智能制造“軟硬兼施”之道

陳振華

現(xiàn)在談智能制造升級(jí)轉(zhuǎn)型，許多中國(guó)企業(yè)已不滿足于買幾個(gè)機(jī)器人、幾臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備了，

而是要求一整套數(shù)字化的系統(tǒng)解決方案

2013年9月投產(chǎn)以來(lái)，西門子成都工廠每年都要接待幾千名的參觀者。在這個(gè)樣板數(shù)字工廠里，生產(chǎn)線上繁忙依舊，只有少數(shù)幾名工人對(duì)著數(shù)字化看板在操作。一個(gè)總共480人的工廠，成果不可小覷：每10秒生產(chǎn)一件產(chǎn)品;缺陷率少于百萬(wàn)分之十;同一條生產(chǎn)線能混合生產(chǎn)100多種產(chǎn)品……

西門子成都工廠內(nèi)景

這背后，是從訂單、財(cái)務(wù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)、物流和質(zhì)量管理的全數(shù)字化管理，軟件和硬件實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通，而整個(gè)生產(chǎn)線都運(yùn)行在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)Teamcenter上。

“通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)，到處理訂單、進(jìn)行排產(chǎn)，再與底層自動(dòng)化、生產(chǎn)制造聯(lián)動(dòng)起來(lái)了?！蔽鏖T子（中國(guó)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱西門子）執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱告訴《瞭望東方周刊》。

而這也是一個(gè)簡(jiǎn)化版的“硬件+軟件”的智能制造體系的模型。

從自動(dòng)化到工業(yè)4.0再到智能制造，在概念變化的背后，反映了中國(guó)制造業(yè)本身訴求的轉(zhuǎn)變。

“現(xiàn)在談智能制造升級(jí)轉(zhuǎn)型，許多中國(guó)企業(yè)已不滿足于買幾個(gè)機(jī)器人、幾臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備了，而是要求一整套數(shù)字化的系統(tǒng)解決方案?！?新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱新松）總裁曲道奎告訴《瞭望東方周刊》。

軟件系統(tǒng)是關(guān)鍵

有人說(shuō)，軟件才是先進(jìn)工業(yè)的未來(lái)。

這使得一些做設(shè)備起家的公司，正在往“硬件設(shè)備+軟件系統(tǒng)”這種方向轉(zhuǎn)型。

曲道奎告訴本刊記者，大約從2013年開(kāi)始，新松就開(kāi)始整合自己的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、智能制造生產(chǎn)線等三部分，通過(guò)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理。

“只做機(jī)器人或者智能設(shè)備，這種競(jìng)爭(zhēng)力變得越來(lái)越弱。未來(lái)誰(shuí)能打通產(chǎn)業(yè)鏈，誰(shuí)能提供整體的系統(tǒng)解決方案，才是競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。”曲道奎說(shuō)。

而北京蘭光創(chuàng)新科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱蘭光）也正將主營(yíng)業(yè)務(wù)由設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)向MES系統(tǒng)（制造執(zhí)行系統(tǒng)）。

“近年來(lái)，我們收到了不少客戶的反饋，在執(zhí)行智能化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，相比于硬件設(shè)備來(lái)說(shuō)，他們?cè)谏a(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、協(xié)同生產(chǎn)等流程管理方面的問(wèn)題更加突出，所以我們開(kāi)始投入更多資金和資源進(jìn)行軟件系統(tǒng)的研發(fā)?！碧m光總經(jīng)理朱鐸先告訴《瞭望東方周刊》。

這種面向車間層的管理信息系統(tǒng)平臺(tái)，溝通了上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)效率。

“比如青島海爾模具工廠。蘭光系統(tǒng)上線前是靠人工錄入及核對(duì)設(shè)備情況，從計(jì)劃到開(kāi)工平均準(zhǔn)備用時(shí)得1小時(shí)，而系統(tǒng)上線后實(shí)現(xiàn)了程序自動(dòng)修改、刀具參數(shù)自動(dòng)傳輸、準(zhǔn)備工作現(xiàn)場(chǎng)反饋同步展示等功能，準(zhǔn)備用時(shí)縮短為半小時(shí)，機(jī)床利用率提高到75%的高水平。”朱鐸先介紹說(shuō)。

知名跨國(guó)公司在這方面更是耕耘已久。

西門子的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)是制造現(xiàn)場(chǎng)的全集成自動(dòng)化，后來(lái)則研發(fā)了溝通生產(chǎn)制造部門和產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門的MES系統(tǒng)SIMATIC IT，并且通過(guò)收購(gòu)不同領(lǐng)域的工業(yè)軟件公司，拓展數(shù)字化企業(yè)軟件組合。

王海濱觀察到，智能制造已經(jīng)不僅是指發(fā)生在傳統(tǒng)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，而是探討產(chǎn)品研發(fā)流程、企業(yè)供應(yīng)鏈采購(gòu)流程、質(zhì)量管理流程乃至排產(chǎn)流程的自動(dòng)化。

“從研發(fā)到制造管理再到生產(chǎn)制造等環(huán)節(jié)，過(guò)去都是割裂的，現(xiàn)在要通過(guò)數(shù)據(jù)的互動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，融為一體，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步自動(dòng)化，甚至智能化?！蓖鹾I說(shuō)。

實(shí)現(xiàn)這種智能化，在他看來(lái)，首先通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備和工藝流程的數(shù)字化呈現(xiàn)，再由企業(yè)自身歸納梳理流程背后的邏輯關(guān)系，寫(xiě)成自動(dòng)化程序，最后把所有數(shù)據(jù)放在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，完成數(shù)字工廠的數(shù)據(jù)互動(dòng)。

目前，西門子的這套理念已經(jīng)落地，著名的德國(guó)安貝格工廠和其位于中國(guó)成都的姊妹工廠，背后運(yùn)行的就是“硬件+軟件”模式。

2016年4月22日，中國(guó)家電品牌海爾在俄羅斯投資興建的冰箱制造基地正式投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)

“二八”市場(chǎng)

然而，王海濱也觀察到，智能制造的實(shí)現(xiàn)并不能一蹴而就。

“我們提供的基礎(chǔ)自動(dòng)化的部分占據(jù)數(shù)字化工廠集團(tuán)業(yè)務(wù)量的80%，軟件只占了20%。”王海濱告訴本刊記者。

令人欣喜的是，在航空工業(yè)、汽車工業(yè)、船舶制造等行業(yè)，已經(jīng)看到了這樣的“硬件+軟件”的智能制造體系的輪廓。而這些行業(yè)，都屬于離散工業(yè)。

“這主要是因?yàn)殡x散工業(yè)中產(chǎn)品和制造過(guò)程的互動(dòng)更易進(jìn)行——系統(tǒng)可以讀取到一個(gè)零件的條形碼進(jìn)而利用信息進(jìn)行下一步生產(chǎn)安排，因此更易實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化?！蓖鹾I解釋說(shuō)。

在朱鐸先看來(lái)，離散工業(yè)的MES系統(tǒng)，是中國(guó)工業(yè)軟件走向世界的唯一機(jī)會(huì)。

“其他的工業(yè)軟件發(fā)展已經(jīng)很成熟了，但離散行業(yè)信息化起步更晚一些，針對(duì)其的MES系統(tǒng)也沒(méi)有特別成熟的產(chǎn)品，并且它對(duì)行業(yè)背景知識(shí)的要求很高，中國(guó)公司參與的機(jī)會(huì)更大?！彼f(shuō)。

蘭光在近年內(nèi)保持了銷售額的高速增長(zhǎng)，這也讓朱鐸先感受到工業(yè)軟件的春天快到了。他注意到，中國(guó)MES軟件公司及產(chǎn)品近兩年“雨后春筍般地冒出來(lái)了”，目前市場(chǎng)上最少不下幾十家，他認(rèn)為MES公司的增速僅次于機(jī)器人行業(yè)。

“這里面，有做了十多年的公司，也有剛剛殺入行業(yè)的新興公司;既有做信息化起家的，也有做自動(dòng)化跨界的，更有做條碼等硬件的;即便是做工業(yè)軟件的，也有各種公司，更有以前與這個(gè)行業(yè)無(wú)關(guān)直接跳進(jìn)來(lái)的?！敝扈I先說(shuō)。

當(dāng)然，這樣火熱的市場(chǎng)有時(shí)也讓人無(wú)所適從。比如一些公司一味用低價(jià)沖擊市場(chǎng)，但卻根本無(wú)法完成項(xiàng)目要求，也破壞了整個(gè)行業(yè)的名聲。

“現(xiàn)在的問(wèn)題在于，一方面一些客戶存在著盲目崇拜國(guó)外產(chǎn)品的偏見(jiàn);另一方面工業(yè)軟件是高附加價(jià)的產(chǎn)品，具有研發(fā)周期長(zhǎng)、投入大的特點(diǎn)，更需要完善的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)環(huán)境才能促進(jìn)工業(yè)軟件行業(yè)的良性發(fā)展?！敝扈I先說(shuō)。

云平臺(tái)的想象力

而在智能制造的軟件體系中，云平臺(tái)則提供了另一條路徑。

不管是美國(guó)通用電氣公司（GE）開(kāi)發(fā)的Predix平臺(tái)，還是西門子MindSphere云平臺(tái)，巨頭們的眼光都瞄向了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云——把機(jī)器上的相關(guān)數(shù)據(jù)匯集到云上形成大數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、分析和預(yù)測(cè)，誕生更多價(jià)值。

工業(yè)云平臺(tái)的這一思路，被諸多業(yè)內(nèi)人士看作是智能制造的下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)高地。

“西門子可以做數(shù)據(jù)挖掘，設(shè)備制造商也可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行分析，使用這個(gè)設(shè)備的用戶同樣可以從中獲得價(jià)值，我們還提供接口給各式各樣App開(kāi)發(fā)者進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，以最大化大數(shù)據(jù)的價(jià)值?！蓖鹾I說(shuō)。

他舉例說(shuō)，購(gòu)物中心的升降梯可能多達(dá)上百臺(tái)，這會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，業(yè)主的電梯運(yùn)維部門或電梯制造商就可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)趨勢(shì)并預(yù)先維護(hù)，其成本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它故障后的維修。而一些服務(wù)公司也可以根據(jù)專業(yè)知識(shí)降低運(yùn)維電梯的成本，進(jìn)而產(chǎn)生新的基于云上大數(shù)據(jù)的不同業(yè)務(wù)和商業(yè)模式。

而做應(yīng)用軟件，則是中國(guó)公司的特長(zhǎng)。

一個(gè)事實(shí)是，在云平臺(tái)應(yīng)用層面，涌現(xiàn)出越來(lái)越多中國(guó)公司的身影：機(jī)智云、氦氪、司南等創(chuàng)業(yè)公司，就提供物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)服務(wù)，讓智能硬件能被更迅速地開(kāi)發(fā)，幫助企業(yè)并發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的真正價(jià)值。

機(jī)智云創(chuàng)始人黃灼告訴《瞭望東方周刊》，云平臺(tái)上集中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，除了可以遠(yuǎn)程控制外，還可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)監(jiān)管、報(bào)警、收費(fèi)等智能決策，為客戶提供從生產(chǎn)到售后的整個(gè)全生命周期的運(yùn)營(yíng)管理優(yōu)化。

“我們提供軟件和服務(wù)，更多與設(shè)備端相連。比如我們的平臺(tái)可以服務(wù)于商用酒店熱水器供應(yīng)商，提高節(jié)能效率;也可以給一些有設(shè)備租賃業(yè)務(wù)的客戶，幫助他們更好地監(jiān)管租賃設(shè)備的運(yùn)行情況，確保正常生產(chǎn)服務(wù)，并及時(shí)收款結(jié)算。”黃灼說(shuō)。

他記得曾經(jīng)有人說(shuō)過(guò)，軟件正在吃掉整個(gè)世界，在他看來(lái)，這正在發(fā)生：“現(xiàn)在的軟件開(kāi)發(fā)提倡敏捷開(kāi)發(fā)、快速迭代，這與傳統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)講求穩(wěn)定性、可靠性的思維方式并不一樣，會(huì)有更多實(shí)現(xiàn)空間。思維的碰撞會(huì)激發(fā)出更多火花，可以說(shuō)，我們才剛剛開(kāi)始。”

國(guó)家行動(dòng)

對(duì)于西門子這樣的跨國(guó)公司而言，更關(guān)心的話題是數(shù)字工廠實(shí)踐中產(chǎn)生的焦點(diǎn)問(wèn)題——比如工業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)和信息安全。

“來(lái)自不同的領(lǐng)域、不同的環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)要打通交互，采用哪種通訊標(biāo)準(zhǔn)？這對(duì)企業(yè)而言是非常重要的決策之一。此外，企業(yè)的數(shù)字化數(shù)據(jù)模型建立后，很大部分的專業(yè)知識(shí)、工藝流程、圖紙等等都數(shù)據(jù)化了，那么這個(gè)數(shù)據(jù)的信息安全是非常關(guān)鍵的?！蓖鹾I說(shuō)。

曲道奎也認(rèn)為信息安全在智能制造中非常重要，但除了產(chǎn)品技術(shù)層面的含義，他更看重信息安全的戰(zhàn)略意義。

“這已不僅僅是一個(gè)產(chǎn)品和技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，它直接關(guān)系到國(guó)家安全。數(shù)字化工廠的這種物物相連模式，整體系統(tǒng)解決方案有沒(méi)有安全漏洞？在特殊時(shí)期能不能安全進(jìn)行生產(chǎn)？這是非常重要、需要考慮的問(wèn)題?！鼻揽f(shuō)。

2016年12月，為貫徹落實(shí)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《中國(guó)制造2025》，工信部、財(cái)政部聯(lián)合組織相關(guān)單位和專家，公布了《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），其中明確提出，要培育40個(gè)以上主營(yíng)業(yè)務(wù)收入超過(guò)10億元、具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商。

《規(guī)劃》還提出，要加快標(biāo)準(zhǔn)制（修）訂，在制造業(yè)各個(gè)領(lǐng)域全面推廣。到2020年，國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立，制（修）訂智能制造國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)200項(xiàng)以上，建設(shè)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)100個(gè)以上，公共服務(wù)平臺(tái)50個(gè)以上。

而幾乎在同一時(shí)間，智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商聯(lián)盟在京成立，該聯(lián)盟由工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌擔(dān)任指導(dǎo)委員會(huì)主任，工信部原裝備工業(yè)司司長(zhǎng)張相木擔(dān)任專家委員會(huì)主任，曲道奎任聯(lián)盟第一屆輪值主席。新松、華為、百度、中國(guó)電信、阿里云、曙光、海爾、長(zhǎng)虹等企業(yè)都加入了該聯(lián)盟。

“聯(lián)盟的理事長(zhǎng)單位由智能制造系統(tǒng)集成領(lǐng)域不同類型的龍頭企業(yè)擔(dān)任，理事長(zhǎng)單位之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、形成合力，將帶動(dòng)行業(yè)發(fā)展。下一步，聯(lián)盟內(nèi)部將以產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合體或產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合體等形式開(kāi)展跨領(lǐng)域、跨行業(yè)協(xié)作，推動(dòng)智能制造的發(fā)展?！鼻揽f(shuō)。

他認(rèn)為，這有助于推動(dòng)中國(guó)本土的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商的健全發(fā)展。相較于國(guó)外企業(yè)，中國(guó)的系統(tǒng)解決方案提供商發(fā)展時(shí)間短，積累、案例、規(guī)模都要小一些，但其優(yōu)勢(shì)在于更加理解客戶、交流也更加容易，且成本也普遍低于國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

“智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商聯(lián)盟的成立，就是要通過(guò)聯(lián)盟的形式，為中國(guó)的解決方案集成商企業(yè)提供平臺(tái)，提高中國(guó)企業(yè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，打造中國(guó)智能制造品牌，提升中國(guó)企業(yè)信譽(yù)?！鼻揽f(shuō)。