談?wù)?7年工業(yè)屆三個(gè)熱點(diǎn)詞匯的個(gè)人見解

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，好像更時(shí)髦的叫法是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT，不管咋說，其意思就是在萬物上網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，要把工業(yè)設(shè)備也都連接到網(wǎng)絡(luò)上去。從技術(shù)和業(yè)務(wù)兩個(gè)角度談?wù)剛�(gè)人對(duì)這個(gè)詞匯的理解。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)從設(shè)備連網(wǎng)的能力層而言，只要是2000年以后的設(shè)備都具備連網(wǎng)的能力，問題只是企業(yè)連沒連。現(xiàn)實(shí)中的制造部門或工廠的設(shè)備連網(wǎng)基本都是在MES系統(tǒng)部署的時(shí)候完成。MES在流程行業(yè)，諸如制藥、化工、釀酒等領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟，原因在于這些流程行業(yè)自動(dòng)化程度極高；在離散行業(yè)相比而言由于每個(gè)企業(yè)自動(dòng)化程度不同，MES具體實(shí)施存在差異，其成熟度不如流程行業(yè)高，特別是存在手工拉線生產(chǎn)的情形。這一點(diǎn)真的沒看出現(xiàn)在的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和MES有啥區(qū)別，新瓶裝舊酒，還是一群互聯(lián)網(wǎng)人從沒接觸過生產(chǎn)自己臆想工業(yè)還是在很落后的時(shí)代，我不得而知。這也導(dǎo)致一個(gè)現(xiàn)狀就是好多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，推出的東西讓人哭笑不得，講的好聽點(diǎn)是做了個(gè)基于瀏覽器的MES客戶端，講的不好聽點(diǎn)，這是在考驗(yàn)干工業(yè)人的智商。這會(huì)兒物聯(lián)網(wǎng)的人可能要說工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是在云上做的內(nèi)容。這里就代表工業(yè)人說說從工業(yè)角度對(duì)云的需求是啥。其一，硬件虛擬化，過往我需要在工廠搭建物理服務(wù)器，現(xiàn)在最好能在云上找個(gè)虛擬機(jī)就解決了，其帶來的優(yōu)勢(shì)就是不在需要支付維護(hù)硬件成本；其二，即取即用，也就說假設(shè)需要更大的存儲(chǔ)，一個(gè)申請(qǐng)馬上就能從云端分配更多，免去了采購(gòu)、安裝、設(shè)置等一堆與工業(yè)業(yè)務(wù)無關(guān)的動(dòng)作，需要一臺(tái)新的虛擬機(jī)，立馬能分配，需要將現(xiàn)有的環(huán)境遷移到一個(gè)新工廠，立馬可以克隆。至于網(wǎng)絡(luò)安全，云的架構(gòu)，那是做架構(gòu)人需要考慮的，單從業(yè)務(wù)角度只需要這些。上面的內(nèi)容，并不是要完全否定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，只是想說工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)如果是要落地到工業(yè)，其落腳點(diǎn)該是工業(yè)二字，而不是互聯(lián)網(wǎng)，是每個(gè)工業(yè)行業(yè)細(xì)分的領(lǐng)域知識(shí)，是每個(gè)領(lǐng)域哪些數(shù)據(jù)需要被收集，并采用何種方式收集分析，因而個(gè)人相信了解行業(yè)的產(chǎn)品經(jīng)理和方案架構(gòu)設(shè)計(jì)師才是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)精髓。業(yè)務(wù)上看，在實(shí)際的工廠執(zhí)行MES或者高大上點(diǎn)說搞工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，要解決的是不同年代，不同廠家的不同設(shè)備的接入問題，新舊設(shè)備的多樣化，和一些數(shù)據(jù)缺失需要想方設(shè)法補(bǔ)漏這是最費(fèi)時(shí)也最難體現(xiàn)效率的事情。而這恰恰是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，這里引用一句西門子的話“自動(dòng)化是數(shù)字化的基礎(chǔ)”供參考。但從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的供應(yīng)商角度，也許去搞這一個(gè)個(gè)的具體機(jī)器是難的，不過把主流的工業(yè)協(xié)議一攬子全都支持了卻不難，還要提醒一點(diǎn)千萬不要以為有OPC萬事大吉，Profinet，Profibus，CCNet，EtherNet，EtherCAT等等一個(gè)都不能少。這也就僅僅解決了協(xié)議層接入的問題，同一個(gè)PLC用在不同場(chǎng)景，還不同呢。比如用在壓機(jī)和注塑機(jī)上的相同PLC，設(shè)定肯定不同。搞好這些協(xié)議能節(jié)省的是MES現(xiàn)場(chǎng)接入的投入，將MES的定制實(shí)施更多的用在解決業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上。另一點(diǎn)從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)角度來說，對(duì)于數(shù)據(jù)的分析，個(gè)人目前也未看到與傳統(tǒng)的SPC，TQM里的分析方法有何不同，提供的所謂的各類圖表，貌似MES里全乎的很。總結(jié)而言，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)尚需要尋找真正能讓用戶看到的價(jià)值的點(diǎn)，不然還不如讓Honeywell MES或者施耐德Wonderware來改名叫工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)更好!

    智能制造，Smart Manufacturing，直白點(diǎn)翻就是聰明的制造。這次要站在企業(yè)主角度說句話什么是智能制造，那就是能幫助實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大的話的制造。圍繞利潤(rùn)最大化這個(gè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)等等終極目標(biāo)說個(gè)人理解的兩點(diǎn)，其一，智能制造絕不只是制造本身的事情；其二，智能制造是融入了對(duì)行業(yè)預(yù)測(cè)的生產(chǎn)方式，是企業(yè)利潤(rùn)最大化的制造方式。利潤(rùn)最大化并不表示一定要生產(chǎn)最多，市場(chǎng)保有量最大，相應(yīng)對(duì)企業(yè)而言應(yīng)是利潤(rùn)最大與生產(chǎn)彈性最大的優(yōu)化，能吃到最好的蛋糕的同時(shí)也能保持最輕快的姿勢(shì)在市場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)轉(zhuǎn)向。這種利潤(rùn)最大化，不能使Win-Lose的壓OEM和供應(yīng)商，也許是一種Win-Win的企業(yè)上下游托拉斯。再回到現(xiàn)實(shí)，看看現(xiàn)實(shí)中的智能制造在怎么做。企業(yè)過去沒什么機(jī)器人的采購(gòu)了幾臺(tái)機(jī)器人來替代了人，號(hào)稱智能制造了，這是最多只能算智能制造的很早期形態(tài)，用機(jī)器人替代人省下一些Labor Cost。就單單看看工業(yè)機(jī)器人這個(gè)行業(yè)，2008年去上汽參觀白車身焊接裝配線，認(rèn)可當(dāng)時(shí)的機(jī)器人焊接裝配線很先進(jìn)，都是高檔的ABB，Kuka。現(xiàn)在再看ABB的六軸機(jī)器人賣多少錢一臺(tái)，20萬以內(nèi)就能整一臺(tái)了，機(jī)器人的制造商從2010后瞬間在國(guó)內(nèi)遍地開花，去工博會(huì)上看一圈，好多國(guó)內(nèi)企業(yè)都能造六軸機(jī)器人了，應(yīng)該跟一些協(xié)議和技術(shù)的開放不無關(guān)系。帶來的效果就是機(jī)器人的生產(chǎn)成本降低了，用的起機(jī)器人的企業(yè)多了。過往只有在工廠才能看到的機(jī)器人產(chǎn)線現(xiàn)在能在展會(huì)上看到了，但如果這就是智能制造，那這個(gè)詞真的太Low了，咋看這也不能叫聰明的制造。聰明的制造一定是了解市場(chǎng)，了解企業(yè)自身在市場(chǎng)的定位的制造，實(shí)現(xiàn)的是利潤(rùn)最大化。這也是筆者認(rèn)為聰明制造一定不只是局限于制造的，是基于多種環(huán)境條件約束后企業(yè)做的優(yōu)化生產(chǎn)決策。

    數(shù)字化雙胞胎，Digital Twin。其一，至少現(xiàn)階段不可能在計(jì)算機(jī)中得到一個(gè)和現(xiàn)實(shí)一模一樣行為的數(shù)字雙胞胎，其實(shí)也沒有必要。其二，數(shù)字雙胞胎應(yīng)該是個(gè)群集概念，它里面包含一組雙胞胎，反應(yīng)現(xiàn)實(shí)中的對(duì)象的方方面面。其三，數(shù)字雙胞胎的價(jià)值在于替代真實(shí)的對(duì)象，去進(jìn)行一些預(yù)測(cè)性的分析，這種預(yù)測(cè)性分析既包括前瞻也包括復(fù)現(xiàn)。其四，遴選出的數(shù)字雙胞胎模型應(yīng)該是有價(jià)值的，它反應(yīng)現(xiàn)實(shí)對(duì)象的主要矛盾，并通過使用雙胞胎實(shí)現(xiàn)時(shí)間，成本，質(zhì)量的優(yōu)化以展示其價(jià)值。回到現(xiàn)實(shí)，筆者看到好多企業(yè)在大談數(shù)字雙胞胎的時(shí)候抱有的錯(cuò)誤想法就是要在計(jì)算機(jī)搞個(gè)跟真實(shí)模型一模一樣的東西。這就有點(diǎn)不靠譜了，計(jì)算機(jī)還有最小時(shí)鐘頻率，現(xiàn)實(shí)時(shí)間的時(shí)間可是連續(xù)的，瞬態(tài)問題時(shí)間小于計(jì)算機(jī)時(shí)鐘頻率咋辦。數(shù)字雙胞胎現(xiàn)階段的建模方式無非兩種，一根據(jù)物理學(xué)原理來建模，二根據(jù)數(shù)據(jù)抽象推論黑盒公式。現(xiàn)實(shí)中，兩分鐘發(fā)生的事情，基于黑盒公式或者還能做到在兩分鐘內(nèi)給出結(jié)果，基于物流學(xué)原理來計(jì)算的話，復(fù)雜點(diǎn)的有限元場(chǎng)景，兩天都不一定算的完。但是如果摒棄搞這樣模型的想法，只是從數(shù)字雙胞胎需要從現(xiàn)實(shí)對(duì)象的某一個(gè)或幾個(gè)方面去研究問題的角度去看，那就有可行性了。如果這個(gè)雙胞胎再是有價(jià)值的，能實(shí)現(xiàn)時(shí)間的節(jié)省，成本的節(jié)約，模擬一些現(xiàn)實(shí)中無法實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景就值當(dāng)?shù)暮芰恕９P者曾領(lǐng)導(dǎo)做過一個(gè)風(fēng)機(jī)塔座的強(qiáng)度校核的數(shù)字雙胞胎，其實(shí)說白了很簡(jiǎn)單。風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)力情況由現(xiàn)場(chǎng)工程師測(cè)定，測(cè)定后會(huì)將這些風(fēng)力轉(zhuǎn)換為對(duì)于風(fēng)機(jī)塔座的三個(gè)力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z和三個(gè)彎矩Mx，My，Mz。由于一年四季的不同，這些數(shù)據(jù)一般會(huì)出現(xiàn)十多甚至二十多組來代表不同的風(fēng)況。過去在沒有數(shù)字雙胞胎的情況下，結(jié)構(gòu)有限元工程師一般人工挑選兩組其中認(rèn)為是最惡劣的風(fēng)況手工在有限元軟件里進(jìn)行分析。這個(gè)過程一般需要四周時(shí)間，之所以時(shí)間長(zhǎng)，是準(zhǔn)備和設(shè)定相關(guān)的有限元約束時(shí)間花費(fèi)占到了這4周的90%。數(shù)字雙胞胎做的事情就是使用Python完成一組自動(dòng)化的設(shè)定約束，加材料的過程，并將風(fēng)況的20多組輸入放入Excel表作為動(dòng)態(tài)輸入，對(duì)所有工況進(jìn)行全部驗(yàn)證。這樣20多組的風(fēng)況在這個(gè)自動(dòng)化腳本的自動(dòng)配置下，只需要1個(gè)小時(shí)就能在一臺(tái)高性能的工作站上完成。時(shí)間節(jié)省相當(dāng)可觀，成本也肯定省了，至少是有限元工程師的Labor Cost省了。再進(jìn)一步，利用工具軟件提供的優(yōu)化功能，挑選出這20多組工況的最惡劣情況進(jìn)行塔座減重自動(dòng)優(yōu)化，結(jié)果對(duì)于測(cè)試案例能減重達(dá)15%，要知道這是直徑很大的風(fēng)機(jī)塔座，是鑄造件，成本節(jié)約相當(dāng)可觀。這就是筆者認(rèn)為有價(jià)值的數(shù)字雙胞胎。

    總結(jié)而言，這三個(gè)熱詞，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，需要的充實(shí)其差異化的內(nèi)容，新瓶裝老酒是行不通的，因而需要的真正把行業(yè)納入到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，來落地，別飄在天上了；智能制造，目前還是很狹義的理解在機(jī)器人替代人的階段，這需要時(shí)間來讓企業(yè)修正，等到機(jī)器替代人也省不了成本，或者行業(yè)飽和時(shí)候再來理解智能制造是利潤(rùn)最大化就有點(diǎn)晚了；而數(shù)字雙胞胎，是目前稍微能能接點(diǎn)地氣的內(nèi)容，只要不曲解，利用數(shù)字化的工具是能發(fā)揮數(shù)字雙胞胎替代現(xiàn)實(shí)對(duì)象并獲得價(jià)值的。

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