起步智能制造 先從這里看起
2016-11-23
作者:楊慶廣
來源:電子技術(shù)應(yīng)用
當(dāng)中國制造2025祭起了智能制造大旗的時(shí)候,就開始了引領(lǐng)中國制造走上最為可行的崛起之路。然而中國制造業(yè)實(shí)際水平大部分仍處于2.0,乃至更低的層次,我們?nèi)绾稳プ汾s和超越呢?顯然,這不是一個(gè)短時(shí)間內(nèi)能夠完成的任務(wù)。由此,中國制造2025為我們做了數(shù)十年的規(guī)劃?,F(xiàn)在,中國制造2025已經(jīng)實(shí)施了一年多的時(shí)間,業(yè)界各方也對(duì)其實(shí)施路徑達(dá)成了初步的共識(shí)。讓我們?nèi)タ纯丛?016中國智能制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上,各路專家、企業(yè)代表如何說。
中國智能制造概念爬坡
中國制造2025是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,需要精準(zhǔn)、可實(shí)施的頂層設(shè)計(jì),這就需要中國的專家、學(xué)者提供充分的智慧支持。與會(huì)的各位專家從智能制造概念、標(biāo)準(zhǔn)、地方實(shí)踐等多個(gè)層面對(duì)中國智能制造發(fā)展路徑展開了探討。
理清智能制造核心概念
機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所所長 歐陽勁松
制造業(yè)是一個(gè)非常龐大的體系,按照我國最新標(biāo)準(zhǔn),制造業(yè)包含31個(gè)行業(yè)、175個(gè)中類、530個(gè)小類,制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)是一個(gè)非常龐大的系統(tǒng)工程。為了實(shí)現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型,首選需要理清智能制造的確切概念和內(nèi)涵。這樣后續(xù)的計(jì)劃才能夠有的放矢,目標(biāo)明確。
目前智能制造在國際上還沒有一個(gè)特別明確的定義,在工信部組織專家進(jìn)行討論之后給出了一個(gè)描述性定義。智能制造是基于新一代信息技術(shù),貫穿設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、 管理、 服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié),具有信息深度自感知、 智慧優(yōu)化自決策、 精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過程、 系統(tǒng)與模式的總稱。
和傳統(tǒng)的大規(guī)模工業(yè)化制造不同,通過智能制造可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化批量生產(chǎn)模式。這不僅需要制造系統(tǒng)能夠支持自適應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)、資源和環(huán)境等制造要素的動(dòng)態(tài)變化,而且需要制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)內(nèi)部管理的縱向集成和面向供應(yīng)鏈的橫向集成。利用基于PLM的制造過程管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),可以將分散的“產(chǎn)品信息孤島”進(jìn)行無縫集成,對(duì)產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段的歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)用數(shù)據(jù)、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、規(guī)范文檔等進(jìn)行管理,為企業(yè)提供支持產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)、 制造優(yōu)化、 順暢銷售和方便使用維護(hù)等進(jìn)行集成。
在建立數(shù)字化工廠的過程中,除了需要以上系統(tǒng)的支持,還需要在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化方面及早入手,對(duì)工業(yè)制造過程各要素進(jìn)行詳細(xì)描述。在這一方面,國際上走的比較快,而中國走的還比較緩慢?,F(xiàn)在我們正在積極組織國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)和參加國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織。
目前我國制造業(yè)整體上仍面臨資源環(huán)境剛性約束加強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量不高、創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭力不足、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的困境。為了搶占技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn),我們首先需要引領(lǐng)智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展,發(fā)展智能機(jī)器人、3D打印等產(chǎn)業(yè)。其次還要積極發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè),比如創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)、制造服務(wù)業(yè)、智能制造基礎(chǔ)保障行業(yè)等。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000130
新工業(yè)革命智能才是本源
中國航空工業(yè)集團(tuán)信息中心首席顧問 寧振波
現(xiàn)代的新工業(yè)革命,智能才是本源。就智能制造來說,是包含了云計(jì)算 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多個(gè)新技術(shù)的集成。從歷史發(fā)展角度來說,在蘇聯(lián)解體之后,冷戰(zhàn)結(jié)束,美國需要對(duì)其龐大的軍事工業(yè)轉(zhuǎn)型做出準(zhǔn)備,當(dāng)時(shí)就提出了國家信息化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的概念,這可以被認(rèn)為是現(xiàn)在工業(yè)制造體系的開端性事件。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,過去許多被認(rèn)為是科幻的東西越來越多的成為現(xiàn)實(shí),同時(shí)人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展,讓各種硬件設(shè)備逐漸智能化,這就為智能制造發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)包含了5個(gè)基礎(chǔ)部分,有控制、通訊、協(xié)同、眾創(chuàng)和虛擬,其中這5個(gè)部分的后臺(tái)全部包含了計(jì)算在內(nèi)。正在進(jìn)行中的新工業(yè)革命,智能才是本源,CPS則是它的最新體現(xiàn)形式。現(xiàn)在的工業(yè)革命實(shí)際上是數(shù)字領(lǐng)域和物理領(lǐng)域互相轉(zhuǎn)換、影響的綜合過程。智能制造很多情況是把原來物理領(lǐng)域的制造納入到數(shù)字空間之中,進(jìn)行重構(gòu)之后和物理空間進(jìn)行交互。
比如說,我國軍用飛機(jī)制造,已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)在沒有實(shí)際制造任何飛機(jī)部件的情況下,在虛擬數(shù)字空間中完成整體設(shè)計(jì),并利用仿真軟件,讓整個(gè)由數(shù)字信息構(gòu)成的“飛機(jī)”在虛擬空間中飛行,通過這種高擬真的仿真發(fā)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)問題。然后再改進(jìn)之后,才會(huì)進(jìn)行機(jī)體實(shí)物制造,再進(jìn)行試飛等環(huán)節(jié)。通過數(shù)字空間的設(shè)計(jì)、仿真,大大縮短了整個(gè)生產(chǎn)、制造流程。這也是智能制造的一個(gè)典型應(yīng)用。
不過整體上看,我國的智能制造水平和國際先進(jìn)水平相比還有很大的差距, 而且有時(shí)候還有盲目樂觀的情況出現(xiàn)。比如作為德國制造業(yè)代表之一的西門子,認(rèn)為自己實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0還需要至少10—15年,而很多中國公司卻在宣稱自己已經(jīng)實(shí)現(xiàn)建立了智能制造體系,有了智慧工廠樣板。為了發(fā)展智能制造,我們不僅僅需要高端生產(chǎn)制造設(shè)備,更需要高端工業(yè)軟件的支持。在軟件層面我們的差距更大,更加迫切地需要加大投入力度。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000131
智能制造標(biāo)準(zhǔn)先行
工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院所長宋繼偉
我國已經(jīng)發(fā)布了中國制造2025整體戰(zhàn)略,為了讓這個(gè)戰(zhàn)略規(guī)劃落地,標(biāo)準(zhǔn)化必不可少。首先智能制造的互聯(lián)互通和信息融合需要標(biāo)準(zhǔn)保障,其次智能工廠建設(shè)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)智能化也需要標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)。
現(xiàn)在國際上已經(jīng)有了很多標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)組織,我國也建立起了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。通過調(diào)研近百家不同行業(yè)、不同區(qū)域、不同類型的企業(yè),還有梳理我們現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系,同時(shí)通過和國際先進(jìn)國家進(jìn)行交流,我們初步形成了自己的智能制造標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)思路。
現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一些智能制造標(biāo)準(zhǔn)化的初步成果。主要有:提出系統(tǒng)架構(gòu),統(tǒng)一認(rèn)識(shí)、凝聚共識(shí)、形成合力;完成頂層設(shè)計(jì)和體系規(guī)劃,指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)和研制;在企業(yè)中產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用效果;提升國際話語權(quán)。
按照“共性先立、急用先行”的原則,在2016年實(shí)現(xiàn)了部分智能制造關(guān)鍵共性標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)。其中包含基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兩大部分。初步實(shí)現(xiàn)了德國工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型與我國智能制造系統(tǒng)架構(gòu)的互認(rèn)?;A(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)包含:《智能制造 系統(tǒng)架構(gòu)》、《智能制造 面向制造業(yè)的標(biāo)識(shí)解析體系需求》、《智能制造 能力等級(jí)要求》等。關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包含:《數(shù)字化車間 通用技術(shù)要求》、《智能制造 工業(yè)云服務(wù) 模型》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》等。
下一步工作,將主要包含在全國開展《建設(shè)指南》宣貫實(shí)施,智能制造重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng),開展智能制造評(píng)價(jià)工作,指導(dǎo)建設(shè)分行業(yè)、分地區(qū)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系,加大智能制造的國際標(biāo)準(zhǔn)化合作等。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000133
要讓政府和市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)共生互補(bǔ)
長沙智能制造研究總院副院長賀軍
智能制造想要具體落地,地方政府的支持和具體實(shí)施必不可少。對(duì)于長沙來說,我們需要思考做什么、怎么做,然后才是具體的實(shí)施計(jì)劃。
在做什么方面,首要的就是落實(shí)中國制造2025規(guī)劃,加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。在這其中還有以下幾個(gè)關(guān)鍵方面。
第一,努力化解供給和需求平衡問題。推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,讓無效供給退出,提升有效供給,滿足高水平需求。在供給端,要用創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)來推動(dòng)有效供給。在需求端,要以適度管控來優(yōu)化有效需求。
第二,要著力強(qiáng)化地方與中央的聯(lián)動(dòng)。為企業(yè)提供公共平臺(tái)與公益服務(wù),降低企業(yè)創(chuàng)新成本,優(yōu)化發(fā)展政務(wù)環(huán)境。
第三,要致力促進(jìn)政府與市場(chǎng)共生。根據(jù)市場(chǎng)規(guī)律和地方實(shí)際,正確處理政府與市場(chǎng)之間的關(guān)系。
其次就是怎么做,主要有結(jié)合、融合和競(jìng)合幾個(gè)關(guān)鍵詞。
首先是頂層設(shè)計(jì)重結(jié)合。包含上下結(jié)合抓重點(diǎn),長短結(jié)合抓統(tǒng)籌,政產(chǎn)研結(jié)合抓協(xié)同。其次是轉(zhuǎn)型創(chuàng)新重融合。要跨地域融合戰(zhàn)略發(fā)展資源、跨行業(yè)融合技術(shù)創(chuàng)新資源、跨部門融合政府內(nèi)部資源。最后是產(chǎn)業(yè)生態(tài)重競(jìng)合。包括產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的“競(jìng)合”,知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“競(jìng)合”,技術(shù)、資源的“競(jìng)合”。
在了解做什么、怎么做的基礎(chǔ)上,長沙已經(jīng)以智能制造為統(tǒng)領(lǐng),主動(dòng)對(duì)接、快速行動(dòng),全面構(gòu)建了多層次的《中國制造2025》推進(jìn)體系。整體上要求方案可落地、路徑可復(fù)制、指標(biāo)可量化、目標(biāo)可考核。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000134
發(fā)展路徑需要切實(shí)落地
中國制造2025想要具體落地,除了政府頂層設(shè)計(jì)之外,企業(yè)才是真正實(shí)施的主體和關(guān)鍵點(diǎn)。每家企業(yè)的情況各不相同,其中有一些共性需求,也有個(gè)性化安排。讓我們看一下業(yè)界領(lǐng)先企業(yè)是如何理解、實(shí)施智能制造。
實(shí)時(shí)工藝監(jiān)控提升IC產(chǎn)品質(zhì)量
西門子工業(yè)軟件全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展總監(jiān)申云勇
工業(yè)4.0實(shí)際上是第四次工業(yè)革命,復(fù)雜程度遠(yuǎn)超過去的三次工業(yè)革命。工業(yè)4.0涉及到世界上最先進(jìn)的技術(shù),在虛擬世界和物理世界兩端都需要強(qiáng)大的支持才能夠?qū)崿F(xiàn)。很多情況下,需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)技術(shù)支持下,形成新的解決方案才可以企業(yè)需求。
工業(yè)4.0的核心是將虛擬信息世界與物理世界進(jìn)行聯(lián)接與融合。只有融合了物理與信息世界要素的解決方案才可能獲得成功。在不同的解決方案中根據(jù)具體情況,物理與信息占據(jù)的比率會(huì)有所變化,整體上是強(qiáng)調(diào)數(shù)字化和智能化的結(jié)合。
對(duì)于IC行業(yè)來說,從芯片價(jià)值鏈角度出發(fā),需要在客戶需求、IC設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)數(shù)字化研發(fā),在晶圓制造、晶圓測(cè)試、封裝測(cè)試、組裝階段則要實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字化制造。整體上,需要通過核心系統(tǒng)工具實(shí)現(xiàn)IC企業(yè)的核心能力提升。比如在IC制造過程中,通過實(shí)時(shí)工藝監(jiān)控方式,來確定異常設(shè)備/因子,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝調(diào)整,加速經(jīng)驗(yàn)積累。
西門子利用生命周期和數(shù)據(jù)分析工具,已經(jīng)成功地讓英飛凌實(shí)現(xiàn)了縮短產(chǎn)品時(shí)間,從過去的24個(gè)月變成了現(xiàn)在的12個(gè)月;同時(shí)加強(qiáng)了決策的智能性;提升了整體生產(chǎn)效率及質(zhì)量。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000132
未來是萬物智能互聯(lián)時(shí)代
華為Marketing與解決方案部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)營銷總監(jiān)劉建峰
IoT是第四次工業(yè)革命中重要組成部分。未來是一個(gè)萬物互聯(lián)的智能社會(huì)。從端的層面來說是實(shí)現(xiàn)萬物感知,在管的層面則是萬物互聯(lián),在云層面實(shí)現(xiàn)萬物智能。
整體上來說,快速增長的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將推動(dòng)智能社會(huì)加速到來,未來超過20%的聯(lián)接將來自于工業(yè)互聯(lián)。對(duì)于華為來說,在制造業(yè)方面,我們還是聚焦在ICT基礎(chǔ)設(shè)施和使能智能制造,利用華為云、操作系統(tǒng)、芯片提供綜合性服務(wù)。
舉例來說,我們有基于SDN架構(gòu)的電梯物聯(lián)網(wǎng),讓故障可以預(yù)知,增加安全性。主要是在本地提供實(shí)時(shí)性分析,在云端利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。在智能抄表方面,我們提供了寬帶抄表和強(qiáng)抗干擾方案,讓繳費(fèi)成功率提升到100%,線損從40%降低到了14%。在農(nóng)用機(jī)械預(yù)測(cè)性維護(hù)上,也是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和云化平臺(tái)等降低了故障率。
此外,在智能城市上,對(duì)于智慧路燈、智能水務(wù)等,華為都有著自己的解決方案。
為了提供這些解決方案,華為主要依靠自主研發(fā)的NB-IoT芯片和輕量級(jí)物聯(lián)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),在聯(lián)接層面更是可以借助華為在通信方面的積累提供高質(zhì)量的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)互聯(lián)。為了讓更多伙伴參與其中,我們開放了很多API接口,可以方便合作伙伴隨時(shí)介入。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000135
搭建智慧工廠安全互聯(lián)
凌華中國技術(shù)總監(jiān)潘登
在智能制造整個(gè)體系中,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是關(guān)鍵成長引擎。在智慧工廠中實(shí)現(xiàn)有效的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還面臨許多挑戰(zhàn),比如技術(shù)是否成熟、如何整合至現(xiàn)有系統(tǒng)、新系統(tǒng)是否可靠、系統(tǒng)是否安全、投資回報(bào)如何實(shí)現(xiàn)等。要解決這些問題,就需要實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合,提供高可靠性和可擴(kuò)充性。
整體上說,智慧工廠有三大基礎(chǔ),首先是從狀態(tài)監(jiān)控到行為預(yù)測(cè),其次是數(shù)據(jù)收集、儲(chǔ)存與交換,最后是信息物理系統(tǒng)(CPS)。在這中間,要滿足這三大基礎(chǔ)需求,就要采用多種通信模型,其中DDS是一個(gè)好的選擇。
DDS是一種實(shí)時(shí)性分布式數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱的數(shù)據(jù)交換模型的開放標(biāo)準(zhǔn),具備直覺式的模型、實(shí)時(shí)性支持,高可靠性和可擴(kuò)充性。它是逐步部署CPS的理想選擇,可以降低系統(tǒng)復(fù)雜度、減少節(jié)點(diǎn)增刪的設(shè)定成本、提供高傳輸效率和逐步升級(jí)。凌華針對(duì)這一體系,提供了全套的解決方案,方便客戶選取。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000137
智能制造時(shí)代數(shù)據(jù)價(jià)值迅速提升
三一集團(tuán)樹根互聯(lián)副總經(jīng)理王曉峰
三一集團(tuán)樹根互聯(lián)脫胎于三一重工集團(tuán),現(xiàn)在三一集團(tuán)已經(jīng)形成了工程機(jī)械、新能源、產(chǎn)業(yè)鏈金融、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)幾大板塊。三一是中國最早搭建的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之一,從2008年開始,基于對(duì)于售出工程機(jī)械監(jiān)控需求,形成了聯(lián)網(wǎng)體系,構(gòu)建了一體化的整體解決方案。
我們對(duì)23萬臺(tái)機(jī)器、5000多個(gè)參數(shù),通過8年的實(shí)時(shí)監(jiān)控形成了大量的數(shù)據(jù)。我們基于此,形成了工業(yè)控制系列產(chǎn)品、LM組態(tài)軟件系統(tǒng)和智能管理平臺(tái),對(duì)我們所有售出的工程機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,是一套被成熟運(yùn)用的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。所以我們想借助成型的技術(shù)平臺(tái)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供包含智能研發(fā)、智能制造、智能產(chǎn)品、智能服務(wù)在內(nèi)的全套服務(wù)方案。
以智能服務(wù)為例,我們提供端到端的機(jī)器—人全流程服務(wù),以“服務(wù)訂單”為主線,實(shí)現(xiàn)從客戶來電、服務(wù)派工、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)、系統(tǒng)報(bào)工、服務(wù)回訪到售后質(zhì)量全過程管控服務(wù)模式。此外,我們還可以基于我們的優(yōu)勢(shì)提供預(yù)測(cè)性維護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)金融和設(shè)備租賃服務(wù)。
未來我們希望成為一個(gè)開放性平臺(tái),為有需求的公司提供工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),實(shí)現(xiàn)合作共贏。
現(xiàn)場(chǎng)演講視頻:http://theprogrammingfactory.com/video/8000000136