“智能制造”從騰空出世到變?yōu)闊嵩~，僅用了短短幾年時(shí)間。今天，凡是和制造業(yè)沾上邊的人，都會(huì)在談話間看似不經(jīng)意地將其拋出，以亮明身份。然而，當(dāng)問(wèn)到什么是智能制造時(shí)，卻鮮有人能講出一二，即便是業(yè)內(nèi)專家也難于平鋪直敘地講清楚什么是智能制造。
本文作者為：羅克韋爾自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司
技術(shù)能力中心經(jīng)理李仲杰先生
幸運(yùn)的是，在2017年底，時(shí)任中國(guó)工程院院長(zhǎng)周濟(jì)在南京世界智能制造大會(huì)的主旨演講中為大家指點(diǎn)了迷津，指明了智能制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向。由此，數(shù)字化轉(zhuǎn)型也逐漸晉升為業(yè)內(nèi)新的第一熱詞。
然而，數(shù)字化只是實(shí)現(xiàn)智能制造的第一步。進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型后，企業(yè)必須通過(guò)互聯(lián)讓數(shù)據(jù)得以傳遞和利用，從而真正發(fā)揮數(shù)字化的價(jià)值，這也是近年來(lái)智能數(shù)字化設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域快速發(fā)展迭代的主要推動(dòng)力，建立互聯(lián)企業(yè)的迫切需求也由此而生。
在一個(gè)企業(yè)中，把各種數(shù)字化設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)、企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)及人連接在一起，使得人與機(jī)器及流程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而為生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造出新價(jià)值的生態(tài)體系，我們簡(jiǎn)單稱之為互聯(lián)企業(yè)。羅克韋爾自動(dòng)化在2013年就根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，提出了互聯(lián)企業(yè)的發(fā)展理念和愿景，并致力于促進(jìn)其技術(shù)演變發(fā)展，幫助客戶構(gòu)建互聯(lián)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)智能制造。
雖然智能制造難于用統(tǒng)一的語(yǔ)言來(lái)描述，但是實(shí)現(xiàn)智能制造方法論卻比較有章可循，互聯(lián)企業(yè)就是這樣的一個(gè)方法論。它幫助企業(yè)在原有自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，更容易獲取數(shù)據(jù)、利用數(shù)據(jù)和分享信息。理解了互聯(lián)企業(yè)的內(nèi)涵和外延，就可以在企業(yè)中循序漸進(jìn)地構(gòu)建起一個(gè)互聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)智能制造。
為何互聯(lián)？
為何實(shí)現(xiàn)智能制造必須先建立起互聯(lián)企業(yè)？
最重要的原因還是在于數(shù)字化。
隨著技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)底層的設(shè)備已經(jīng)普遍采用了各種數(shù)字化的設(shè)備，從傳感器、儀表到執(zhí)行機(jī)構(gòu)都具備了數(shù)字化的屬性。數(shù)字化設(shè)備可以在完成本職工作的同時(shí)，積累各種數(shù)據(jù)，讓人們可以掌握現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的動(dòng)作和設(shè)備的健康狀態(tài)等信息。但這些數(shù)據(jù)只有被工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳送和利用時(shí)，才可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)等功能，真正創(chuàng)造價(jià)值。
目前制造業(yè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要由工業(yè)以太網(wǎng)以有線的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種形式還將持續(xù)一段時(shí)間，估計(jì)5~10年左右，自組5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用將推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入無(wú)線階段。
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)普遍實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)線級(jí)的控制系統(tǒng)就有了更高的要求。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候，處于ISA-95架構(gòu)一層和二層的控制系統(tǒng)，除了需要完成常規(guī)的自動(dòng)化任務(wù)以外，還必須具備邊緣計(jì)算的能力。這主要由于底層的數(shù)字化設(shè)備除了提供控制信號(hào)外，還帶來(lái)了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在邊緣層進(jìn)行就地處理可以更快地響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)需求，同時(shí)又節(jié)省了對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。因此一層和二層的控制系統(tǒng)就需要應(yīng)用集控制和信息一體化的架構(gòu)來(lái)完成。
如果在這個(gè)層級(jí)企業(yè)可以以同樣的系統(tǒng)和架構(gòu)，通過(guò)應(yīng)用不同的組件和模塊，實(shí)現(xiàn)多種控制方式，那么實(shí)現(xiàn)互聯(lián)將變得非常容易。譬如在通常的離散控制系統(tǒng)，加上運(yùn)動(dòng)控制模塊可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的功能，加上流程控制的軟硬件可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，以此類推至批次控制、傳動(dòng)控制、安全控制等等，從而讓企業(yè)不同的流水線、不同的工段和車間都可以利用同樣的架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)。在這樣的架構(gòu)下，你可以輕松地將整個(gè)企業(yè)價(jià)值鏈的生產(chǎn)數(shù)據(jù)流和產(chǎn)品物流同時(shí)打通，擴(kuò)展一下還可以進(jìn)一步連接供應(yīng)鏈和市場(chǎng)銷售網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)橫向的互聯(lián)。
這個(gè)層級(jí)的控制系統(tǒng)完成控制程序和數(shù)據(jù)處理后，其結(jié)果部分作為命令回饋到底層設(shè)備，還有一些數(shù)據(jù)則提供給三層的信息化系統(tǒng)，如制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）或者生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)（MOM）作為底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。MES和MOM往上對(duì)接ERP等企業(yè)級(jí)系統(tǒng)，往下對(duì)接生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)流在縱向也可以完全打通。所以互聯(lián)企業(yè)可以為制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造所需要的橫向互聯(lián)、縱向互聯(lián)及端到端互聯(lián)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
互聯(lián)企業(yè)的那些“好”
構(gòu)建互聯(lián)企業(yè)究竟能為企業(yè)帶來(lái)哪些好處呢？
總結(jié)起來(lái)有“三好”。
橫向互聯(lián)快速響應(yīng)市場(chǎng)
橫向互聯(lián)讓企業(yè)一手連接市場(chǎng)，一手鏈接供應(yīng)鏈，企業(yè)在中間既可以快速準(zhǔn)確地獲得市場(chǎng)的變化信息和客戶的偏好趨勢(shì)，又能夠及時(shí)地與供應(yīng)鏈合作起來(lái)，調(diào)動(dòng)企業(yè)資源和供應(yīng)鏈資源一起應(yīng)對(duì)變化，從而使企業(yè)永遠(yuǎn)快人一步，以更快的速度推出更契合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。
縱向互聯(lián)提升運(yùn)營(yíng)水平
縱向互聯(lián)讓企業(yè)內(nèi)部自上而下的數(shù)據(jù)傳遞更加流暢，ERP系統(tǒng)接受客戶訂單后，可以第一時(shí)間下達(dá)至MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)把訂單分解成生產(chǎn)人員、設(shè)備和物料的安排并開始組織生產(chǎn)。反過(guò)來(lái)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的活動(dòng)、OEE、生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備健康狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、物料的損耗等信息也可以自下而上地傳遞給管理人員供決策使用?？傊髽I(yè)的數(shù)字化使得工廠方方面面的情況更加透明，而數(shù)據(jù)互聯(lián)后則可以進(jìn)一步幫助企業(yè)管理者隨時(shí)掌握企業(yè)的運(yùn)營(yíng)情況，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備利用率，提升生產(chǎn)效率，降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
端到端互聯(lián)降低運(yùn)營(yíng)成本
數(shù)字化互聯(lián)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在企業(yè)不同的系統(tǒng)里有不同的作用，因此在企業(yè)內(nèi)部各系統(tǒng)中進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)也可以創(chuàng)造重要的價(jià)值。如倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)和供應(yīng)鏈訂單系統(tǒng)的互聯(lián)、企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)及產(chǎn)品的售后服務(wù)系統(tǒng)之間的互聯(lián)等等。為了更好地感受端到端互聯(lián)的“迷人”之處，我們用一個(gè)生活中的例子作類比：當(dāng)病人去醫(yī)院看胸科時(shí)，醫(yī)生會(huì)安排病人去做各種化驗(yàn)和拍片檢查，隔天同一個(gè)病人又去看消化科時(shí)，醫(yī)生可以直接調(diào)用昨天在胸科獲得的基礎(chǔ)報(bào)告數(shù)據(jù)，而不用再重新檢查一次，這個(gè)數(shù)據(jù)甚至可以在不同醫(yī)院進(jìn)行共享。這兩個(gè)醫(yī)院和科室使用這個(gè)報(bào)告的目的可能是不同的，但是這個(gè)簡(jiǎn)單的端到端互聯(lián)的例子大大節(jié)約了資源和時(shí)間，因而可以同時(shí)為病人和醫(yī)院帶來(lái)巨大價(jià)值。
互聯(lián)的初心就是要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的利用為企業(yè)帶來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，互聯(lián)企業(yè)建立的過(guò)程也是對(duì)數(shù)據(jù)從采集到利用再到優(yōu)化的過(guò)程。通常，企業(yè)數(shù)據(jù)利用的最后階段也是深度利用的階段是由大數(shù)據(jù)平臺(tái)來(lái)完成的，這也是產(chǎn)生很多智能化應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺(tái)。這個(gè)大數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)也叫做工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，將數(shù)字化設(shè)備、數(shù)字化生產(chǎn)線和生產(chǎn)車間、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、企業(yè)數(shù)字化業(yè)務(wù)系統(tǒng)（ERP）、云端（私有云或者公有云）的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，按照ISA-95架構(gòu)建立起來(lái)的互聯(lián)企業(yè)正是企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造值得參考的基本范式，也是智能制造之?dāng)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展道路的落地形式。
