【技术】解析工业4.0中重点技术（虚拟调试）

工业4.0 融合物联网、大数据、云计算、人工智能、虚拟现实、机器人、3D打印等多项技术，引领新一轮产业的升级。而其中有一项关键的技术叫做虚拟调试。

1.什么是虚拟调试？

虚拟调试其实就是在虚拟环境（计算机）下完成和现实环境中一模一样的事件操作。

虚拟调试技术在工业领域的应用在近些年在欧洲发达国家已经普及，而国内目前使用此技术的主要集中在汽车制造行业，基于传统的可编程逻辑控制器的自动化技术由于较长的现场调试时间带来了生产的损失，也给推迟了新品的上市时间，虚拟调试技术的的出现恰好解决了这一技术难通过虚拟技术创建出物理制造环境的数字复制品，以用于测试和验证产品设计的合理性。例如，在计算机上模拟整个生产过程，包括机器人和自动化设备、PLC、传感器、相机等单元。

虚拟调试技术是在虚拟环境中调试PLC代码，通过虚拟仿真来验证设备自动化，再将这些调试代码下载到真实设备中，从而大幅缩减调试周期。和传统调试不同的是，虚拟调试技术可以在现场改造前期，直接在虚拟环境下对机械设计，工艺仿真，电气调试进行整合，让设备在未安装之前已经完成调试。

2.为什么要做虚拟调试？

使用虚拟调试来提前编程和测试产品，可以减少过程停机时间，并且制造商可以降低将设计转换为产品的过程风险。因为自动化编程和软件错误可能要付出高昂的代价，特别是在生产过程中发现这些错误，需要花费大量的时间和金钱去纠正。

不过，虚拟调试并非是件轻松的事，必须在整个工厂过程中进行整合，才能充分发挥虚拟调试的潜力。模拟调试将贯穿整个工厂过程，从规划到工程阶段，在工程阶段也被称为基于仿真的工程，通过虚拟调试测试安装系统可靠性是不可或缺的。

3.虚拟调试的好处

设备的设计开发过程很难预测到生产和使用过程会不会出现问题，而虚拟调试带来许多好处之一就是验证设备的可行性。虚拟调试允许设计者在设备生产之前进行任何修改和优化，而不会造成硬件资源的浪费。而且这样可以节省时间，因为用户在测试过程中可以修复错误，及时对程序进行编程改进。

数字模型的使用可以降低工厂更改流程的风险，使企业在生产方面取得了显着的改进。例如汽车制造工厂在制造与装配产品时，可以使用虚拟调试重新编程数百台机器人，而不需要花费大时间在现场停机进行调试。

不管是工厂的搭建或者是工艺的变更，在虚拟环境中构建和测试设备是非常节省成本和时间的，在测试过程可以及早发现错误，甚至可以预见未来的挑战。最终以最可靠的方案进行生产，并能缓解传统制造停机或生产损失的风险。这比在生产过程中发现产品缺陷好得多，因为制造中的问题修改起来难度大，而且浪费时间和人力资源。

4.  虚拟调试技术主要流程