袁闻骞:大数据时代 物联网与智能制造有何关系

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在中国制造千人会上,百度物联网拓展总监袁闻骞就结合物联网谈及了智能制造环境下的人机料法环所需要做出的改变。他表示:“其实互联网解决人的问题已经基本上非常成熟了,基于互联网的思维我们去看物联网,再去看智能制造,去解决我们在智能制造中所面临的数据问题。”

钢铁行业在积极化解过剩产能的基础上加快推进钢铁行业转型升级,当前的重点就是加快智能制造发展,即借助智能制造技术,转变生产管理模式,实现敏捷制造和精细化管理,进而推动钢铁行业的转型升级。

智能制造引领新一轮制造业革命,也是一场具有划时代意义的深刻的工业革命。《中国制造2025》明确坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快我国从制造大国向制造强国转变。推进钢铁行业智能制造是时代发展的必然趋势,也是我国实现钢铁强国的必由之路。

时下,我国钢铁行业正在全面贯彻实施《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》(以下简称《规划》)。“十三五”期间,我国钢铁工业将进入以结构调整、转型升级为主的发展阶段,也是钢铁工业结构性改革的关键阶段。钢铁行业要积极适应、把握、引领经济发展新常态,落实供给侧结构性改革,以全面提高钢铁工业综合竞争力为目标,以化解过剩产能为主攻方向,坚持结构调整、创新驱动、绿色发展、质量为先、开放发展,加快实现调整升级,提高我国钢铁工业发展质量和效益。

要实现钢铁工业“十三五”规划的目标,钢铁企业必须全面推进智能制造,而《规划》为我国钢铁行业如何推进智能制造指明了方向,确定了目标,指出了路径。

钢企智能制造探索步伐加快

如今,不少钢铁企业已经在智能制造上开拓探索和实践,取得了较好的成效。宝武集团、沙钢等大型钢企采用工业机器人、无人行车、无人台车、无人仓库等智能制造技术来提高劳动效率,降低生产成本,在钢铁生产自动化、库存、营销等关键环节智能化水平先进。

一些大型钢厂将智能制造分成“3+1”模式,即“智能装备、智能工厂、智能互联和基础设施”,进行探索和实施。据介绍,目前,该领域研发的课题主要是钢铁制造全流程在线检测—监测技术及数字化、智能化嵌入技术,分布与集成相结合的余热余能梯级利用和系统回收技术,钢铁生产智能化能源管控与环境优化技术,污染物分布与集中结合的协同控制与一体化脱除技术,钢厂与相关产业互补链接及与周边社会共生共荣生态链接技术,钢铁流程制造和服务一体化网络集成技术,钢铁制造流程物质流、能量流、信息流协同动态调控技术,高性能钢铁产品定制化、减量化生产及装备技术,高性能钢铁产品全生命周期智能化设计、制备加工技术。

从目前来看,不少钢企纷纷进入智能制造领域:

有的钢厂借助“互联网+”、物联网和智能制造技术,依托传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互方式,实现人、设备、产品等制造要素和资源的相互识别、实时联通,促进钢铁研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合,推动钢铁生产方式的定制化、柔性化、绿色化、网络化、智能化。

有些技术、资金实力雄厚的钢铁企业,则以钢铁流程绿色化、智能化集成为目标,重点围绕制造流程结构优化、制造流程技术提升、钢铁制造服务平台建立、新型商业模式建立与运营四大关键路径进行研发。

有的钢厂以关键环节机器换人为抓手,尝试和实践全工序机器换人,提升智能化生产水平,先后建成5000毫米宽厚板和特棒示范智能车间,形成了独具特色的智能制造发展之路。

有的钢厂明确智能制造目标,稳步推进:减少人工作业,提升自动化能力;全面推进建立区域化、工序化的信息监控、管控平台;制订公司智能化制造规划,并成立智能制造推进项目团队,以实现从机械化、自动化、信息化到智能化的逐步转变。

有的钢企确定了智能制造目标,即在未来几年内建设、改造一批智能化产线,完成基于互联网来满足用户个性化需求的智能化研发、生产、销售体系构建,促进企业实现向智能制造模式的转型。

钢企推进智能制造该如何着力?

一家钢企从事自动化生产工作的负责人坦言:“我们公司不是不想尝试智能制造,而是不知道该怎么着手。”

曾有一家大型钢铁企业工程师也向笔者表示,目前,国内钢铁智能化仍处于初级阶段,在实际生产过程中还是以经验为主导,尽管个别生产线有自己的数据库,但一般为生产工艺的数据,在上下游衔接等方面没有形成一个统一的系统。

那么,钢铁行业该如何加快推进智能制造?在一系列钢铁产业发展的高峰论坛上,业内专家就我国钢铁业推进智能制造发表了各自的见解,给钢铁企业诸多的思考和启迪。

业内专家指出,钢铁行业在积极化解过剩产能的基础上加快推进钢铁行业转型升级,当前的重点就是加快智能制造发展,即借助智能制造技术,转变生产管理模式,实现敏捷制造和精细化管理,进而推动钢铁行业的转型升级。智能制造是制造业未来发展的重大趋势,也是当前钢铁行业转型升级、提质增效的重要着力点。早在2015年工信部发布的《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》,决定自2015年启动实施智能制造试点示范专项行动,以促进工业转型升级,加快制造强国建设进程。其中,钢铁行业已被列入工信部的智能制造试点范围。

专家同时强调,推进钢铁行业智能制造是一个庞大的系统工程,涉及资金、技术、人力等诸多方面,系统策划是确保目标一步一步实现的有效方法,不能急功近利、一哄而上,而要稳扎稳打、分步实施、循序渐进,即针对我国钢铁行业和智能制造的特点,逐步推进制造过程智能化。诸如,在重点领域试点建设智能工厂或数字化车间,加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术和装备在生产过程中的应用,促进钢铁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等的发展。同时,在此基础上全面实施高级计划排程(APS)系统,实现敏捷制造和精准交货。

专家表示,在推进企业决策智能化方面,目前主要以两化深度融合为载体。钢铁智能制造的核心是对信息资源的有效开发和高效利用,目标是提高资源的全局利用效率,其重点在于决策的智能化。为提高资源和能源利用效率,钢铁企业应采用系统优化的思想,建立具有冶炼技术和经济成本的双重模型,实现单部门局部优化与多部门一体化全局优化的平衡。

大数据是传统数据库、数据仓库、商业智能概念外延的扩展和手段。推进大数据的集成应用,关键在于健全钢铁行业信息化基础设施,整合冶金数据资源,突破钢铁行业大数据核心技术,提升钢铁大数据分析应用能力,提高数据安全保障能力,培养复合型大数据人才,组织实施制造业大数据创新应用试点,以推动制造模式变革和冶金行业的转型升级,培育发展冶金产业新业态。

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目前,很多公司正在积极布局智能制造和工业物联网发展战略。问题是,这些企业是会共同推进两个战略的发展还是分开推进呢?我相信他们会共同推进,但我也可以理解那些把他们看作是分开的人。

在我们讨论这个话题之前,先让我先定义一下术语,因为有很多关于这个的争论。

智能制造:在工厂和整个价值链内实现业务、物理和数字流程的智能化、实时协调和优化。基于所有可用的信息,资源和流程将实现自动化、集成化、被监控和持续评估。(根据MESA International ,MES国际联合会定义)

IIoT:在工业(如组件、产品、产品运输和设备)中使用的物理对象(“物”)中嵌入电子、软件、传感器组成的网络,这个网络能够使物理对象通过互联网协议(IP)收集数据并与控制系统、业务流程和分析交换数据。(根据维基百科“IoT”修改)

现在回到我们的核心问题:两个战略是要共同推进还是分开推进呢?很明显,目前还没有定论。下面是这些观点的一些背景:

工业互联网协会(IIC)说:"通过自动化工业设备和系统之间的通信,IIoT提高了整个工厂的效率,使其更加智能化,"我同意。我相信,IIoT是智能制造的一项有利技术,它的进步将推动智能制造的发展。同样,随着智能制造超越概念,进入公司正在执行的项目,制造商和他们的解决方案提供者将改进支持这些项目的IIoT技术。这两个很可能会被共同推进。

另外:并不是每个人都同意。在最近的MESA调查中,超过三分之一的制造商报告说他们不相信智能制造包括IIoT(参见上图)。我明白这个观点,因为智能制造有很多途径。实际上,IIoT可以在一些可能定义智能制造的正常边界之外使用。

与智能制造相比,IIoT确实发展可能会更快,因为解决整个价值链上的项目是一个超出公司内部的挑战。像通用动力公司、通用磨坊和通用汽车这样的大公司可以展示他们的力量,并帮助推动特定行业的智能制造行动,但是IIoT项目可以取得很大的进展,并在公司的内部提供许多好处。如果消费者市场上的物联网计划提高了工厂内部的期望门槛,那么实现类似的互联互通、数据访问、控制和分析能力也会有压力。

此外,生产仍将涉及人员,以及未配备IIoT的设备和产品。对于一些智能制造方案,IIoT没有也不可能是商业案例,这些情景可能关注人员和价值链流程。

推动第四次工业革命的是什么?

有些人会认为智能制造或IIoT可能导致第四次工业革命。我也有一个观点:智能制造是这场革命的基础,而IIoT不是。即使IIoT的发展比智能制造快得多,我也不认为它足以让生产企业进入下一个生产力阶段。

那么IIoT缺少了什么来推动第四次工业革命呢?首先是企业环境。智能制造不仅整合了工厂或智能连接工厂,还包括智能连接的供应链和贯穿产品生命周期的数字线程。与其他工业革命一样,技术的转变--比如IIoT--必须与新的流程和人们工作的方式协同工作,以达到我们在第四次工业革命中所追求的生产力水平的提高。

IIoT是一项基础技术,但它只做它所做的事情--在"事物"之间创建通信,以便更容易地获取数据和分析。第四次工业革命需要许多其他技术和工艺。其中一些将针对一件设备或生产过程;其他人将在工厂、企业或价值网络上工作。

真正让商界人士兴奋的是,当新技术和新方法将它们整合在一起时,就会扰乱市场,并让公司提供新的服务和与新产品所能产生的数字数据绑定的新价值。例如,基于IoT的智能产品可以向工程师和生产者提供关于产品如何在该领域执行的反馈。基于这些数据,我们能提供什么样的新见解和服务?

这就是为什么我认为,要实现第四次工业革命需要更多的时间。它将把IoT和IIoT引入智能制造策略,以创建新的方法来协调和优化整个价值链中的流程,并向客户交付新的服务级别。

NB-IOT是物联网设备的机遇,可实现大规模传感器的部署,MEMS工艺解决了传感器电源续航问题。物联网的行业应用已经全面启动了,初级应用已经在市政,工业,农业全面铺开,包括农业机械的作业状态和作业效果的监测,工业企业的设备状态监测,设备利用率指标的监测,农业养殖的环境监测,牲畜监测等等。我们公司针对物联网的软硬件研发已经5年,现在的初级应用在软硬件技术上已经不存在问题,mems工艺、嵌入式已经做到传感器的电源续航能力达到一年以上,室外无线检测应用不会被电源的问题制约。算法的改变使软硬件结合已经非常好,终端输出的已经不是单纯的图谱数据,直接是智能化的判断结果。有兴趣的朋友可以关注我,交流沟通。

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,工业设施和操作过程也日益复杂,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操控。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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