无线电能如何改变制造业

现代制造工厂正以前所未有的速度实现无线化。在一场有人称之为“工业 4.0”的革命中，工厂正在实施工业物联网 (IIOT) 技术，以实现实时、数据驱动的方法和策略。在工厂车间，无线技术比以往任何时候都更加流行和有利可图。

但随着新的整合形式出现，新的挑战也随之而来。随着 IIoT 技术变得越来越普遍，制造商需要解决一系列不同的问题。这些新设备需要电力，而如何以有效的方式提供这种电力并不总是很清楚。为了应对这一挑战并使工业 4.0 革命达到顶峰，制造工厂正在转向远程无线充电。

动态需求

随着数据和分析对制造业变得越来越重要，越来越多的工厂主正在部署设备和技术，以最大限度地提高效率、速度和质量。许多依赖于以下一些因素：

• 资产跟踪器。 制造和配送中心可以是大型、庞大的复合体。因此，随时了解库存位置可能是一项挑战。资产跟踪器是旨在解决这个问题并利用直观、不显眼的技术的小型设备。借助资产跟踪器，制造商可以在任何特定时刻立即确定被跟踪物品的位置。
• 手持扫描仪。 团队成员使用这些设备在生产过程中对物品进行扫描：接收、组装、QA、运输等。手持式扫描仪的设计非常灵活，可以编程以用于多种用途的扫描。
• 工业物联网传感器。 现代制造系统使用各种传感器来执行其主要功能。例如，这些传感器可以监控压力或温度、叉车的活动或机械臂的速度等因素。在某些情况下，这些传感器直接内置于设备中。其他时候，可能会稍后连接传感器以提高灵活性。
• 移动工作站。 在许多制造环境中，团队成员可以分配到灵活、可移动的工作站。每个工作站（通常包括高度可调的工作台）都可以进行定制，以提供日常任务所需的工具、集成和功能。

通过使用 IIoT 无线技术，这些不同的设备能够无缝通信。 “这不仅仅是关于传感器和数据传导性，”通用电气首席电力数字官史蒂文马丁说，“它是了解价值，然后根据经济现实做出如何优化硬件的决定。”

灵活电源

工厂车间有一个普遍的需求：电力。事实上，直到蒸汽机出现，工厂本身才成为一种普遍的建造方式。虽然权力的来源发生了变化，但同样的概念仍然适用。

这些物联网设备中的绝大多数都是便携且灵活的。制造商可以根据情况将设备放置在他们需要的地方或保持手持。为了给这些设备供电，工厂车间将高效电池作为解决方案，或者尝试布线和电源线。

但随着时间的推移，即使是强大的电池也会有这些明显的缺点：

• 成本。 许多制造商可能拥有大量设备，从手持扫描仪到资产跟踪器。如果每个设备都需要一组新的替换电池，则与这些电池相关的成本可能会变得非常高。
• 停机时间。 电池需要更换或充电。发生这种情况时，相关设备将无法使用，从而产生了巨大的机会成本。
• 费用有限。 即使是最高效率的电池也只能如此快速地提供如此多的电力。不得不依赖这种有限的充电会限制设备的功能。制造商可能无法在仅依靠电池供电的工厂车间充分利用物联网。设计为仅靠电池运行的设备可能不具备现代制造所需的功能。例如，制造商可能希望传感器每 15 分钟报告一次信息，但电池管理可能会将数据传输限制为每 60 分钟一次。这可能会影响装配线的整体效率或任何数据驱动方法的有效性。

一些制造商已开始使用替代电源来缓解这些能源问题。迄今为止最受欢迎的选择是太阳能电池板，但即使它也有一些主要缺点。首先，太阳能电池板只能从电照明中获取这么多能量。其次，面板的尺寸通常受它们要供电的设备（一直变得更加紧凑的设备）的表面积的限制。

无线电源提供解决方案

越来越多的制造商正在转向一种创新技术来解决这个问题：远程无线电源。通过使用远距离传输的能量，现代远程无线充电系统可以安全高效地为各种设备供电 - 不会干扰生产优先级 - 并释放工业 4.0 的全部潜力。

这是该技术的工作原理。整个工厂或工作场所定期安装主变送器。任何需要电源的设备都可以通过一个简单的无线电源接收器连接到这个充电网络。

有几种远程无线电能的候选技术，但一种非常有前途的技术是使用红外光。这种无形的能源可以安全有效地远距离输送大量电力，并为制造商提供几个关键优势：

• 远程。 充电信号可以跨工厂车间或大型仓库传输。
• 安全。 由于红外光在自然界和电视遥控器等日常设备中很普遍，因此其安全性非常出色：可以发送有意义的能量，同时保持在消费者和工业安全限制范围内。
• 电源。 由于无线电能提供源源不断的能量，制造商可以使用具有更高功率需求的设备、提高报告率、添加本地传感器智能和许多其他功能。
• 整合。 IIoT 设备旨在以多种方式帮助制造，尤其有助于收集和利用数据。但是当电池或有线电源妨碍时，这可能很困难。远程无线技术可以轻松集成到现有系统中，让任何制造商都能轻松安装。
• 灵活性。 与连接到静态电缆时不同，传感器可以在企业内自由移动，几乎可以随时随地接收能量。

无线充电的好处

对于希望保持流程精益、敏捷和盈利的制造商而言，无线充电具有多项强大的优势，其中包括：

• 节省时间和金钱。 更换电池需要时间和金钱——不仅在机会成本方面（需要更换电池的设备对制造过程没有贡献），而且在绝对成本方面也是如此。无线充电有助于大大减少这两种情况。
• 更大的灵活性。 使用无线充电的设备可以显着提高制造商的灵活性和可定制性。例如，设备不受靠近充电插座或弱无线信号的限制。通过无线充电，设备可以放置在充电发射器视线范围内的任何地方，并且仍然可以接收电力。这意味着制造商可以根据他们的组装需求和流程来放置设备。
• 添加了传感器功能。 由于功耗，许多设备功能受到限制。通过引入远程无线充电，制造商可以投资具有更多功能的传感器。有时，这意味着能够更频繁地跟踪温度、压力或流量。在其他情况下，它可能只是意味着更大的范围或更多的整合。然而，这种性能需要电力，而无线充电可以产生必要的能量来提高性能。

远程无线充电到位后，制造商可以专注于使用 IIoT 进行创新，并为数据驱动的未来定制工厂车间。

Yuval Boger 是 Wi-Charge 的首席营销官。