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應(yīng)用設(shè)計

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把工廠想象成“人體”,中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大“手術(shù)”

把工廠想象成“人體”,中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大“手術(shù)”

2016/6/6 11:44:44

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一場脫胎換骨式的產(chǎn)業(yè)革命。

在未來以智慧工廠為主導(dǎo)的社會場景中,歷史學(xué)家會記錄下人類工廠經(jīng)歷的三大革命戰(zhàn)役:CPS(Cyber-Physical Systems)革了血汗工廠流水線的命,大數(shù)據(jù)革了企業(yè)拍腦袋經(jīng)營決策的命,C2M(Customer-to- Manufactory)模式革了產(chǎn)品流通的命。

現(xiàn)在,人類工廠正在接受換身、換頭和換肢的手術(shù),手術(shù)完后,搖身一變,就成了智慧工廠,在智慧工廠里,人族、機(jī)器人族、物品族,三族和諧互動(信息交換和通信),它們之間彼此配合默契,無須一個眼神,就能知道對方從哪里來到哪里去。

假如你給這廠里送來了一頭生豬,很可能下午就會變成香噴噴的香腸,晚上就自動發(fā)貨,第二天早上,你就可以在飯桌享受自己的“作品”。不過呢,這個手術(shù)剛剛開始,手術(shù)時間有點(diǎn)長,大夫說第一期至少需要10年才能做完,全部做完則需要30年,屆時,就徹底消滅了人剝削人的血汗工廠,人類全面駕(nu)馭(yi)機(jī)器族。

眼下,中國已經(jīng)決定踏上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高速公路,數(shù)不清的企業(yè)涌入,接受換身、換頭和換肢的手術(shù)。

所謂換身,是指制造業(yè)的血汗型工廠要換成智慧工廠

豬肉要自動變成香腸,需要解決三個問題:首先要解決機(jī)器對豬肉識別,這要求機(jī)器要有感知能力;其次要求機(jī)器能夠理解并完成做香腸的任務(wù),這需要機(jī)器與人之間能夠進(jìn)行交互;再次,宰豬灌腸是個非常復(fù)雜的流程,機(jī)器與機(jī)器之間需要協(xié)作交流。CPS正是來解決三個問題的,它實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)、物的交互,能夠讓機(jī)器具備一定智能,可以自我感知、自動思考、自動采取行動。

如果CPS技術(shù)足夠先進(jìn),那么它可以賦予機(jī)器智慧,這項(xiàng)技術(shù)具有極為重要的戰(zhàn)略價值。2007年7月,美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問委員會(PCAST)在題為《挑戰(zhàn)下的領(lǐng)先——競爭世界中的信息技術(shù)研發(fā)》的報告中列出了八大關(guān)鍵的信息技術(shù),其中CPS位列首位,其余分別是軟件、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)流、網(wǎng)絡(luò)、高端計算、網(wǎng)絡(luò)與信息安全、人機(jī)界面、NIT與社會科學(xué)。CPS的重要意義在于把人類通過信息技術(shù)和物理世界互聯(lián)起來。美國國家科學(xué)基金會(NSF)計算機(jī)與信息科學(xué)和工程總監(jiān)Branicky指出,“如同互聯(lián)網(wǎng)改變了人與人的互動一樣,CPS將會改變我們與物理世界的互動?!?/p>

這個場景有點(diǎn)科幻。但如果你參觀過寶馬鐵西工廠,就會有不同的想法。在沈陽這片位于北緯41.8度的土地上,聳立著一座超級工廠,它耗資15億歐元、占地面積等同于10個鳥巢、自動化率達(dá)到93%、完全復(fù)制寶馬德國萊比錫工廠的世界級水準(zhǔn)......在哪里,你會以為自己置身科幻世界,并會驚奇的發(fā)現(xiàn),一塊鐵板如何在642臺機(jī)器人的操作下變成了一輛驚艷的汽車。

所謂換頭,是指在經(jīng)營管理過程中,制造業(yè)需要依賴大數(shù)據(jù)決策

從系統(tǒng)論角度來看,智慧工廠的組成包括硬件、軟件、運(yùn)算能力及數(shù)據(jù)分析。其中,硬件包括終端、感測、通訊、顯示、監(jiān)控等;軟件部分則如工控軟件、企業(yè)管理平臺、監(jiān)控的人臉辨識及共通的通訊協(xié)定等;運(yùn)算能力與大數(shù)據(jù)分析則依靠工業(yè)云的建立與導(dǎo)入。

云端運(yùn)算與大數(shù)據(jù)分析對智慧工廠的運(yùn)作模式相當(dāng)重要,它包括CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM、PLM、ERP等等一體化產(chǎn)品設(shè)計以及產(chǎn)品生產(chǎn)流程管理,并利用高性能計算技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)以及仿真應(yīng)用技術(shù),提供多層次的云服務(wù)。CAD/CAE/CAM同屬于產(chǎn)品設(shè)計階段,CAPP屬于PDM系統(tǒng)的一部分,主要針對產(chǎn)品的工藝規(guī)程、典型操作規(guī)范,PDM系統(tǒng)為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品交付管理;PLM為產(chǎn)品生命周期管理,可以把產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計、制造參數(shù)設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、對產(chǎn)品的跟蹤全部裝在PLM內(nèi)。ERP是一種主要面向制造行業(yè)進(jìn)行物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成一體化管理的企業(yè)信息管理系統(tǒng),提供跨地區(qū)、跨部門、甚至跨公司的實(shí)時信息整合。

在智慧工廠在運(yùn)營管理中,數(shù)據(jù)是核心資源。工廠通過軟件管理的傳感器、數(shù)控設(shè)備和機(jī)器人,不斷地與環(huán)境進(jìn)行交互,會源源不斷產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),以德國安貝格工廠為例,其生產(chǎn)線上的在線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)超過1000個,每天采集數(shù)據(jù)逾5000萬個。顯然,硬件誰都可以購置,軟件也可以定制,但數(shù)據(jù)卻是獨(dú)一無二無法復(fù)制的核心資源。工業(yè)大數(shù)據(jù)將促使工廠管理者的決策方式從“業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)量化驅(qū)動”轉(zhuǎn)型。這些獨(dú)一無二的數(shù)據(jù)是工廠核心資產(chǎn)和創(chuàng)新源泉。擁有數(shù)據(jù)的規(guī)模和質(zhì)量以及收集、分析、利用數(shù)據(jù)的能力,將決定下一代工廠的核心競爭力。

所謂換肢,是指工廠通過C2M模式繞過傳統(tǒng)的流通渠道(四肢),直接與消費(fèi)者交易

打個比方說,采用了C2M模式后,你定制好的香腸,工廠可以直接發(fā)貨到家。這種從工廠到消費(fèi)端的直接交易的本質(zhì)是去中間化,取消了中間商、渠道商等一系列環(huán)節(jié),直接讓利消費(fèi)者和制造商。不僅如此,每個客戶都可以參與產(chǎn)品設(shè)計,產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)意可以直接來自于用戶交互平臺,企業(yè)可以根據(jù)用戶定制需求而組成不同的方案。

C2M能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的個性化定制。成千上萬的用戶提交的定單,會實(shí)時傳到工廠,由智能制造系統(tǒng)自動安排生產(chǎn),并將信息自動傳遞給各個工序生產(chǎn)線及所有供應(yīng)商、物流商,不同的工序根據(jù)指令生產(chǎn)相對應(yīng)的產(chǎn)品模塊,最后在總裝線上進(jìn)行組裝。

用戶通過手機(jī)、電腦等終端,可以實(shí)時看到互聯(lián)工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)情況。用戶個性化需求的同步共享和生產(chǎn)線的協(xié)同,是依靠橫向、縱向無縫集成的數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。橫向應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),從用戶需求再到產(chǎn)品設(shè)計、制造、物流、服務(wù),實(shí)現(xiàn)整個全流程供應(yīng)鏈體系的整合;縱向通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),從企業(yè)到工廠,再到車間,最后到每一臺設(shè)備每一個人,統(tǒng)統(tǒng)連接為一體。

國內(nèi)C2M模式的典型應(yīng)用企業(yè)是位于即墨的一家公司,它大概是全球第一個實(shí)現(xiàn)西裝100%定制的企業(yè)。該公司用11年的時間,耗費(fèi)2.6億元,設(shè)計了C2M(Customer to Manufacture)在線平臺,讓消費(fèi)者可以在自家電腦上選擇自己想要的西裝款式、面料、紐扣的款式數(shù)量、乃至每一根縫衣線的顏色。

在他們自己設(shè)計的系統(tǒng)中包含著20多個子系統(tǒng),全部以數(shù)據(jù)來驅(qū)動運(yùn)營。每天系統(tǒng)會自動排單、自動裁剪、自動計算、整合版型,這些過去都靠人工完成,而今,一組客戶量體數(shù)據(jù)完成定制、服務(wù)全過程,無需人工轉(zhuǎn)換、紙制傳遞、數(shù)據(jù)完全打通、實(shí)時共享傳輸。每個員工都是在互聯(lián)網(wǎng)終端上工作,實(shí)現(xiàn)“在線”工作,而不是“在崗”工作。

看完了換身換頭換肢手術(shù)后,我們不難發(fā)現(xiàn),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種全方位的解決方案,而不只是一個業(yè)務(wù)模塊、一條自動化的生產(chǎn)線,或者一堆機(jī)器人、一堆智能硬件。說到這里,我發(fā)現(xiàn)自己是如此的激動,以至于不能靜靜地坐下來思考。

我想,只有那些率先獲得技術(shù)自由,立馬踏上新征程的人們,才能感受到這種即將揭開未來神秘面紗的激動心情。在某種意義上,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使得工廠成為一個“信息+物理”組成的生命體,它的未來是沒有組織、沒有部門、沒有領(lǐng)導(dǎo),而是依靠自組織、數(shù)據(jù)驅(qū)動、有直屬服務(wù)能力的一個機(jī)體。面對此情此景,國內(nèi)企業(yè)坐立不安,他們站在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)路邊翹首以盼,盼望得到技術(shù)改造,希望接受手術(shù)。

經(jīng)過一段時間的調(diào)查掃描,我認(rèn)為,這些企業(yè)更喜歡做“換軀”的手術(shù),而換頭換肢,還是難度相當(dāng)大的。尤其是C2M,對大多數(shù)制造業(yè)公司而言,還是個非常新穎的題目,多多少少有些力不從心。在這樣的前提下,有些企業(yè)可能就走了歪路,比如某鋼廠,投巨資建設(shè)了電子商務(wù)平臺,很多人以為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),其實(shí)這最多是工業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)。

作者:天馬來行空  來源:虎嗅網(wǎng)

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