天澤智云：開啟工業(yè)智能新范式

程夢瑤

“十年實現100個無憂生產和無憂運營的工業(yè)場景”，這是天澤智云設定的目標。短短兩年，天澤智云已在中國落地了12個無憂工業(yè)場景，為工業(yè)智能的價值正名。

有人說，中國工業(yè)軟件的發(fā)展是一份從未上交的答卷。最痛，卻無醫(yī)可療。今天，幾乎每一件工業(yè)品都是工業(yè)軟件的結晶，每一臺設備離開了軟件幾乎無法運行。猶如一把達摩克里斯之劍，工業(yè)軟件之痛長懸于中國智能制造之項頂。

伴隨著時代的更迭，數字化、網絡化和智能化深入人心，當眾人沉迷于大數據、人工智能、工業(yè)互聯網等炙手可熱的名詞，并以此為視角去解讀行業(yè)應用趨勢時，真正的場景化應用還只是處于初期階段。

將AT和IT融入工業(yè)場景之中

“在工業(yè)智能落地的過程中，我們其實是最有場景化能力的一批人。”北京天澤智云科技有限公司技術研發(fā)副總裁金超如是說。

“我們的目標是把PHM這樣一個非常專業(yè)且目前只有少數人掌握的技術，通過更加系統(tǒng)化的流程設計和輔助工具，降低開發(fā)門檻，未來讓更多的業(yè)務專家、運維工程人員也可以獨立完成模型開發(fā)，使其更廣泛地適用于工業(yè)場景之中?！碧鞚芍窃艭TO劉宗長進一步闡述了天澤智云的使命所在。

通俗來講，PHM是指故障預測與健康管理，它強調資產設備管理中的狀態(tài)感知、數據監(jiān)控與分析預測。

PHM探索的是，如何通過機器數據分析、判斷發(fā)生故障前衰退的征兆并預測未來的生命周期表現。其目標是，將設備故障后維修變成預測性維護，并結合生產維護排程，在資源效率最優(yōu)、成本最低的情況下完成設備維護，最終實現近零停機的智能維護系統(tǒng)。

作為PHM技術應用研究的領導者，美國智能維護系統(tǒng)中心（IMS）在工業(yè)智能領域積淀深厚，而天澤智云的核心研發(fā)人員大多曾在IMS從事過多年的應用型研究和大量的工程化實踐。

“與數學、物理等學科不同，PHM是多學科交叉的系統(tǒng)性工程學科。它來源于產業(yè)界，且必須要工業(yè)界買單，才能證明它的價值所在。在這個技術體系里，哪些技術是真正適合工業(yè)界的，哪些技術能適用于正確的場景，我們是非常了解的?！弊鳛楹诵难邪l(fā)成員，金超表示，基于IMS期間參與工業(yè)項目的實踐經驗、部署方法論以及工程應用成果，也正在逐漸轉化為公司的體系化能力。

與實驗室做技術研究不同，如何為工業(yè)企業(yè)用戶提供合理高效的智能化解決方案，是天澤智云要實現核心技術走向應用落地的關鍵。其核心要義在于，如何將AT智能建模技術和IT計算機科學技術有效地融入工業(yè)應用場景之中。

“我們將天澤智云的體系化能力總結為工業(yè)智能的ABCDE+O?！苯鸪榻B道：“可以分為三個方面去理解，即智能建模技術（AT建模分析技術+BT商業(yè)分析技術）、計算機科學（CT賽博平臺技術+DT數據管理技術）和工業(yè)領域知識（OT運營技術+ET工程技術）。我們在繼承和發(fā)展了IMS的AT智能建模技術的同時，在這幾年的商業(yè)化道路上，又迅速地補全了DT和CT。”

“將這些跨學科的技術進行有機整合，這才是我們認為實現工業(yè)智能的基石?！苯鸪a充道，“將IT和AT整合在一起，服務于用戶的業(yè)務流程，將數據轉化為知識，將知識轉化為決策，最終實現價值。我們理解的工業(yè)智能，強調的是能力交付，而不僅僅是采購一套技術系統(tǒng)。”

實現無憂工業(yè)生產與運營

天澤智云創(chuàng)立以來，致力于通過人工智能技術彌補工業(yè)系統(tǒng)中還未被定義或解決的核心痛點問題?！肮I(yè)智能的本質在于如何能從數據中挖掘價值，從數據到價值的閉環(huán)過程，是做應用的公司想要縮短的鏈路。做應用首先要準確定位問題，這個問題要直接能夠對應用戶的痛點，而解決這個痛點的過程，其實就是價值實現的過程?！眲⒆陂L談到。

在工業(yè)智能化過程中，要直面碎片化、個性化和專業(yè)化帶來的挑戰(zhàn)。

金超進一步解釋道：“碎片化主要體現在，工業(yè)領域產生的問題十分龐雜，僅解決一些點上的問題很難實現系統(tǒng)性地提升（實現1%的價值提升需要系統(tǒng)性地解決10個0.1%的問題）。而不同的應用場景產生的問題差異性比較大，即便是在同一行業(yè)，用戶的定制化需求也十分明確。另外，要解決工程系統(tǒng)中的問題，很大程度上依賴于專家經驗，缺乏跨學科人才。這些問題為工業(yè)智能服務的規(guī)?；瘞砹撕艽筇魬?zhàn)?！?/p>

如果要打通從數據到價值這條鏈路，需要通過全棧式和系統(tǒng)性的解決方案來疏導企業(yè)智能化過程中的技術或能力的瓶頸。這套方案需要具備三個方面的核心能力：其一，數據接入與管理；其二，數據分析與建模；其三，模型與業(yè)務融合。

因此，降低工業(yè)智能和大數據應用的高門檻是其中的關鍵，這樣可以為工業(yè)界輸送更多擁有面向工業(yè)問題進行數據分析和建模能力的人才。

2017年12月1日，天澤智云正式發(fā)布了首款工業(yè)智能應用孵化器GenPro產品。這是天澤智云為工業(yè)企業(yè)實現智能化量身定制、度身打造的建模分析平臺。

隨著這款產品的問世，讓工業(yè)智能普適化，從而實現無憂的工業(yè)生產與運營，不再是不可觸達的夢想。

從產品設計上看，GenPro具備四大特點：

第一，基于CPS算法架構設計。以CPS框架為導向的專業(yè)工業(yè)數據分析模塊化設計，不僅可以支持邊緣計算、云計算，而且也可以滿足單體設備或集群對象的建模分析，降低實施工業(yè)智能的難度。

第二，快速的工業(yè)場景化能力。GenPro平臺為用戶提供具有行業(yè)特征的牽引式分析，擁有功能強大完備的數據預處理功能組件，方便用戶快速實現工業(yè)數據場景化，縮短工業(yè)智能應用研發(fā)和部署的周期。

第三，易用的最優(yōu)模型推薦。對于不同的業(yè)務問題，如故障診斷、壽命預測等，GenPro具備完整的評估辦法。在GenPro里用戶可以快速通過“拖拉拽”的方式使用，并且在分析流程中對于不同環(huán)節(jié)GenPro會為用戶推薦最優(yōu)模型。

第四，融入了領域知識的行業(yè)組件。對于不同的行業(yè)對象，GenPro融入了天澤智云核心團隊多年來的對行業(yè)領域知識的積累，將已經固化下來的經驗以行業(yè)組件的方式呈現。

GenPro融合了天澤智云深厚的行業(yè)知識與建模經驗，能夠幫助工業(yè)企業(yè)快速實現數據分析與建模能力。

2018年，天澤智云還陸續(xù)推出了EdgePro和CyberSphere兩款產品，旨在解決數據接入與設備管理、快速靈活部署模型等問題。

“工業(yè)智能要落地，需要的是靈活部署的智能系統(tǒng)、能夠融合專業(yè)知識的同時還具備一定通用性的解決方案。”金超補充道。

“我們不怕場景的多樣化和需求的個性化，但定制化是失敗的道路。我們目前在做的產品，都在遵循平臺化+組件化的方式，只有這樣我們10年100個工業(yè)場景的目標才有可能實現?！眲⒆陂L總結道。

打造工業(yè)“殺手級”應用

做深做實技術研究與拓寬工業(yè)應用場景，二者并行不悖。

從2011年GE智能數控磨床健康監(jiān)控與預診斷、上銀科技線性傳動系統(tǒng)健康預測，2013年上海電氣風場智能維護，2014年中國船舶SOMS智能船聯合開發(fā)，到2017年參與中國中車動車組PHM系統(tǒng)開發(fā)等，天澤智云核心技術團隊曾參與過的工業(yè)項目遍布全球，應用領域涉及能源、智能制造、軌道交通、裝備制造、工程機械、海洋工程、電子制造等行業(yè)。

據金超介紹：“我們不僅關注智能算法和建模技術本身的研究，更關注技術和工業(yè)領域知識的結合。比如在風電領域，我們不僅關注風機的故障預測，更深入了解了業(yè)務流程，把設備的故障預測和客戶的維護排程策略關聯起立，讓PHM能真正指導客戶的運營活動，為客戶的業(yè)務帶來有效的價值。”

近年來，天澤智云的場景化能力已經逐漸得到用戶的認可，“每個項目啟動之前，我們都要進行大量的用戶需求調研，挖掘出企業(yè)的隱性問題和用戶的隱性需求，在這個基礎之上再給出方案。這是一套成功的工業(yè)智能化項目的必備前提條件，然而又是在工業(yè)AI領域里非常稀缺的一項能力?！苯鸪劦?。

經過一年多時間的迭代，天澤智云已基本完成了平臺架構的設計與搭建，劉宗長談到：“我們現在開始做以PHM為核心的‘殺手級應用。什么叫‘殺手級應用？其實就是具備快速和規(guī)?；瘡椭频男袠I(yè)級應用，它可以迅速產生價值，而且很多都是輕量化的?！?/p>

正如劉宗長所言，這種應用以一種零進入成本的產品形態(tài)，將工業(yè)領域專家和技術專家匯聚到同一個平臺，打通技術和系統(tǒng)的壁壘，將迅速驅動工業(yè)領域ROI的提升，并將衍生出大量可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新的商業(yè)模式。

接下來，“我們將不斷完善這些‘殺手級應用，通過平臺的方式不斷累積用戶和培育開發(fā)者，讓大家更清晰地理解和應用工業(yè)大數據，并促進工業(yè)智能應用開發(fā)的分工和生態(tài)體系，促進中國的工業(yè)企業(yè)攜手共同實現世界級領先的工業(yè)智能化?！眲⒆陂L表示，現在是天澤智云在提供應用開發(fā)和運營服務，未來希望更多人能夠基于天澤智云提供的平臺和工具，共同為我國工業(yè)實現智能化轉型與升級提供高價值的服務。

訪談實錄

Q：中國大數據產業(yè)生態(tài)聯盟、《軟件和集成電路》雜志社

A：北京天澤智云科技有限公司技術研發(fā)副總裁金超

北京天澤智云科技有限公司CTO

劉宗長

Q：如何理解PHM？

金超：天澤智云的核心技術—工業(yè)智能的關鍵組成部分之一是故障預測與健康管理，或稱之為PHM。PHM是從可靠性分析學科中衍生出來的，是工程師們?yōu)榱死斫鈴碗s工程系統(tǒng)老化過程并且預測它們的故障時間而產生的一門多學科交叉的系統(tǒng)工程學科。

傳統(tǒng)的可靠性評估是利用統(tǒng)計方法估算某一產品的平均使用壽命，由于這種統(tǒng)計意義代表的是“通常使用情況下的期望壽命”，因此更多被用于系統(tǒng)設計階段的評估與優(yōu)化，很難在實際運行中提供精準的決策支持。

隨著工程系統(tǒng)復雜度的增大和任務場景的多樣化，傳統(tǒng)的評估方法難以保證不發(fā)生意外故障，PHM技術的誕生，正是為了解決這一問題，在健康管理（HM）中，加入故障預測技術（P），讓用戶更精確地管控維護排程時間，從而在減少維護冗余的同時避免非預期的故障發(fā)生，降低成本，提高效率。PHM應用對象的針對性和解決問題的收斂性，決定了做PHM一定要從問題出發(fā)。

劉宗長：我們現在做的不僅僅是局限于PHM，PHM可以變成工業(yè)互聯網里衍生無數“殺手級”應用的核心支撐技術而不再是一個應用，因為透明化的設備狀態(tài)是支持其他應用的重要輸入和決策變量，企業(yè)關注的是如何提升綜合運營效率、降低運營成本，我們要幫助企業(yè)基于設備的健康管理和預測去做一些優(yōu)化。PHM這部分做得越好，支持決策所得到的信息就越準確，所以PHM是一個基礎。

Q：對工業(yè)智能的發(fā)展趨勢，有何看法？

金超：從工業(yè)智能技術的角度看，比較明顯的一個趨勢是，機器學習算法的開源化和智能建模的工具化，會讓預測性建模的門檻越來越低，并逐漸形成社區(qū)，數據科學家與有智能建模需求的用戶之間的距離會被拉近。對于技術本身，大家會更重視數據分析技術中對數據質量的管理和工具適用性的研究，并與領域知識相結合。

在未來幾年內，很可能會出現越來越多典型場景的基線數據集。雖然由于工業(yè)中數據敏感，數據量有限，可能無法做到類似ImageNet的廣度，但具備行業(yè)屬性的場景選擇方法、典型特征工程方法以及算法選擇原則，會逐步形成“套路”，分析方法逐漸趨同，同時準確率也會趨于穩(wěn)定，形成行業(yè)共識。

提供智能服務的公司的重心，會從零到一的“智能”，轉移到從一到一百的“服務”，市場能力、產品的用戶體驗以及與業(yè)務邏輯的整合深度，將決定提供工業(yè)智能服務類公司能夠分得的蛋糕大小。

Q：在工業(yè)互聯網領域，國內外發(fā)展的差異性體現在哪些方面？

劉宗長：工業(yè)智能技術的落地場景主要來自國外，但在國內能夠得到規(guī)?；瘧?。因為中國的應用場景特別豐富，市場體量也很大。所以在場景豐富度和市場規(guī)模上，國內外差異性比較明顯。

另外，國外企業(yè)的管理模式相對成熟，成熟的另一面是相對比較保守，而國內則相對開放和靈活。我們現在談工業(yè)互聯網以及衍生出相關的技術、平臺和生態(tài)，國內的接受程度遠遠高于國外。

Q：天澤智云提出十年打造100個無憂工業(yè)場景，目前進展如何？

劉宗長：進入2018年8月，我們已經進入了第12個無憂工業(yè)場景的打造，這些場景都在國內，覆蓋能源、軌道交通、鋼鐵制造、數控機加工等。

針對這些應用場景，我們總結了三個方面的共性需求：零意外停機、零隨機缺陷和零隱性浪費。

工業(yè)領域過去關注兩個方面：

第一個是可制造性，運用多種建模手段，通過對物理指標的仿真等，確保產品能夠制造出來。但有些問題還是難以被發(fā)現和關注，最終導致在仿真中有效的模型到實際生產中仍可能會產生產品缺陷。

第二是生產系統(tǒng)設計，大多數企業(yè)會用到仿真軟件，但無論怎樣設計產線，都很難確保設備零意外停機地無間斷運行。最主要的原因是設備都會發(fā)生衰退，當衰退積累到一定程度就會停機，進而生產線停止，最后導致之前的數據模型失效。

所以我們發(fā)現，產品的設計建模與實際生產制造之間存在一個很大的差距，這些差距就是工業(yè)企業(yè)的憂慮。如何把這些憂慮從原本不可見變得可見，通過數據分析和智能技術去管理并避免這些憂慮，即將設備中所有造成停機、缺陷和浪費的風險都加以控制，最終消除所有生產制造過程中的憂慮，這是天澤智云的使命和責任所在，也是我們的技術和能力所發(fā)揮的價值所在。

天澤智云的這一承諾，也是希望客戶與我們共同攜手推進中國工業(yè)智能化的進程。在實現一個個無憂工業(yè)場景的背后，是中國的制造技術得以提升、制造智慧得以傳承，以及大國工匠精神得以發(fā)揚。

Q：選擇扎根工業(yè)領域，有何感受？

金超：其實我是當做一種樂趣，在工業(yè)智能的落地過程中，我們將之前的研究成果工程化，為用戶創(chuàng)造價值，這個過程使我比較有滿足感。做的是自己擅長的，也是自己喜歡的。

劉宗長：工業(yè)領域其實很酷！我們可以走到工業(yè)現場，可以看到很多平常看不到的東西，解決一些具體問題。從主觀感受上說，我們當初是因為喜歡這件事才去創(chuàng)建公司的。運作公司，當然也要考慮投資回報這件事，但當下，我們先要做值錢的事，再去考慮怎么賺錢。

行業(yè)應用案例

案例名稱：天澤智云助力東方電氣構建基于CPS的智慧風電系統(tǒng)

核心特點：

智慧風電的定位是通過信息化和智能化驅動研發(fā)、生產及運維技術革新，提升公司價值，助力向服務型制造業(yè)轉型。

智慧風電系統(tǒng)應用以安全運行為前提；以延長機組壽命、提高機組可靠性和發(fā)電量、降低運維成本為宗旨；以提高風能利用率，提高發(fā)電量為條件；以預測性分析及AI技術作為風電裝備進行智能化運維管理的平臺，挖掘機組極限潛能，實現對風電裝備的性能評估、預測性診斷、機隊管理、調度優(yōu)化和維護策略優(yōu)化，從而實現風場的無憂運營。通過預測性維護機制的進一步建立優(yōu)化運維策略，減少運營維護費用。

應用解讀：

東方風電是中國東方電氣集團子公司，是國內唯一擁有雙饋型和直驅型兩種機型的企業(yè)，也是國內綠色能源風景線的主創(chuàng)力量。作為全球領先的風電技術和服務供應商，東方風電為國內外企業(yè)和消費者提供了各類型風電機組7000余臺，且雙饋和直驅風電發(fā)電機組運行情況良好。

東方電氣的核心需求有三點：一是希望通過為客戶、風電場運營商創(chuàng)建后市場增值服務來擴展自身產品和服務；二是降低風電運維成本（占能源總成本20%～30%），使風能成為更經濟、更高效、可持續(xù)的能源；三是能夠更精確地預測風場的風速和發(fā)電量，從而避免風場由于風資源的不穩(wěn)定性無法向電網運營商提供準確發(fā)電報告的問題。為了實現這些愿景，東方電氣需要尋找一個同時具備預測性分析、建模及軟件平臺開發(fā)能力的技術合作伙伴。

東方風電自2016年起開始與天澤智云合作，共同研發(fā)基于CPS架構的智慧風電系統(tǒng)，多層級地實現風機運維的全面智能化升級。

以多源數據為基礎，結合建立在5C架構上的CPS系統(tǒng)，智慧風電系統(tǒng)的應用使機組的運作在壽命、可靠性、發(fā)電量及成本方面都有很大的改善。風電機組得以在人工智能的建模及預測分析技術的幫助下，對風電裝備的PHM（故障預測與健康管理）和維護策略進行持續(xù)的優(yōu)化。

應用價值：

基于CPS架構的智慧風電系統(tǒng)目前已經在東方電氣望江坪風場進行部署和測試，實現了對風機葉片、傳動鏈、偏航、變槳、測風儀、發(fā)電機等核心大部件的故障預測，實現提前2周預測關鍵部件早期故障。針對風功率預測功能可實現對未來7天的風場功率預測，有效提升風電并網的穩(wěn)定性。在風場運維策略方面，結合風功率預測結果對任務隊列進行排程優(yōu)化和資源調度優(yōu)化，可降低30%綜合維護成本及發(fā)電功率損失。