智能工廠初露曙光

特拉維斯·赫斯曼/文+沈建苗/編譯

在未來工廠，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明：信息和生產(chǎn)組成了一個密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。整個車間悄然高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，智能機(jī)器不僅彼此協(xié)作，還與遍布全球的員工、顧客和客戶以及智能分析動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)作，它們分布在整條供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)。

未來的工廠即智能工廠就是代表高效率的樂園：次品、停機(jī)、浪費(fèi)和等待這些問題統(tǒng)統(tǒng)不復(fù)存在。工廠經(jīng)理和CIO們齊心協(xié)力，確保數(shù)據(jù)和生產(chǎn)、IT和制造無縫結(jié)合起來，每個機(jī)器的每次轉(zhuǎn)動、每個刀具的每次切割以及全球交付鏈上每個部件的每次運(yùn)輸，都一覽無遺。

那種未來工廠絕對代表了技術(shù)和制造領(lǐng)域發(fā)展的最高峰，完美地整合了高科技工具和高科技員工，這與制造業(yè)在過去幾個世紀(jì)漆黑一團(tuán)的形象形成了鮮明對照。

雖然這個夢想很奇異，但實(shí)際上，它比你我想象的更接近現(xiàn)實(shí)。

西門子電子車間

位于德國安貝格的西門子電子車間就是直接源于這個夢想的工廠。這個一塵不染的高科技車間占地10.8萬平方英尺，堪稱高效的數(shù)字奇跡，因?yàn)橹悄軝C(jī)器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該公司的Simatic控制設(shè)備的生產(chǎn)和全球分銷—這個接單生產(chǎn)的定制流程涉及每年5萬余種產(chǎn)品的逾16億個部件：為了制造這家工廠的950種產(chǎn)品，西門子向全球250家供應(yīng)商采購約1萬種原材料。

這個生產(chǎn)流程勢必伴隨不計(jì)其數(shù)的變化因素和錯綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)工廠的能力范圍。就比如組織原材料流程、為諸流程確定各自順序，或者甚至僅僅合理調(diào)度其1100名員工，以滿足不斷變化的工作的需要，這是任何一項(xiàng)技術(shù)或任何一種工具所無能為力的。

不過據(jù)加特納行業(yè)研究公司（Gartner Industry Research）早在2010年對該工廠開展的調(diào)查顯示，安貝格工廠中每100萬件產(chǎn)品中次品只有大約15件，龐大生產(chǎn)線的可靠性達(dá)到99%，追溯性更是高達(dá)100%。

西門子實(shí)現(xiàn)這個生產(chǎn)奇跡的關(guān)鍵，以及推而廣之讓未來的所有智能工廠順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的秘訣，就是建立起一個緊密結(jié)合的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，這些技術(shù)相互整合，共同組成一個更智能、更高效的整體。

智能整合的技術(shù)

西門子工業(yè)部門北美區(qū)首席執(zhí)行官赫爾穆特·路德維希（Helmuth Ludwig）說：“未來的智能制造現(xiàn)已呈現(xiàn)在眼前?！?/p>

“以前，工業(yè)價(jià)值鏈的幾個部分（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)）都是單獨(dú)實(shí)施的。而如今，新技術(shù)把這些獨(dú)立的部分整合起來，令人興奮?！甭返戮S希表示，安貝格車間能大獲成功，關(guān)鍵在于有機(jī)整合了三種關(guān)鍵性的制造技術(shù)：產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）以及工業(yè)自動化。

“無論你生產(chǎn)的是現(xiàn)代商用飛機(jī)、節(jié)油型汽車，還是高性能高爾夫球桿，PLM、MES以及工業(yè)自動化所使用的技術(shù)都在幫助制造廠商通過提高生產(chǎn)力、盡量降低風(fēng)險(xiǎn)，以實(shí)現(xiàn)總收入的增長?！甭返戮S希解釋說：“通過充分利用這些系統(tǒng)，成功的企業(yè)得以關(guān)注一些重要方面，比如縮短創(chuàng)新周期，提高運(yùn)營透明度，通過跨部門共享知識來提高員工個人生產(chǎn)力，并且通過為動態(tài)環(huán)境提高可預(yù)測性，盡量降低風(fēng)險(xiǎn)。”

西門子工業(yè)部門自動化部門總裁拉賈·巴特拉（Raj Batra）特別指出，制造業(yè)的未來在于，從這些技術(shù)當(dāng)中找到最佳結(jié)合點(diǎn)，并學(xué)會將它們作為一個完整系統(tǒng)運(yùn)用起來?！罢嬲膯栴}在于，確定這三項(xiàng)技術(shù)之間的所有結(jié)合點(diǎn)，那樣就能獲得這個整合系統(tǒng)的整體優(yōu)勢。而這推動著制造效率得到大幅提升。”

但他也表示，要做到這一點(diǎn)，需要制造廠商把手頭的所有高科技工具匯合起來，這本身是另一個難題。

物聯(lián)網(wǎng)

巴特拉說：“如今大量的信息嵌入在諸多設(shè)備里面。我所說的設(shè)備是指現(xiàn)場設(shè)備、電機(jī)啟動器、接觸器以及繼電器。問題在于，能不能獲取這些信息，能不能進(jìn)一步提高利用這些信息的效率，以便現(xiàn)在能實(shí)時(shí)獲取之前無法獲取的診斷數(shù)據(jù)、合同工健康狀況或繼電器運(yùn)行狀況等方面的信息？”

這個問題的答案就在于物聯(lián)網(wǎng)—在過去十年，這個結(jié)構(gòu)松散的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)已慢慢滲透到我們的生活和工作中，用Zebra科技公司首席執(zhí)行官安德斯·古斯塔夫森（Anders Gustafsson）的話說，“互聯(lián)設(shè)備呈現(xiàn)爆炸式增長”。

古斯塔夫森表示，物聯(lián)網(wǎng)“基本上給了所有這些資產(chǎn)（實(shí)際物件）一種數(shù)字聲音或虛擬聲音。這種數(shù)字聲音讓它們能夠?qū)ν鈧鬟_(dá)關(guān)于自己的一些信息。這些信息表明了它們是什么物件、它們在哪里、它們的狀況和溫度等信息。”

他表示，如果使用得當(dāng)，這些互聯(lián)設(shè)備在物理世界與數(shù)字世界之間形成了一個會合點(diǎn)，讓軟件應(yīng)用（比如西門子的路德維希和巴特拉所說的網(wǎng)絡(luò)）能夠充分利用通常隱藏在歷史記錄或數(shù)據(jù)庫中，或者完全消失于數(shù)字空間的所有信息。它們讓系統(tǒng)能夠針對現(xiàn)實(shí)世界的事物做出更智能、更及時(shí)的決定。

路德維希說：“正是這種著眼于未來的創(chuàng)新和合作，推動著如今先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。這完全是業(yè)界的一場根本性轉(zhuǎn)變（paradigm shift）：實(shí)際的制造世界與虛擬的數(shù)字制造世界相互交匯，讓企業(yè)能夠借助數(shù)字化手段，規(guī)劃和預(yù)測產(chǎn)品的整個生命周期和生產(chǎn)設(shè)施?！?/p>

在安貝格車間，數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界的這種交融讓產(chǎn)品和生產(chǎn)成為數(shù)字化制造流程的核心部分。正如加特納報(bào)告中所描述的，“車間里面，觸摸屏人機(jī)界面（HMI）讓用戶可以向下鉆取數(shù)據(jù)，了解各方面信息，從一段時(shí)間的業(yè)績趨勢到每條產(chǎn)品線，甚至每一個零部件。這樣一來，不僅可以密切跟蹤業(yè)績，還可以對400多個數(shù)據(jù)自動采集點(diǎn)進(jìn)行深入的根本原因分析?！?/p>

古斯塔夫森表示，這正是物聯(lián)網(wǎng)的真正價(jià)值所在。“這一切歸結(jié)為數(shù)字聲音—通過為資產(chǎn)提供一種數(shù)字虛擬聲音，向數(shù)字世界傳達(dá)關(guān)于資產(chǎn)自身的信息，讓用戶能夠采取更明智、更及時(shí)的決策，從而獲得極強(qiáng)的洞察力，以深入了解生產(chǎn)運(yùn)營和供應(yīng)鏈。”

不過想廣泛地利用這個價(jià)值，以便智能工廠在數(shù)字世界真正促進(jìn)生產(chǎn)，并且把創(chuàng)新技術(shù)整合起來，讓那些新的數(shù)字聲音可以提高生產(chǎn)效率，就需要一種足夠智能、足夠穩(wěn)健的平臺承擔(dān)這一重任。

這時(shí)候，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

因最近的一篇重磅報(bào)告《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》，通用電氣公司發(fā)覺自己成了智能工廠討論的焦點(diǎn)。

報(bào)告解釋，構(gòu)筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高度互聯(lián)的工業(yè)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)“結(jié)合了兩大顛覆性革命的最新成果，一方面是源自工業(yè)革命的無數(shù)機(jī)器、設(shè)施、車隊(duì)和網(wǎng)絡(luò)，另一方面是互聯(lián)網(wǎng)革命帶來的計(jì)算、信息和通信系統(tǒng)等方面最近取得的迅猛進(jìn)展。

結(jié)果是帶來了第三波工業(yè)革命，由此“打開了一片新天地，得以提升生產(chǎn)力、減少低效和浪費(fèi)，并且改善員工的工作體驗(yàn)”，這有望為全球經(jīng)濟(jì)帶來10萬億美元到15萬億美元的產(chǎn)值?！?/p>

通用電氣首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家、這份報(bào)告的合著者馬可·安農(nóng)齊亞塔（Marco Annunziata）說：“哪怕生產(chǎn)力稍微得到提高，也有望在員工層面和企業(yè)層面帶來顯著成效。”

報(bào)告補(bǔ)充道：“只有三個主要的數(shù)字元素（智能設(shè)備、智能系統(tǒng)和智能自動化）與物理機(jī)器、設(shè)施、車隊(duì)和網(wǎng)絡(luò)完全融合起來，才能感受到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的真正威力。到時(shí)候，生產(chǎn)力提升、成本下降以及浪費(fèi)減少等好處會普遍出現(xiàn)在整個工業(yè)經(jīng)濟(jì)?！?/p>

在去年11月于舊金山召開的報(bào)告發(fā)布會上，通用電氣首席執(zhí)行官杰夫·伊梅爾特（Jeff Immelt）向工業(yè)界介紹了通用電氣在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)帶來的未來制造業(yè)所扮演的新角色。

他指著臺上立在身邊的碩大噴氣發(fā)動機(jī)對觀眾說：“現(xiàn)在仍是注重生產(chǎn)力的時(shí)代。所有工業(yè)企業(yè)（不僅僅是通用電氣）不再僅僅圍著大型設(shè)備而轉(zhuǎn)。我們都會竭力處理好與產(chǎn)品相關(guān)的分析工具、數(shù)據(jù)和軟件?！?/p>

他補(bǔ)充說：“這一幕就出現(xiàn)在今天，而不是未來遙不可及的夢想。工業(yè)在闊步前行?！?/p>

在通用電氣智能平臺部門的制造軟件總經(jīng)理唐·布希克（Don Busiek）看來，伊梅爾特的演講和報(bào)告本身預(yù)示制造新時(shí)代已來臨?！叭缃裰圃鞓I(yè)已出現(xiàn)了巨大轉(zhuǎn)變。由于出現(xiàn)新技術(shù)、更智能的資產(chǎn)和更智能的設(shè)備，今天的先進(jìn)工廠實(shí)際上已儼然變成了促進(jìn)信息在整個企業(yè)順暢流動的數(shù)據(jù)中心。”他解釋道：“以前，如果你看一下制造業(yè)軟件，會發(fā)現(xiàn)它們是孤立的系統(tǒng)；這些系統(tǒng)無法彼此聯(lián)系；它們無法溝通，無法聯(lián)絡(luò)，所以工廠經(jīng)理無法將本工廠的業(yè)績與另一家工廠作一番比較?！?/p>

他繼續(xù)說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)后，工廠突然之間能夠把多家工廠的所有數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，甚至可以在手持設(shè)備上通過互聯(lián)網(wǎng)查看這些數(shù)據(jù)，最終能夠了解和比較企業(yè)下面諸工廠的業(yè)績，并且了解和比較不同生產(chǎn)線上的設(shè)備工作性能。

“在我看來，這就是未來的方向，即這樣一種互聯(lián)世界概念：所有設(shè)備都在匯總數(shù)據(jù)，而你只管分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后，可以根據(jù)使用者的角色，會在合適的時(shí)間提供給合適的使用者。”

“那就是未來的智能工廠?！?布希克說。