整個(gè)智能制造試圖從M2M到B2B、C2M，最后做一個(gè)橫向和垂直的貫穿。這其實(shí)與德國倡議的工業(yè)4.0的三個(gè)集成：縱向、橫向、端到端的整合不謀而合。
2019年3月21日，在IBM舉行的“慧思無極，踐行有道－think 2019服務(wù)中國行”認(rèn)知型制造分會(huì)場上，IBM大中華區(qū)全球信息科技服務(wù)部資深管理咨詢顧問王嘉年發(fā)表了主題為《工業(yè)互聯(lián)驅(qū)動(dòng)智能制造升級(jí)》的演講，以下為演講內(nèi)容整理。
在最近召開的十三屆全國人大二次會(huì)議舉行記者會(huì)上，科技部相關(guān)負(fù)責(zé)人提到了科技創(chuàng)新“三步走”戰(zhàn)略，即到2020年進(jìn)入創(chuàng)新型國家，到2035年左右進(jìn)入創(chuàng)新型國家前列，到2050年要成為世界科技強(qiáng)國。這個(gè)戰(zhàn)略同時(shí)也說明了整個(gè)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)智能制造與重塑競爭力的產(chǎn)業(yè)變革大趨勢。在這一大趨勢中，IBM有責(zé)任引導(dǎo)這一進(jìn)程，IBM認(rèn)為，智能制造的五大業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力：勞動(dòng)生產(chǎn)率、設(shè)備綜合效率OEE、全面品質(zhì)管理TQM、客戶個(gè)性化需求、節(jié)能環(huán)保。
IBM智能制造的五大業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力
那么，什么是智能制造？根據(jù)《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2018年)》，智能制造涉及十個(gè)領(lǐng)域，我們看到整個(gè)智能制造的系統(tǒng)架構(gòu)被分成三個(gè)維度。首先是系統(tǒng)層級(jí)，主要指企業(yè)內(nèi)部工業(yè)化和信息化的兩化融合。其次是生命周期的層級(jí)，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到物流、銷售、服務(wù)，主要指企業(yè)之間的信息集成。最后是智能功能的層級(jí)，從資源要素、互聯(lián)互通、融合共享到系統(tǒng)集成、新興業(yè)態(tài)，主要談效率。
整體而言，整個(gè)智能制造試圖從M2M到B2B、C2M，最后做一個(gè)橫向和垂直的貫穿。這其實(shí)與德國倡議的工業(yè)4.0的三個(gè)集成：縱向、橫向、端到端的整合不謀而合。從這三個(gè)維度，IBM將分解整個(gè)智能制造的核心，也就是與數(shù)字工廠相關(guān)的部分，究竟?fàn)可娴侥男╊I(lǐng)域？主要涉及十個(gè)領(lǐng)域：從研發(fā)、產(chǎn)線、車間、數(shù)字工廠、底層裝備、物流，一直到產(chǎn)品、服務(wù)、管理和決策。
智能制造橫跨M2M、B2B、C2M三個(gè)整合
首先是智能制造生命周期的維度。
生命周期以制造業(yè)信息化技術(shù)為框架，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行效率提升、風(fēng)控控制、資源整合到服務(wù)創(chuàng)新四個(gè)不同層次的智能功能的案例架構(gòu)。
IBM認(rèn)為的生命周期層級(jí)
第二個(gè)維度是系統(tǒng)層級(jí)。
系統(tǒng)層級(jí)以數(shù)字工廠為核心，涉及智能制造系統(tǒng)層級(jí)的車間層、控制層、與設(shè)備層，也是信息化系統(tǒng)(IT)縱向整合工業(yè)化環(huán)境(OT)，實(shí)現(xiàn)兩化融合的重要基礎(chǔ)。其中，工業(yè)化的環(huán)境是以數(shù)字工廠為核心，從上面車間的生產(chǎn)管理到下面的生產(chǎn)控制，再到最底層相關(guān)設(shè)備的互聯(lián)互通。
IBM認(rèn)為的系統(tǒng)層級(jí)
第三個(gè)維度是智能功能。
智能功能，是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，展現(xiàn)的是相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)控制、效率提升、資源整合，一直到服務(wù)創(chuàng)新。很多演講嘉賓也提到了相關(guān)的數(shù)據(jù)要對(duì)應(yīng)到智能制造的整個(gè)價(jià)值鏈，從傳感器、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的分析到信息的融合，到最后的認(rèn)知、知識(shí)庫反饋重新的建模。最終，都是希望呼應(yīng)到智能制造中的五大業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力。以O(shè)EE設(shè)備綜合效率為例，IBM希望把生產(chǎn)事故提前到設(shè)備故障、到設(shè)備缺陷這樣一個(gè)層級(jí)。
IBM認(rèn)為的智能功能層級(jí)
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的GB/T23001標(biāo)準(zhǔn)，是關(guān)乎信息化和工業(yè)化融合的管理體系。IBM基于這樣的體系與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合全球相關(guān)智能制造和工業(yè)4.0的經(jīng)驗(yàn)，IBM有能力對(duì)智能制造的成熟度進(jìn)行評(píng)估。其實(shí)，IBM的智能制造評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)外部的網(wǎng)站有對(duì)外開放。所以感興趣的朋友，登錄IBM的網(wǎng)站，查找這樣一個(gè)自我評(píng)估、健康檢查的應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)整個(gè)智能制造的成熟度進(jìn)行評(píng)估。
IBM智能制造能力成熟度評(píng)估
?。◤墓芾眢w系的角度）
IBM智能制造能力成熟度評(píng)估的最終目標(biāo)是希望強(qiáng)化兩個(gè)轉(zhuǎn)變：從關(guān)注局部向統(tǒng)籌全局轉(zhuǎn)變，從強(qiáng)調(diào)技術(shù)向管理規(guī)范轉(zhuǎn)變。根據(jù)IBM對(duì)全球相關(guān)制造企業(yè)做過的，類似兩化融合管理體系的調(diào)研，整個(gè)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：在三個(gè)月前調(diào)研的智能制造企業(yè)中，目前有31%的企業(yè)仍舊在觀望之中，有35%的企業(yè)已經(jīng)在做戰(zhàn)略的起跑者，另外有34%的企業(yè)已經(jīng)積極地采用智能制造的相關(guān)理念、技術(shù)管理，甚至全局統(tǒng)籌智能制造的相關(guān)技術(shù)與工具，走在智能制造的路上。
IBM智能制造能力成熟度評(píng)估
?。◤倪M(jìn)度的角度）
從管理體系出發(fā)是一種方式，另外從進(jìn)程也是一種方式。工業(yè)企業(yè)信息化和工業(yè)化融合評(píng)估規(guī)范(GB/T 23030)與IBM智能制造進(jìn)程評(píng)估，橫跨從研發(fā)到業(yè)務(wù)創(chuàng)新十類維度，包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)到協(xié)同制造共計(jì)二十六個(gè)領(lǐng)域，用成熟度指標(biāo)來協(xié)助客戶做智能制造成熟度的衡量，這種方式能夠快速地定義中間的差距與相關(guān)計(jì)劃。另外一種方式借鑒的是兩化融合的評(píng)估規(guī)范23030的標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)也可以參考這樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。
傳統(tǒng)工廠的價(jià)值鏈技術(shù)架構(gòu)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)賦能后的數(shù)字工廠未來架構(gòu)差異
總而言之，智能制造與傳統(tǒng)的制造究竟有什么不一樣？從架構(gòu)上而言，基于ISA95的架構(gòu)分成從L5到L1再到L5，L0則是資產(chǎn)設(shè)備層。IBM認(rèn)為，未來引入兩化融合、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之后的智能制造架構(gòu)，將不再是傳統(tǒng)的ISA95架構(gòu)，而是應(yīng)該將架構(gòu)設(shè)計(jì)為扁平化。扁平化會(huì)分成L5、L4、L3，將OT層通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)完全打通，然后用整個(gè)IOT工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)做賦能。
所以，從L2到L0，是指從生產(chǎn)控制到生產(chǎn)工藝的環(huán)節(jié)，這部分強(qiáng)調(diào)工藝的自動(dòng)化。在L3生產(chǎn)管理的部分，則談生產(chǎn)管理，從相關(guān)的MES到MOM，這層主要目的是實(shí)現(xiàn)制造運(yùn)營的流程化。從L4兩化融合到物聯(lián)網(wǎng)賦能，這部分重在相關(guān)的工業(yè)化。
IBM智能制參考架構(gòu)、應(yīng)用場景與深化介紹
最終，按照整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)打破傳統(tǒng)層級(jí)ISA95，IBM給出了適用于制造企業(yè)內(nèi)部規(guī)范的一個(gè)概念上的邏輯設(shè)計(jì)。IBM從邏輯上設(shè)計(jì)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，往上是工廠服務(wù)的總線?？偩€上面有結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)相關(guān)的大數(shù)據(jù)分析，甚至包括預(yù)測性分析。另外還需加設(shè)一層AI，人工智能主要是進(jìn)行感知、學(xué)習(xí)、互動(dòng)，這層稱之為推理層。
例如，我們幫企業(yè)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)相關(guān)的IT，IBM的數(shù)據(jù)中心有設(shè)備維護(hù)的概念，通過增強(qiáng)層，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或是虛擬現(xiàn)實(shí)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程專家的診斷、設(shè)備的運(yùn)維，最后進(jìn)行移動(dòng)交付。此外，云技術(shù)也很重要，保證從安全一直到協(xié)作的順利實(shí)現(xiàn)，這些最終都反映到IBM智能制造的五大業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)要素上。
接下來將進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的深入介紹。制造業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)形態(tài)屬于備貨生產(chǎn)(MTS)或連續(xù)制造(CP)的制造業(yè)，都有以數(shù)字化工廠、工藝質(zhì)量強(qiáng)化與設(shè)備綜合效率OEE精益化，作為高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)力抓手的需求。舉個(gè)例子，IBM幫助一家造紙行業(yè)規(guī)劃了智能制造數(shù)字工廠，我們對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的路線圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
以造紙業(yè)為例
第二，是質(zhì)量管理貫穿于整個(gè)制造業(yè)的運(yùn)作鏈條，并對(duì)最終產(chǎn)品和客戶服務(wù)產(chǎn)生重要影響，而質(zhì)量洞察則是提升智能管理的重要抓手。IBM認(rèn)為的質(zhì)量管理，包含從售后生產(chǎn)前端的采購一直到研發(fā)，可以利用人工智能、視覺的檢測、視覺的分析貫穿整個(gè)制造業(yè)的運(yùn)作鏈條中，運(yùn)用IBM認(rèn)知技術(shù)，可以進(jìn)行全生命周期或者是全品質(zhì)管理。
質(zhì)量管理貫穿于整個(gè)制造業(yè)的運(yùn)作鏈條
第三，是工廠服務(wù)總線。
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)上，如何將制造工廠想象成是一個(gè)企業(yè)，然后把企業(yè)服務(wù)總線的概念，嫁接移植到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化工廠內(nèi)部。相對(duì)應(yīng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)是IEC61158，目前定義了十種不同的現(xiàn)場總線。當(dāng)然，在這十種現(xiàn)場總線外，還可以繼續(xù)增加現(xiàn)場服務(wù)總線的規(guī)格。
目前，我們所知道的現(xiàn)場總線，已經(jīng)拓展到了28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。在這個(gè)由市場最后決定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)代，IBM認(rèn)為有必要參考工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，于是IBM提出了IIOTRA標(biāo)準(zhǔn)，即通過市場服務(wù)總線的形式來貫穿整個(gè)生命周期。
通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行垂直整合，提升設(shè)備資產(chǎn)績效水平，成為數(shù)字化工廠，是設(shè)備密集、重資產(chǎn)型制造企業(yè)贏得智能制造競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。
IBM建議，企業(yè)應(yīng)聚焦于優(yōu)化的資產(chǎn)。目前按照IDC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，50%的設(shè)備密集或者是重資產(chǎn)型制造企業(yè)，都企圖采用某種形式的設(shè)備資產(chǎn)管理技術(shù)，但是目前實(shí)際上運(yùn)行到整個(gè)從IOT、PSB、EAM一直到DT數(shù)字化工廠時(shí)代，目前都小于10%。到2020年，預(yù)期這個(gè)10%在這兩年的時(shí)間會(huì)飛速發(fā)展到60%，換句話而言，決勝千里的時(shí)代就在眼前。
