如今，「工業4.0」和「
物聯網」正滲透到各行各業，
自動化的概念也隨之產生變化。除了前幾年追求的自動採摘、包裝、碼垛、運輸外，現在的自動化還包括零停機時間、提升作業精度、高速高效、預防性維護等概念。這些都能由發展了數十年的可編程數字系統提供支持。
計算機數字控制（CNC），是通過執行預設序列對工具機運動及加工過程進行控制的一種方法。FANUC工廠自動化部門CNC應用經理伊恩·貝爾德（Ian Baird）說：「從上世紀50至60年代，CNC由計算機輔助製造（CAM）與基於示蹤器的自動化發展演變而來。與計算機和伺服系統組合後，它能滿足製造商重複、高精度的生產要求。如今，CNC主要由五部分組成：一個序列器、插補器、伺服控制器、邏輯控制器和操作員控制接口。」
在CNC面世20年後，人們又開發了一種便宜又簡單的計算機輔助控制器——可編程邏輯控制器（PLC）。
PLC與CNC孰優孰劣
貝爾德繼續說道：「上世紀80年代，人們開發了PLC以取代繼電器邏輯控制系統。由於繼電器控制系統依靠硬體來執行其關鍵功能，它們的成本較PLC來說更高，並且靈活性不足，使用起來不方便。反之，PLC具有輸入和輸出功能，它們可以通過編程執行程序化操作、數據處理或簡單的軸控制。」
但是，PLC並不會取代CNC。貝爾德表示：「二者都有自己的優缺點，服務的目的和市場也不相同。若行業內有人說『我已投資了CNC，以後不會有PLC的生存空間』，這是非常狹隘的觀點，因為它們是兩種不同的控制系統。」
CNC更多地與自動化概念相近，因為它的使用範圍不僅僅是簡單的輸入-輸出計算。現代CNC是一種靈活的數字控制系統，可以根據製造商的需求進行定製，無需重新編輯系統。
「現代大多數CNC還具有用戶界面，支持內置操作、維護和診斷等功能。因此，許多想要完全控制機器人的使用者非常喜歡CNC，因為你只需對其加以訓練，就能完全獨自操作。」貝爾德說道。CNC的靈活性使其在幾乎任何行業都能應用於複雜的多軸加工。「只有你想不到的，沒有CNC做不到的。無論是手錶零件的加工還是醫療設備的製造，甚至是進行反應性等離子體的蝕刻，任何需要精密運動控制的應用都要用到CNC。」
PLC更適用於簡單的控制任務
然而，PLC卻是針對簡單控制任務的良好解決方案。貝爾德認為：「如果是不需要高精度或靈活運動控制的應用，例如在交流電機輸送機中，PLC通常是最佳選擇。它比CNC便宜，更適合在複雜的應用中使用。」
不過，貝爾德提到PLC的簡單性也有些缺點：「PLC沒有CNC那麼靈活。如果使用者需要稍微改動程序，就必須重新編程。另外，PLC的精度也沒有CNC那麼高，所以最適合用作低成本的基本操作。」可是，儘管PLC成本低，但是許多製造商正轉向選擇CNC，其中一部分原因是他們認為CNC的總成本要更低。「這是一個很有趣的現象，許多商家在投資了PLC之後轉而選擇CNC，主要就是看中了其靈活性、可靠性和總成本低的因素。CNC的初始成本雖然高於PLC，但由於CNC的可靠性和控制性更強，長期投資的回報率可能更高。並且使用者自己能夠決定對機器作出多大程度的控制。」貝爾德說。
CNC的長期成本之所以低，正是歸功於其先進的用戶可編程功能，這可以最大限度地減少停機時間，並控制機器的能源消耗或輸出。
目前，許多CNC還配備了人工智慧系統，這意味著使用者可以設定機器人的工作量，或者讓機器自動在夜間工作。例如，用戶可以對其編程，讓機器僅在80%的負載下工作，達到節能的目的。一些CNC還配備了例如能量充電模塊的高效節能功能。
除此之外，CNC附加的安全功能也令其適合與人類協作。貝爾德說：「CNC配備了一個基於運動控制的數字算法，該數字系統有兩部分組成：實際的數據系統和觀測數字系統。觀測系統的行為是最理想的動作，為機器提供了應該如何工作的準確參數。實際和觀測系統都是由相同的命令驅動的，所以他們應該以完全相同的方式工作。」
如果實際系統突然中斷，例如超負載，這會導致實際數據與觀測數據不一致，機器會將其理解為衝突。如果它此刻移動較緩慢，機器將會停止。如果移動速度較快，它將執行「嚮導後退」，停止所以移動的機器，以避免損壞。
除了安全性，零停機時間是廠商們對自動化的重要訴求。意外的停機時間將付出高昂的成本：工廠可能會停止生產好幾天，甚至數月。未檢測到的故障可能會對機器造成不可逆的損害，甚至傷到操作人員。
減少停機時間助節能
貝爾德表示，儘管讓工廠全天候不停地工作是不現實的，但我們的目標是儘可能減少故障或錯誤導致的停機。這正是預防性維護的重要性。「預防性維護使我們能夠在發生問題之前找出問題，並在其進一步惡化之前採取行動。控制機器的自動化技術就像監測者。」
那麼，CNC是否註定成為未來工廠唯一的工具呢？「儘管PLC有些地方不如CNC，但在自動化的浪潮中，它的位置無可取代。最好的例子就是在生產線中，CNC也許可以控制機械臂、完成開模、打磨等工作，但是PLC卻可以為運輸材料和產品的傳送帶供電。若用CNC做這些事，則有點大材小用了。所以在工廠車間內，當同時有簡單和複雜的任務時，CNC可以與PLC完美結合。
隨著CNC和PLC在製造業中保持領先地位，現在重要的是看他們將來會如何發展。貝爾德總結說：」工業控制系統將不斷發展，並且朝著更加專業的特定方向發展。第三方還將利用開放式界面的概念，將工廠與物聯網結合。將來會有更智能的機器和海量的數據分析。」
也許只有時間會告訴我們CNC和PLC會如何應對未來工廠的發展，但毫無疑問，即使這兩種技術不結合，也必定是工廠不可或缺的一部分。