高度自动化的工厂。这篇文章将会介绍我们所看到的先进自动化技术，以及日本的工业自动化工程师正在如何将工厂和企业连接起来。
任何世界级的制造业都是由一系列元件组成的系统。在计算机还没有问世的年代，制造和执行级别的元素都紧密的同办公室相连。然而，随着企业的不同部分开始计算机化，企业和工厂之间的割裂却变得越来越大了。或者更准确的说，尽管企业和工厂系统都在成长，它们之间的联系却不能保持同步，两者之间产生了深深的裂痕。
根据三菱电机名古屋工厂控制器市场部门经理Satoshi Takeda所说，制造企业中当前使用的网络，将信息技术（IT）部门运营的企业管理系统和工厂中使用的生产管理系统割裂了。
从历史上来看，商业系统的整合已经独立于自动化系统整合走出了很远。在企业级别，网络包括由个人计算机和工作站组成的大规模局域网，这些机器都在IT部门的管理之下。这些内部网络可以通过完善的、受到实时维护的防火墙，直接同广域网相连。
而在工厂
工厂的自动化水平现在已经完全达到世界级的运作水平了。日本大阪的朝日啤酒Suita工厂就是这样的一个例子。就像大多数生产基地一样，这家啤酒工厂的自动化网络也是分层组织的。
在最低的层次上，每台设备都是完全的工作单元。每台设备都拥有模拟和数字传感器用来监控像温度这样的过程变量。传感器的输出值是可编程逻辑控制器（PLC）进行的控制循环的起点，PLC传递给执行器控制信号，比如开启或者关闭加热装置。这是在现场总线的级别，朝日啤酒的工厂运行的是CC-Link总线。
接下来，这家啤酒厂使用以太网将PLC和数据采集与监视控制系统（SCADA）连接在一起。SCADA系统的主要功能包括收集过程和生产数据用于管理回顾和存档、提供控制信息协调工作单元以及监视整个运作流程，避免由于人为干预导致的异常。
有的时候人为干预是必须的，SCADA系统通过无线通讯发出存在问题的警告和指导。Suita 啤酒厂的工程部经理Yutaka Henmi 说：“我们必须完全使用无线，因为不能指望着技师们去连地线。每个技师都携带着可以与SCADA系统通讯的手机，SCADA可以发送关于出现问题的文字信息，并且给出如何排除故障的指导。
除此而外，每个移动单元也都装有全球定位系统（GPS）。Henmi说：“由于我们工人的数量很少，而管辖的区域又这么大，我们就必须跟踪每个工人的位置，并且随时和他们交换信息。通过基于GPS的与SCADA系统的无线连接，工人们不再感到孤单，即使身处工厂最偏僻的角落的时候也是如此。”
世界水平的工厂使用分层网络，来保证正常运行。
下一步
尽管世界水平的运营已经将那些自动化孤岛通过SCADA级别的网络连接到了一起，与企业级别的通讯仍然是一个问题。根据三菱电机Takeda的观点，问题在于当前的制造执行系统（MES）使用了一种经典的“网关”架构。为了获得关键数据，必须手工搜索SQL数据库以及建档。
当制造运营变得越来越复杂、产生越来越多的数据的时候，这样的系统就会陷入困顿。网关架构在开发和维护时成本十分高昂，并且由于存在很多的层次，难以将原始的控制数据整合到服务器一端。这样的结果就是工厂管理无法实时进行。
名古屋工厂率先采用了一种叫做“e-F@ctory”的整合方法，它通过“MES接口模块”（MIM）解决了问题。这个模块是一套运行在PC机上的软件系统，通过以太网既可以与企业通讯，也连接着工厂底层。MIM软件可以直接装载在三菱Q系列PLC主干上，直接获取现场总线级别上的PLC在正常运行时产生的过程数据。它可以实时的自动抓取数据，并将数据直接上传给企业级的MES数据库。这可以帮助MES的应用，理顺工厂运营达到企业目标。
举个例子来说，SCADA系统可以协调零件A和B的生产速度以及将A和B组合成装配件C的装配速度，使产能最大化同时在在制品库存降至最低。然而，当出现一笔大的订单的时候，会发生什么呢？企业的管理者会要求全部三条线提速，但是由于缺乏工厂情况的实时可视能力，他们不知道这样的要求是否可以满足。
e-F@ctory则提供了实时可视能力，所以管理者就可以看到80％的工厂运行情况，有的时候甚至是90％。这样，他们就可以快速的响应这笔订单，同时也不会耽误其他客户的订单执行。
缺乏可视能力，企业在没有足够的成品库存的情况下就不敢对客户要求的变化做出快速
不要对像三菱和朝日这样的大型、世界水平的企业的管理团队如此希望将自动化贯穿于整个企业感到吃惊，将企业资源计划（ERP）系统以及制造之行系统同工厂底层的自动化实时的连接起来，对于商业运营的效率有着十分正面的意义。运营的效率越高，资源利用的越好，就可以对于变化的商业环境做出更快的反应。
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不使用自动化的时候
只有在那些不能使用机器人设备的环境下，或者那些过于复杂需要有效编程的工作才需要用到工人。举个例子来说，三菱姬路工厂的自动卷线机可以把铜线卷在一起，但是却需要手眼合作才能将线端塞进连接器。发电机器人可做不到这个，只能靠人。
使用工人来执行低产量产品的复杂任务。
来源：三菱和Control Engineering
当然，如果有什么事情发生了错误，机器人也必须找人来帮忙。当允许的误差非常小的时候，自动化设备是非常有效的。当参数远离规定
最后，自动化生产设备设计、安装和编程的成本都非常的高。因为有这样巨大的花费，只有自动化系统在没有干扰的情况下生产出大量的元件，才比较合算。
当自动化被理解成一种固定成本的时候，人力成本则是一种巨大的可变成本。一旦你做出投资，设备就可以有大量的产出而不需额外开销。两者相比，你必须首先将自动化设备的成本分摊到设备在它的使用周期里产出的每一个元件上。这也就是说，在进行大规模的设备更新和替换的时候，必须要估计产出的数量，然后分摊机器的成本。
完成以上的工作之后，你可以逐个比较，因为成本是基于每个单位的。当任务过于复杂，自动化的成本也就变得非常的高。在这种情况下，经过计算就可以发现使用人工更加便宜。
另外，如果产品的定制化水平非常高，你就会发现很难生产出可以抵消自动化成本的足够数量的产品。再次重申，答案就是雇人去做这些工作—即便有一些专家的薪水很高。
