工业互联网的三大手术

工业互联网是一场脱胎换骨式的产业革命。

在未来以智慧工厂为主导的社会场景中,历史学家会记录下人类工厂经历的三大革命战役:CPS革了血汗工厂流水线的命,大数据革了企业拍脑袋经营决策的命,C2M模式革了产品流通的命。

不不,革命这词太暴烈,我们换个文明的说法:手术。现在,人类工厂正在接受换身、换头和换肢的手术,手术完后,摇身一变,就变成了智慧工厂,在智慧工厂里,人族、机器人族、物品族,三族和谐互动(信息交换和通信),他们之间彼此配合默契,无须一个眼神,就能知道对方从哪里来到哪里去。

假如你给这厂里送来了一头生猪,很可能下午就会变成香喷喷的香肠,晚上就自动发货,第二天早上,你就可以在饭桌享受自己的“作品”。

不过呢,这个手术刚刚开始,手术时间有点长,大夫说第一期至少需要10年才能做完,全部做完则需要30年,届时,就彻底消灭了人剥削人的血汗工厂,人类全面驾(nu)驭(yi)机器族。

眼下,中国已经决定踏上工业互联网的高速公路,数不清的企业涌入过来,接受换身、换头和换肢的手术。

所谓换身,是指制造业的血汗型工厂要换成智慧工厂。

猪肉要自动变成香肠,需要解决三个问题:首先要解决机器对猪肉识别,这要求机器要有感知能力;其次要求机器能够理解并完成做香肠的任务,这需要机器与人之间能够进行交互;再次,宰猪灌肠是个非常复制的流程,机器与机器之间需要协作交流。CPS正是来解决三个问题的,它实现了人、机、物的交互,能够让机器具备一定智能,可以自我感知、自动思考、自动采取行动。

如果CPS技术足够先进,那么它可以赋予机器智慧。对人类而言,这项技术具有极为重要的战略价值。2007年7月,美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)在题为《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》的报告中列出了八大关键的信息技术,其中CPS位列首位,其余分别是软件、数据、数据存储与数据流、网络、高端计算、网络与信息安全、人机界面、NIT与社会科学。CPS的重要意义在于把人类通过信息技术和物理世界互联起来。美国国家科学基金会(NSF)计算机与信息科学和工程总监Branicky 指出,“如同互联网改变了人与人的互动一样,CPS将会改变我们与物理世界的互动。”

这个场景有点科幻。但如果你参观过宝马铁西工厂,就会有不同的想法。在沈阳这片位于北纬41.8度的土地上,耸立着一座超级工厂,它耗资15亿欧元、占地面积等同于10个鸟巢、自动化率达到93%、完全复制宝马德国莱比锡工厂的世界级水准......在哪里,你会以为自己置身科幻世界,并会惊奇的发现,一块铁板如何在642台机器人的操作下变成了一辆惊艳的汽车。

所谓换头,是指在经营管理过程中,制造业需要依赖大数据决策。

从系统论角度来看,智慧工厂的组成包括硬件、软件、运算能力及数据分析。其中,硬件包括有终端、感测、通讯、显示、监控等;软件部分则如工控软件、企业管理平台、监控的人脸辨识及共通的通讯协定等;运算能力与大数据分析则依靠工业云的建立与导入。

云端运算与大数据分析对智慧工厂的运作模式相当重要,它包括CAD,CAE,CAM,CAPP,PDM,PLM、ERP等等一体化产品设计以及产品生产流程管理,并利用高性能计算技术,虚拟现实以及仿真应用技术,提供多层次的云服务。CAD/CAE/CAM同属于产品设计阶段,CAPP属于PDM系统的一部分,主要针对产品的工艺规程、典型操作规范,PDM系统为产品数据管理系统,主要应用于产品设计和产品交付管理;PLM为产品生命周期管理,可以把产品结构设计、工艺设计、制造参数设计、生产、销售、对产品的跟踪全部装在PLM内。ERP 是一种主要面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统,提供跨地区、跨部门、甚至跨公司的实时信息整合。

在智慧工厂在运营管理中,数据是核心资源。工厂通过软件管理的传感器、数控设备和机器人,不断地与环境进行交互,会源源不断产生海量数据,以德国安贝格工厂为例,其生产线上的在线监测节点超过1000个,每天采集数据逾5000万个。显然,硬件谁都可以购置,软件也可以定制,但数据却是独一无二无法复制的核心资源。工业大数据将促使工厂管理者的决策方式从“业务经验驱动”向“数据量化驱动”转型。这些独一无二的数据是工厂核心资产和创新源泉。拥有数据的规模和质量以及收集、分析、利用数据的能力,将决定下一代工厂的核心竞争力 。