物联网如何重塑中国制造业

物联网如何重塑中国制造业,第1张

市场研究机构IDC日前发布了中国制造业物联网市场预测报告,预计到2020年,中国制造业企业物联网支出将高达1275亿美元,未来五年年均复合增长率将为147%。其中软件和服务将会引领中国制造业物联网支出快速增长,二者所占市场份额将超过60%。而Gartner公司研究预测,全球目前已有约50亿个能够连接无线网络的各类产品和设备,这还不包括手机和电脑。到2020年,这个数字预计将高达210亿。这些互联产品所产生的海量数据将催生未来工业企业的新模式:生产服务。一直以来,传统工业关注如何制造产品,产品的销售在某种意义上意味着“结束”,而在未来,产品售出以后则是真正的“开始”——生产商基于产品被终端用户使用时所产生的数据了解其使用情况,提供后续运营与维护,并基于用户信息开发出其他服务。
物联网已经成为国家战略新兴产业,并写入“十三五”规划当中。而“中国制造2025”更是中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。在中国政府政策与资金的支持下,推动智能制造发展、提升网络化协同制造水平、加快制造业向服务转型将成为制造业发展的主要方向,将会在未来3至5年推动制造业物联网支出保持较高增长。
中国物联网在制造业的发展虽然仍处于初期阶段,但是其应用的深度与广度在不断加强,新的应用场景不断涌现。随着新兴技术(如云计算、大数据和移动技术)与物联网的融合以及IT(信息技术)与OT(运营技术)集成,物联网技术的潜能将加速释放。IDC预计,未来两年,中国制造业物联网发展将呈现以下三大趋势。
——物联网平台竞争将日趋激烈。随着越来越多的企业部署物联网应用,IDC认为,制造业物联网平台将是代表智能制造变革与重塑的主要方向之一。未来的平台,既可以来自硬件领域,也可以来自软件领域。在硬件管理领域,主要是生产设备的连接管理;软件领域主要包含企业应用管理平台、企业信息显示与报告平台,以及企业数据分析与洞察平台。
——物联网应用将加速制造业创新。制造业物联网应用将引领制造业企业进入创新和变革的新时代。物联网应用的低成本感知、高效的数据收集、实时的数据记录、分布式计算和高级数据分析等优势,必将加速信息技术和制造业深度融合,创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。此外,机械学习技术不断取得突破,也将促进制造业数据分析变得更加迅速和精确。
——边缘计算将成为下一个热点。随着物联网终端的大量部署,物联网产生数据将呈现几何式的增长,因此通过分散的终端设备和物联网网关进行数据过滤和处理,将是制造业物联网应用的重要发展方向。同时,数据将逐渐成为企业的重要资产,边缘的智能化,将在网络或者数据中心出现异常时,保证数据的安全,帮助企业规避风险。
IDC制造业高级研究经理王岳表示:“中国制造企业已纷纷开始部署物联网战略,旨在提高企业生产运营效率,并加速由生产向服务转型。随着智能制造的推进,信息技术与运营技术的快速融合,以及 数字化双胞胎 概念的普及,物联网技术将在制造业获得更大的发展空间。同时,物联网与云计算、移动技术、大数据等新兴数字技术的结合,将进一步释放物联网的潜能,为打造物联网生态闭环奠定了坚实的技术基础。相信未来,随着生态的逐渐成熟,基于物联网平台的行业与细分行业应用将迎来快速增长。”
物联网在工业领域的应用不仅使数据流、硬件、软件实现智能交互,更将从本质上颠覆传统工业模式,形成新的工业业态,而“软硬结合”将是未来工业企业在这一轮技术革命新浪潮中脱颖而出的核心竞争力。全方位整合的安全工业物联网解决方案能够为工业企业提供一站式服务,不仅能够实现设备与资产的智能互联、数据管理和现场控制,还可以实现大数据分析和智能协同,大幅提升生产力。这正是得益于物联网和大数据平台的构建。霍尼韦尔过程控制部的陈延表示:“传统制造业的工艺越来越精密化,工业设施和 *** 作过程也日益复杂,物联网在工业领域的应用未来不仅要着眼帮助提高生产效率,同时也要关注过程的安全性、可靠性。此外,物联网还将给工厂管理人员和工人带来全新的工作体验,蓝领和白领之间的界限未来将日渐模糊。”
此外,物联网和大数据平台的出现让工人也日益融入互联平台。例如,在未来的互联工厂里,作业人员的便携式设备可以实时地与指挥中心进行信息和数据交互,实时快捷地参与整个厂区的监测和 *** 控。万物互联时代,物联网对传统工业形成新的挑战,也带来新的机遇。对中国制造企业来说,软硬件相结合、效率和安全并重将成为未来工业企业的核心竞争力。
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建设数字智慧工厂需要根据实际情况和需求,结合技术方案、数据分析等多个方面进行评估和比较,选择最适合自身的系统。以下是一些数字智慧工厂系统的推荐:

智能制造管理软件MES:MES主要用于制造过程中的精细化管理和优化,可以对生产线的各个环节进行搜集和分析,优化作业过程和提高生产效率。

工厂物联网平台(PDMoT):  PDMoT (Plant Data Management over IoT) 是与第四次工业革命密不可分的平台,它深度整合了人工智能、云计算、大数据处理等技术手段,协助企业策略转型,并通过大量实测、仿真等 *** 作保证每一个投入都十分值得。

还有其它的系统如ABB Ability Manufacturing Operations Management, 行业创新平台(FlexNet), GE Predix 等等,建议您可以结合自身的需求和实际情况进行咨询、比较和选择,同时建议与供应商沟通您具体的企业环境、产品类型和工艺流程等细节,以便其能够为您提供更专业的方案和支持。

在中国制造2025及工业40信息物理融合系统CPS的支持下,离散制造业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用,建立基于工业大数据和"互联网"的智能工厂。

最近几年,欧美国家最早针对流程工业提出了"智能工厂"的概念。流程工业智能工厂由商业智能、运营智能、 *** 作智能三个层次组成,由于自身的自动化水平较高,因此实施智能工厂相对比较容易。与流程工业相比,离散制造业首先在底层制造环节由于生产工艺的复杂性,如车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊对生产设备的智能化要求很高,投资很大。特别是装备制造业、家电、 汽车 、机械、模具、航空航天、消费电子等产品大都要求产品智能化,设计智能。

因此,在中国制造2025及工业40信息物理融合系统CPS的支持下,离散制造业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用,做到纵向、横向和端到端的集成,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,从而建立基于工业大数据和"互联网"的智能工厂。

生产设备网络化,实现车间"物联网"

工业物联网的提出给"中国制造2025"、工业40提供了一个新的突破口。物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。传统的工业生产采用M2M(Machineto Machine)的通信模式,实现了设备与设备间的通信,而物联网通过Things to Things的通信方式实现人、设备和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接。

在离散制造企业车间,数控车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊、加工中心等是主要的生产资源。在生产过程中,将所有的设备及工位统一联网管理,使设备与设备之间、设备与计算机之间能够联网通讯,设备与工位人员紧密关联。

如:数控编程人员可以在自己的计算机上进行编程,将加工程序上传至DNC服务器,设备 *** 作人员可以在生产现场通过设备控制器下载所需要的程序,待加工任务完成后,再通过DNC网络将数控程序回传至服务器中,由程序管理员或工艺人员进行比较或归档,整个生产过程实现网络化、追溯化管理。

生产数据可视化,利用大数据分析进行生产决策

"中国制造2025"提出以后,信息化与工业化快速融合,信息技术渗透到了离散制造企业产业链的各个环节,条形码、二维码、RFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技术在离散制造企业中得到广泛应用,尤其是互联网、移动互联网、物联网等新一代信息技术在工业领域的应用,离散制造企业也进入了互联网工业的新的发展阶段,所拥有的数据也日益丰富。离散制造企业生产线处于高速运转,由生产设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据,对数据的实时性要求也更高。

在生产现场,每隔几秒就收集一次数据,利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备开机率、主轴运转率、主轴负载率、运行率、故障率、生产率、设备综合利用率(OEE)、零部件合格率、质量百分比等。首先,在生产工艺改进方面,在生产过程中使用这些大数据,就能分析整个生产流程,了解每个环节是如何执行的。

一旦有某个流程偏离了标准工艺,就会产生一个报警信号,能更快速地发现错误或者瓶颈所在,也就能更容易解决问题。利用大数据技术,还可以对产品的生产过程建立虚拟模型,仿真并优化生产流程,当所有流程和绩效数据都能在系统中重建时,这种透明度将有助于制造企业改进其生产流程。再如,在能耗分析方面,在设备生产过程中利用传感器集中监控所有的生产流程,能够发现能耗的异常或峰值情形,由此便可在生产过程中优化能源的消耗,对所有流程进行分析将会大大降低能耗。

生产文档无纸化,实现高效、绿色制造

构建绿色制造体系,建设绿色工厂,实现生产洁净化、废物资源化、能源低碳化是中国制造2025实现"制造大国"走向"制造强国"的重要战略之一。目前,在离散制造企业中产生繁多的纸质文件,如工艺过程卡片、零件蓝图、三维数模、刀具清单、质量文件、数控程序等等,这些纸质文件大多分散管理,不便于快速查找、集中共享和实时追踪,而且易产生大量的纸张浪费、丢失等。

生产文档进行无纸化管理后,工作人员在生产现场即可快速查询、浏览、下载所需要的生产信息,生产过程中产生的资料能够即时进行归档保存,大幅降低基于纸质文档的人工传递及流转,从而杜绝了文件、数据丢失,进一步提高了生产准备效率和生产作业效率,实现绿色、无纸化生产。

生产过程透明化,智能工厂的"神经"系统

"中国制造2025"明确提出推进制造过程智能化,通过建设智能工厂,促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制,进而实现整个过程的智能管控。在机械、 汽车 、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造行业,企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间,侧重从单台设备自动化和产品智能化入手,基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为推进生产设备(生产线)智能化,通过引进各类符合生产所需的智能装备,建立基于制造执行系统MES的车间级智能生产单元,提高精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。

离散制造企业生产现场,MES系统在实现生产过程的自动化、智能化、数字化等方面发挥着巨大作用。首先,MES系统借助信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理,减少企业内部无附加值活动,有效地指导工厂生产运作过程,提高企业及时交货能力。其次,MES在企业和供应链间以双向交互的形式提供生产活动的基础信息,使计划、生产、资源三者密切配合,从而确保决策者和各级管理者可以在最短的时间内掌握生产现场的变化,做出准确的判断并制定快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速的修正、生产流程畅通、资源充分有效地得到利用,进而最大限度地发挥生产效率。

生产现场无人化,真正做到"无人"工厂

"中国制造2025"推动了工业机器人、机械手臂等智能设备的广泛应用,使工厂无人化制造成为可能。在离散制造企业生产现场,数控加工中心、智能机器人和三坐标测量仪及其他所有柔性化制造单元进行自动化排产调度,工件、物料、刀具进行自动化装卸调度,可以达到无人值守的全自动化生产模式(Lights Out MFG)。在不间断单元自动化生产的情况下,管理生产任务优先和暂缓,远程查看管理单元内的生产状态情况,如果生产中遇到问题,一旦解决,立即恢复自动化生产,整个生产过程无需人工参与,真正实现"无人"智能生产。

实现从制造业大国向制造业强国的"升级","中国制造2025"成为最有力的战略驱动。盖勒普是"中国制造2025"的先行 探索 者和实践者。深度结合当前离散制造业的实际现状,基于全球25年领先技术和中国15年的本地化经验,盖勒普提出了离散制造业智能工厂的五个方向,旨在借助全球先进智能工厂整体解决方案(MES-SFC)这一生产力引擎,打破组织边界,将企业整个生产现场都纳入到管理网络中,正深刻地改变着制造模式、流程乃至整个制造业的结构,这一具有未来竞争力的创新成果将有力推动整个制造业的转型升级,也让离散制造企业得到了独一无二的新技术体验,并为行业树立成功典范。

工业40蓄势待发,工业制造领域的大变局意味着中国有机会将过去几十年来积累的制造经验转化成创造的基础,复杂的制造业场景给了企业更多创新的机会。

在此之中,软件工程师扮演着什么样的角色?什么是工业物联网的基础设施?

“物联市场 线上对谈”是由边无际发起的立足物联网行业的访谈栏目,第一期邀请到零碳数科CEO闫保磊,与边无际CEO陈永立、边无际COO郑凯文一起畅聊工业物联网的行业现状与软件平台的解决方案。

郭琦:请闫总介绍一下零碳数科。

闫保磊:零碳数科是一家工业互联网平台企业。从名称上讲,数科和零碳揭示了我们的特色,数科寓意数智化,零碳寓意碳中和,我们认为二者相得益彰。因此,我们研发的产品和技术致力于实现产业链供应链的数智化和低碳化转型,目前主要切入四个领域,分别是能源管理、碳管理、供应链管理以及智能制造。我们的愿景是打造“立足中国·服务世界”的跨行业跨领域的工业互联网平台,打造“SaaS+PaaS”协同研发、“产品+服务”双轮驱动的特色模式,深耕能源、化工、钢铁、机械、农产、橡胶、玻璃、建筑、园区等行业和场景。我们已在北京、天津、厦门和烟台设立子公司,客户分布于中国、美国、德国、韩国、新加坡等20多个国家和地区,包括多家世界“500强”企业。总之,我们还是家比较年轻的公司,取得了一些成绩,对工业互联网对发展有一些感受。

郭琦:工业物联网领域有什么独有的特点?

闫保磊:第一,工业互联网被国家定义为“新基建”之一,可见它的定位意义深远,对中国制造的转型升级是基础性的和关键性的,是未来的国之利器。既然工业互联网主要是服务工业的,那么可以说“工业为本,数科为器”,这里的“数科”是指以物联网、大数据为代表的数字科技,它作为一种新型工具为工业赋能,这才是工业互联网的底层逻辑。

第二,工业互联网是新兴技术,主要面向的是工业应用场景。当然,它还不完善。一是中国工业的特征是参差不齐,既有比肩工业40的先进制造业,也有停留在工业20甚至10的原始状态。这种工业发展的不平衡性决定了我国的工业互联网建设必然是艰难而漫长的。

第三,我们的愿景是打造工业数智化转型的底层 *** 作系统,也就是工业互联网平台。首先以提升我们自己开发解决方案效率为目的,未来也可以开放给软件开发企业甚至是客户,支持他们更便捷高效地开发工业场景的解决方案。但是,就目前而言,我们认为工业企业更迫切的需求是产品或者说解决方案,而不是平台。因此,我认为中国的工业互联网的建设应该是“先产品,后平台”,丰富的产品的共性部分逐渐沉淀下来,像沙漏一样堆积成跨行业跨领域的通用平台。

郭琦:边无际也是致力于要做物联网的底层系统,请边无际CEO陈永立来聊一聊,我们可以提供什么样的技术解决方案?

陈永立:边无际主要的产品是一套类似于IoT界的安卓的一套系统,我们认为安卓在移动时代它的核心是一个开发框架。因为有了安卓或者iOS这样的系统,可以让整个移动端的生态的开发门槛变得非常低,生态也可以爆发。在这个万物互联时代,我们认为以后包括工业互联网、工业物联网等,这一切的背后核心的解决方案的开发者都是程序员。我们需要给这些程序员一套好用的工具,也就是我们边无际所致力于打造的底层的基础设施。

郭琦:基础设施这两年是特别热门的一个词,由于我国发展到了一定的阶段,想要把基础设施的建设的会亮提上来,超过以前的纯粹代工的一个产业状态。想请闫总谈一下,在基础设施建设上我们遇到的难点主要是什么?

闫保磊:提到工业互联网平台,国内很多企业都在做这个领域的工作。既然是基础设施,其实它是一个从零到一的建构过程,大家的侧重点是不一样的。工业互联网分很多层次,不同企业定位的主要发力点是不一样的,我们更重要的关注点是在PaaS或SaaS层的开发工作。底层的一些基础设施是需要合作伙伴共同去构建的一个体系,由不同公司的基因和团队的核心竞争力决定。对于我们自己公司来讲,大量的客户都是直接面向工厂或工业园区的终端客户。做面向客户的整体方案过程中,我们是没有问题的,但是更底层的一些技术框架,怎样提升开发解决方案的效率,是需要边无际这样的团队或者企业来提供。在底层的构建上,尤其涉及到 *** 作系统的一些模块,是我们类似的企业共同需要的能力补充。还有一点,我多次强调的“工业为本”,工业机理是一个非常基础性的东西,缺乏对工业机理的深刻理解很难构建出满足工业需要的平台,这是很多人常常忽略的一点,甚至可以说是一个主要难点。只有将工业机理和数字科技深度融合起来,才可能打造出好的基础设施。

郭琦: PaaS业务和SaaS业务比较难做,原因是需要整合的领域、技术是比较多的。想请闫总谈谈我们在推进过程中需要哪些合作伙伴?

闫保磊:中国的工业门类齐全,行业众多,跨行业复制能力是一个稀缺能力。你在这个行业干得好,未必在其他行业也能干好。谁能解决跨行业复制问题,谁就是未来真正的王者。这与我们所使用的消费互联网显然是不同的。因此,有的企业就会专注做一个行业。作为平台型企业,就需要和不同行业的解决方案提供商合作。

工业的数智化转型是一个系统工程,绝非提供一个app就能解决的。比如会有大量的工业现场的工程问题,像安装传感器、调试通信等。这些专业型的工作同样需要合作伙伴一起参与。除此之外,还有云服务、数据分析以及基于数据分析的咨询等等。这些工作既可以一家公司都做了,也可以和其他企业合作。

还有一点我认为全世界还没有一个特别好的平台出现,类似于安卓、iOS或者Windows系统,工业界还没有公认的特别好的,这是一个重要的现状。构建底层都 *** 作系统是一个漫长的过程,当然也很困难,需要有一批这个领域的企业加强合作共建。

郭琦:工业物联网是两种体系的匹配,工业指向了客户需求到底在哪,工具是技术的解决方案,只有联合起来才能共同推动生态的建立。想请问一下陈永立,我们是一个技术导向开始发起创业的公司,你是怎么判断工业物联网的时代从此开始有了我们的机会呢?

陈永立:这个话题可能更偏技术一点。我们观察到由于容器以及云原生的技术日渐成熟,有机会做一个能够把非常碎片化、非常零散的物联网底层,用软件的方式统一化一套底层的技术。

我们这个团队有微软、亚马逊等的做云计算的基因,在这方面有一些比较深刻的理解,做出了一套底层的开发框架。如果我们只有一套开发框架,比如iOS、安卓、包括Windows,其实没有给客户带来直接的价值。Windows一开始之所以有价值,是因为它上面有Office,iOS和安卓之所以有价值,可能因为有微信、今日头条等真正的应用,所以是平台中还有平台的机会,我感觉是一个非常大的浪潮,而且是可能持续几十年的事。

郭琦:任何技术只有真正到了能用、能有人的感受、能够 *** 控,才可能产生价值和意义。想请问闫总,您是怎么判断工业物联网真的到来了,我们现在要走出去第一步的话,那个最痛的痛点在哪?

闫保磊:判断浪潮的到来,一是行业研究报告或者知名企业的战略转型计划。二是靠团队的集体智慧和判断。我和我的团队成员很多在工业领域工作十年以上,近距离观察和亲身参与了工业数字化项目的策划和落地。总之,我们主要是基于工业发展规律和多年经验作出判断,并制定公司发展战略。

从全球的趋势来讲,大家都处于差不多的阶段,就是从自动化向数字化和智能化方向转型,我们经常到工厂现场,有切身体会。2019年我们做了产品开发和验证,并在全球20多个国家做了落地案例,基本上判断工业40的浪潮确实不仅是某一个国家的事情,应该是全球同步要做的事,尤其是以中国、美国、日本、欧盟等工业基础比较好的国家和地区。

我们现在要走出第一步最痛的点应该是利用好技术为工业解决实际问题,而不是一些空泛的概念。工业企业是理性的,不能带来实际价值的东西是不可持续的。

郭琦:凯文很长一段时间在麦肯锡工作,对工业物联网领域有很深的观察,凯文是怎么判断现在这个行业是什么阶段,发展的怎么样?

郑凯文:从全球范围来看,我们可以坚信40一定会发生,而且是下一波能够引领不只是制造业,我觉得是全球多个行业、多个产业变革的一个核心。根据过往有限的咨询项目经验来看,国内总体的数字化或自动化的程度还是有些参差不齐的,而且越往前走越接近40这个目标的企业就更少,我觉得是时间的问题。

因为本质上过往的10年或15年,我们还是一个劳动密集型的生产型的国家。随着人工成本的增加,对于精密制造、科技型产业制造的需求不断扩大,所以自动化、数字化可能是唯一的途径。可能头部的一些企业在这方面已经做了一些投资,包括一些尝试,腰部或者尾部的企业,现在更多的可能还是跟随的状态。如果让我来说一个形状的话,我觉得还是一个三角形,很不幸是个正三角形。如果有一天我们能变成一个倒三角,大部分头部企业都已经做到数字化的时候,这可能是我们真正把这个产业做到比较先进、比较辉煌的时候。

郭琦:工业物联网刚刚起步,甚至在全球范围内都是刚刚起步,包括我们国家这次真正地和全球化并行同步起来,然后能达到从小部分人的尝试,变成更大部分人的头部企业都实现的自动化的程度。永立是从美国微软回来,之前面对的技术、产品、生态都是全球化程度最高的。你观察到的在全球范围内工业物联网领域,技术是如何协同起来的,它的先进技术到底是什么?

陈永立:我在微软的时候经历过一次特别大的战略转型,从“mobile first, cloud first”(移动为先,云为先),转变为“intelligent cloud and intelligent edge”(智能云和智能边缘),去掉了“移动”增加了“边缘”。“边缘”代表的是“边缘计算”(edge computing),我认为它的底层核心就是物联网,物联网价值最高的场景就是工业物联网,微软这种巨头公司也已经把整个战略重心向这边倾斜,与之而来的是有一套跟边缘计算有关的技术。

实际上,在云上面的技术很多时候并不适合在现场使用。举个简单的例子,我们需要有低延迟支持工业现场做实时决策。如果我们用云,数据要先传到云上,经过计算再回到本地,可能是几百毫秒的延迟。但如果我们在工业现场立刻用边缘计算进行处理,可能会降低到几毫秒,对于网络延迟方面的一个指标上就有百倍的提升。有很多的底层的基础设施以后,上层的应用就有了可能性。比如我们在一个工厂里有一个本地的小型数据中心,可以支持工业40的所有实施决策,无人工厂运行的所有计算是在本地进行,本地处理保护了数据的安全性,解决了客户的顾虑,尤其是工业客户要求在本地部署的情况很多。

郭琦:边缘计算是现在越来越热门的部署技术方案,请永立深入讲解一下,面对开发者用他们理解的语言解释,边无际怎样实现边缘计算的功能?

陈永立:边无际的核心产品是Shifu,是把物联网的设备封装成微服务,并把它的核心能力以API的形式开放出来。在做开发的时候不需要对接零散的生态,已经做好了一套数据底座,需要什么设备的能力可以直接调用。

郭琦:基于边无际的解决方案,联合零碳数科的能力,我们想做的PaaS平台、SaaS平台是想让软件工程师们改变制造业,提高制造业的智能工厂的效率。零碳数科探索得更加深入,闫总可以举例讲一下在发展用户的过程中,用户真实遇到的情况是什么,可能遇到哪些场景,哪些场景有特别的困难需要我们攻克?

闫保磊:工业互联网的应用参差不齐,确实是中国工业的现状。个人觉得目前我们的几个产品或者说解决方案,对应着工业互联网可以率先应用的场景。能源和碳的管理是我们特别重要的一个产品模块,目的是怎样更好地用数字技术帮助企业节能减排。工厂的节能技改、节能减排其实已经做了很多年,但现在大家会觉得再推进下去难度非常大。我们认为主要原因是,比较容易做的事情凭借老师傅、老工人的经验,基本上已经解决,如果缺乏数据支撑再去做深度挖掘,是很难做到的。

在工业场景中的数据,可能没有,或者数据的维度、颗粒度和质量都非常差,不足以支撑做深度分析,那么工业互联网技术就可以发挥作用。就像病人去医院首先要做全面体检,拿到各种参数,在工厂场景当中,我们要获取数据需要与设备去对接。工业场景的设备种类成千上万,只靠一个个接入可以获取数据,但是从底层来讲,我们希望市场上有一种能力把连接设备的效率提高,成为一个标准化模块,我觉得这是一个难点。

能源和碳管理可以扩展来看,像设备运维、生产制造、仓储物流等,我们对接的传感器或边缘侧的设备种类繁多,并且工业领域的协议也是比较复杂的,降低了解决方案的开发速度,这个事情值得我们认真研究。希望边无际能够做得更完善,对于我们这样的企业来讲,也会有很大的助力。

郭琦:如果工业互联网继续向前进,技术上得到了一些解决和积累之后,工业物联网会呈现出什么样的场景,我们想追求的是实现什么样的功能,实现什么样的工业物联网?

郑凯文:我们现在谈的工业物联网向前发展的本质是绩效,就是提高效率。提升效率的障碍主要是数据跟数据之间的壁垒没有被打通。举个简单例子,一家公司从产品定义到后期的采购、供应链、生产、销售、维保等整个周期内,最基本的一点数据能够让各个部门打通。现在很多公司没有这个基础,并不是企业老板不想做,而是市场的确有很多阻碍。

设备在设计的时候,它的自动化水平或者是数字化能力是不一致的,没有很规范的行业标准,可能从不同的供应商拿到解决方案拼凑出一套数据,中间会有漏包、无法及时沟通等情况。现在第一是数据的利用率不高,第二是拿到数据之后,怎么样分析数据提升现有效率,很多企业能在一部分的环节当中做到,但我觉得整个产业链全盘优化的话,计算量很大,而且对企业内部数据分析的能力要求很高。我们传统制造业以前是不太注重这部分的,更多是靠经验,靠商业模式去完善所谓的效率。我觉得向前发展的话,数字化的基础可能会是提高效率的一个最核心的起点。

郭琦:从数据收集工作到处理工作没做好的话,通过数据去指导生产,指导项目的效率肯定是会出现问题的。事实上,互联网是在近两年才重新注重大数据和人工智能的结合,用数据去指导生产生活,可能下一步真正进入到生产制造的领域当中。我们是有客户的,客户的需求往往也比较明确,在一些方面我们可以提供支撑。在闫总的设想中,零碳数科的商业模式是什么,未来会发展成什么样子?

闫保磊:一个公司的未来取决于团队的基因,基因决定了核心竞争力。我们团队的核心成员在工业场景的解决方案和经验方面是丰富的,对工业机理的理解是深刻的。同时,数字科技领域有来自微软等知名企业的专家。这种团队配置也呼应了“工业为本,数科为器”的判断。目前我们做的工作主要围绕工业客户,未来希望开发出更多数智化解决方案。

现在我们有几十个细分的解决方案,相比于未来市场上可能有百万级别的解决方案显得还很少。我们希望能够开发出擅长领域的解决方案,打造出一个应用商店,让我们的客户能够在里面挑选适合的产品和解决方案,可以满足工业企业不同行业、不同场景、不同阶段的需求。现在的工作是从客户比较急迫的、能够带来现实价值的场景切入,主要围绕能源和碳,以及供应链、智能制造、设备运维。我们不会进入营销、销售等领域,这些基本上用不到物联网。

怎样支撑未来百万级的场景解决方案的开发,怎样连接五花八门的设备获取高质量的数据,是全球通用的一个难题,对中国参差不齐的工业来说更是巨大挑战。如果没有这样技术的支撑,开发解决方案的效率会非常低。我们决心不断丰富产品矩阵,能够让客户找到适配需求的解决方案,这是我们商业模式的远景,也是我们正在做的工作。

郭琦:目前在做基础设施,未来可以模块化处理,让客户能通过拖拉拽的形式实现生产场景的解决方案的获得。请永立讲一下我们的商业模式是什么,现在对商业模式的思考是什么?

陈永立:我们未来想作为一个比较通用的物联网底层的开发工具或框架,给物联网的开发进行赋能。传统的Web开发或 移动开发 已经有很多可行的商业模式,比如美国的GitLab是给传统的开发者做一站式的解决方案,以SaaS加PaaS的形式进行收费。开发者工具的公司都很流行用一种增长模式PLG(Product Led Growth),先让大家免费使用社区版或基础版高效地获取产品的价值,同时可以提升日常工作的效率。如果有安全或稳定性等额外需求,会有企业版的增值服务。最终想做成什么样子,如果是以C端大家可以感知到的可能是类似于Windows、iOS或安卓,更确切一些可能更像AWS或阿里云,大家可以用已有的云服务、基础设施直接进行开发。

郭琦:如果给中国的工业物联网一个期待的话,你们希望它会是什么样子的?

闫保磊:我对这个行业和技术充满期待。首先,工业互联网作为新基建之一是中国制造业能够做大做强的核心竞争力的来源。其次,中国的工业互联网必须符合国情。中国的工业基础跟全球其他国家,尤其是西方国家的制造业有比较大的差异。怎样更好地服务国内的工业客户是首个应当回答的问题。希望中国的工业互联网企业在吸收全球的经验、理念的前提下,联系中国工业实际,打造有中国特色的工业互联网平台。

再次,希望中国的技术能够走向其他国家。2019年,我们做了大量的海外项目。我认为中国的技术走向全球的可能性是存在的,中国的技术在国外的市场空间是非常大的。我希望工业互联网技术在中国发展壮大之后,能够走向其他国家。

最后,工业互联网不是一个技术,而是一个复杂的系统,它涉及的技术非常多。我们在应用这个技术的过程中,融合了工业技术、人工智能、数字孪生等其他数字技术,包括机器人、无人机技术也已被融合在解决方案当中。仅靠几家企业是不行的。我希望相关企业更好地协同,加强互动和交流,共同构建工业互联网生态。

郭琦:大家都希望新基建成为强基建,让生态真正做起来,让中国的人才聚拢起来为工业物联网的这一次迈进做贡献。做企业要呼应国家战略让国内市场和国际市场双市场双循环,既服务于国内,发展大客户,也服务于国际,不卑不亢地走向全球市场。请陈永立来讲一下期待是什么?

陈永立:我的期待就是中国制造变成中国创造。

就像零碳数科已经在做的一样,已经在把中国创造出来的技术输出服务给国外企业,甚至一些发达国家的企业。我们做为中国人,尤其是技术驱动的公司,一定要树立好自己的自信心,我们绝对不会做的比别人差。我回国创业的一个很大的原因是制造业的基本盘是在中国,场景也是最多的,我们用最多最杂、甚至最复杂的场景,理论上可以打磨出最好的产品,然后出口给全世界。

我觉得中国的以制造业为基本盘的所有技术方案都有这个机会,可能在下一次的工业浪潮中,在中国会出现自己的类似于西门子,或者工业版的微软、亚马逊、谷歌等这样的公司。

通过深度整合信息技术和制造业,智能化生产线将成为未来工厂的标配,助力企业提升生产效率、降低成本、提高产品质量,并推动企业向智能制造和高端制造转型升级。在智能制造时代,企业需要紧跟技术发展趋势,积极推动工业互联网与智慧工厂的融合,不断提升数字化和智能化水平,以保持竞争力,实现可持续发展。

体系框架组成

①业务指南:体现工业互联网产业目标、商业价值、数字化能力及业务场景。

②功能框架:明确支持业务实现的功能包括基本要素、功能模块、交互关系和作用范围。

③实施框架:描述实现功能的软硬件部署,明确系统实施的层级结构、承载结构、关键软硬件和作用关系。

④技术框架:汇聚支撑工业互联网业务、功能、实施所需要的软硬件技术。

工业互联网平台架构是一种基于互联网技术和工业领域的融合应用,旨在通过数字化、智能化和互联网化的方式,实现工业生产、设备、资源和信息的高效集成、协同运营和优化管理。

①设备层

主要为智慧工厂生产和运营中涉及的各种设备和系统,包括 CNC、AGV、六轴机器人、抛光设备、称重设备、物流线、立库、激光刻字等生产设备,以及传感器、工控系统、SCADA 系统(监控、控制和数据采集系统)、PLC(可编程逻辑控制器)等。设备层是工业互联网平台的基础,负责采集、传输和处理实时的生产数据和设备状态信息。

②边缘层

位于生产现场或离设备较近的一层,用于处理实时数据、实现本地决策和执行控制,并提供边缘计算能力。边缘层可以看作是设备层的一部分,负责在设备端进行数据处理、计算和控制,减少对云端的依赖,从而降低数据传输延迟、提高数据处理效率,并支持实时的生产监控、智能诊断和预测分析等应用。

③基础设施层

是支撑整个平台运行的底层基础设施,包括服务器、存储设备、网络资源、虚拟化和云计算等。基础设施层提供了支持工业互联网平台运行的物理和逻辑基础,并为上层的平台层和应用层提供了运行环境和支持。

④平台层

作为工业互联网平台的核心,提供了丰富的功能和服务,支持各类应用场景和业务需求,包括大数据管理平台、设备管理平台、互联网应用平台和集成应用平台等,它为上层的应用层提供了丰富的资源和工具,实现了智能制造和数字化转型的目标。

⑤应用层

作为工业互联网平台架构中的顶层,是直接面向用户的层级,负责提供各类应用和解决方案,主要包括订单管理、设备管理、产线管理、异地协同管理、设备健康监管、数字孪生等应用,满足企业在生产、制造、物流、质量管理等方面的具体业务需求。

智慧工厂与工业互联网的融合实现了设备、生产线和整个生产过程的互联互通,实现数据驱动的生产优化、智能化生产决策、设备和生产线的智能管理,支持数字化供应链管理,并促进智慧工厂生态系统的建设,从而提高生产效率、质量和灵活性,推动制造业向更加智能、高效和可持续的方向发展。

打造轻量化智慧工厂管理系统。借助传感器、物联网、大数据和云计算等先进技术,将工厂分布及各个生产过程的数据、信息、状态等实时呈现在可视化大屏幕上,实现对生产数据的实时监测和分析,让企业管理者对生产情况有更好的了解,从而提升生产效率和质量,降低生产成本和能源消耗,推动企业的可持续发展。

另外利用 Web 3D 技术,将智能工厂的工业互联网平台架构和全生命周期的生态平台架构,以三维可视化的方式构建出来,与传统的二维平面图相比,可以更加直观、全面、效果更好、交互性更强,将不同对象之间的空间关系和相互作用表现得更好。该场景采取网络式分布模式,将工厂分布在多个城市,结合三维地图,形成构建一幅完整的企业分布地图。可通过点击交互事件,直观了解各个工厂的生产情况。通过互联网技术和物流配送等形式,实现生产流程的大幅优化,达到降低成本、提高效率的目标。

同时通过集成工厂的生产数据和运营数据,采用图表、表格、仪表盘等形式,将工厂的仓库总位、质检结果、产线情况、订单量等关键数据指标,以一种视觉化的方式进行展现,帮助管理者和生产人员迅速掌握工厂的实时生产状态和运营情况。实现对生产过程的精细管理和实时干预,及优化生产计划和资源实时调度。

该场景通过 3D 建模和虚拟仿真技术,将实际生产线的设备、工艺和工作流程等对象,进行数字化建模,创建生产线的数字孪生模型。通过在生产线上安装的传感器和监控设备,实时采集生产线的运行数据,包括设备状态、工艺参数、产品质量等信息。将实时采集的生产线数据传输到数字孪生模型中,利用大数据处理与分析技术,可以对生产线的运行状况进行实时监测与数据分析,方便生产管理人员进行实时决策与调度。

工艺视图

多维动态展示智慧工厂生产工艺流程,让用户更加直观地了解在生产过程中的每一道工序、每一步 *** 作,以及各个工序之间的关联和依赖关系,Hightopo 2D、3D 图形渲染引擎勾勒精准数据模型。同时支持与其他信息系统(如ERP、MES 等)进行集成,实现生产过程的数字化管理和智能化控制,达到生产过程的高效、精确、灵活管理。

能效视图

基于实时数据采集和处理技术,将能源消耗数据和生产效率指标以可视化的方式呈现出来(红色-高能效设备,蓝色-低能效设备),有助于企业对各种设备的能效转化情况进行直观的了解。

随着科技的不断进步和数字化转型的推动,智能制造时代已经到来。工业互联网与智慧工厂的融合,为企业带来了前所未有的机遇和挑战。


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