01
數(shù)字孿生概念熱門
應(yīng)用場景尚需突破
2019年以來，數(shù)字孿生技術(shù)（Digital Twin）已經(jīng)成為我國智能制造領(lǐng)域的熱點，Gartner也連續(xù)4年將數(shù)字孿生列為十大戰(zhàn)略發(fā)展科技。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場景不斷豐富，跨越了產(chǎn)品設(shè)計、制造到運營服務(wù)的全生命周期。
▲ 圖源：Ansys
數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展，源于CAD技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR等智能制造相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與交叉融合。CAD技術(shù)經(jīng)過半個世紀發(fā)展，從二維工程繪圖到三維建模，再發(fā)展到全三維設(shè)計和基于模型的產(chǎn)品定義（MBD）；虛擬仿真技術(shù)從有限元分析、流體分析到多物理場仿真分析，以及工藝仿真，再到數(shù)字化虛擬樣機，以及數(shù)字化工廠仿真；工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則針對重資產(chǎn)設(shè)備、無人值守的設(shè)備、可移動的復(fù)雜裝備、智能互聯(lián)產(chǎn)品，以及生產(chǎn)線和車間等場景，以多種數(shù)據(jù)來源（傳感器、數(shù)字儀表、控制系統(tǒng)等）和高頻次的數(shù)據(jù)采集為特征，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺進行應(yīng)用；再加上VR/AR等可視化技術(shù)的迅速發(fā)展，使得數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)運而生。
目前，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用還沒有一個單一和統(tǒng)一的平臺來支撐，而是需要多個平臺的協(xié)同配合。按照應(yīng)用層次，數(shù)字孿生分為四級，分別是描述、診斷、預(yù)測及決策，其功能依次遞增，實現(xiàn)從可視化呈現(xiàn)、智能診斷、科學預(yù)測到最終的輔助決策。
e-works建議，具有產(chǎn)品全三維設(shè)計和MBD技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實踐的大型企業(yè)可以建立明確的愿景，做好規(guī)劃，梳理路線圖，但一定要建立分階段的明確目標，真正在每個階段創(chuàng)造實際的價值，而不是做一些炫酷的面子工程。
02
中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)壓力巨大
任重道遠
2019年，我國工業(yè)軟件業(yè)務(wù)收入保持較快增長，為支撐工業(yè)領(lǐng)域的自主可控發(fā)展發(fā)揮了重要作用。然而，我國工業(yè)軟件的生存“土壤”與歐美工業(yè)軟件強國相比還存在較大差距，國產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)的競爭力還存在明顯的“后發(fā)劣勢”，我國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍任重而道遠。
對于擁有工業(yè)門類最全、全球第一制造業(yè)大國的中國來講，工業(yè)軟件的重要性毋庸置疑。工業(yè)軟件是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系之“魂”，廣泛滲透和應(yīng)用于幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域的核心環(huán)節(jié)。工信部信軟司在與工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)文件中指出：工業(yè)軟件是指專用于或主要用于工業(yè)領(lǐng)域，為提高工業(yè)企業(yè)研發(fā)、制造、生產(chǎn)管理水平和工業(yè)裝備性能的軟件。工業(yè)軟件有多種角度的分類方式，目前并沒有形成國際公認的統(tǒng)一標準。
▲ 工業(yè)應(yīng)用軟件包含的范疇
e-works認為工業(yè)軟件可包括三類軟件：支持工業(yè)企業(yè)進行產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新的工具類和管理類軟件、支持企業(yè)進行業(yè)務(wù)運營的各類管理軟件、支持對設(shè)備和自動化產(chǎn)線進行管控以及數(shù)據(jù)采集和安全運行的工控軟件（產(chǎn)品內(nèi)部運行的嵌入式軟件不在本主題討論范圍內(nèi)）。
▲ 中國工業(yè)應(yīng)用軟件市場主流廠商
經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國工業(yè)軟件產(chǎn)品種類已經(jīng)比較齊全，覆蓋汽車、工程機械、航空航天、高科技電子、家電、國防軍工、石油化工、食品飲料、生物醫(yī)藥等多個行業(yè)，具備了一定的行業(yè)解決方案研發(fā)能力和服務(wù)支持能力。2019年，我國工業(yè)軟件業(yè)務(wù)收入保持較快增長，累計完成業(yè)務(wù)收入1720億元，為支撐工業(yè)領(lǐng)域的自主可控發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
e-works認為，中國工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵階段，工業(yè)企業(yè)對工業(yè)軟件提出了更加迫切的需求，我國工業(yè)軟件企業(yè)應(yīng)該抓住工業(yè)企業(yè)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的巨大機遇，堅持開放與合作，實現(xiàn)廣泛國際合作基礎(chǔ)上的協(xié)同創(chuàng)新與共同發(fā)展。
當前，中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是面對一個相對成熟的存量市場，在此狀況下，我國的工業(yè)軟件企業(yè)不應(yīng)追求面面俱到，而是要做專做精，在細分行業(yè)、細分領(lǐng)域打造自己的優(yōu)勢產(chǎn)品。面對國外軟件企業(yè)，應(yīng)當強調(diào)競合，集成國內(nèi)外優(yōu)秀軟件，優(yōu)勢互補，打造解決方案；面對國內(nèi)同行，則應(yīng)當改變傳統(tǒng)的低價惡性競爭，打造自身獨特優(yōu)勢，真正實現(xiàn)共同進步，不斷推動中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。
03
統(tǒng)一架構(gòu)標準
加速IT與OT融合集成
隨著智能制造戰(zhàn)略的深入，推動企業(yè)的運營管理系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)的縱向集成與貫通已成為當前企業(yè)新的應(yīng)用需求，也加速了IT與OT的融合進程。與此同時，OT廠商和IT廠商也開始重視統(tǒng)一架構(gòu)標準的建設(shè)工作。
IT與OT融合時常被作為重要的產(chǎn)業(yè)趨勢，旨在通過兩者的融合打通運營管理系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鏈路，將二者整合在一個統(tǒng)一的信息平臺上，從而幫助企業(yè)提升在運營決策與制造執(zhí)行等各方面的綜合效益。
然而，IT與OT融合并不容易，除了需要面對跨界投入不穩(wěn)定、不確定的風險以及設(shè)備、人力等成本的挑戰(zhàn)外，IT與OT本身所具備的特性也為二者融合設(shè)置了障礙。
隨著TSN與OPC UA兩大標準的發(fā)展，OPC UA在水平方向?qū)⒉煌放频目刂破髟O(shè)備進行集成。在垂直方向，TSN則實現(xiàn)設(shè)備到工廠再到云端的連接，推動IT與OT的融合?？梢灶A(yù)見，在主流OT廠商和IT廠商均支持OPC UA和TSN的趨勢下，IT與OT融合的諸多問題開始被逐一解決，打通“從計劃層到執(zhí)行層”的全業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部由上而下的業(yè)務(wù)縱向集成也水到渠成。
04
增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)
迎來發(fā)展新契機
在全球經(jīng)濟一體化進程中，技術(shù)的發(fā)展、消費文化的變遷以及市場結(jié)構(gòu)的變化，正加速改變著全球制造業(yè)的競爭格局。以增材制造技術(shù)為代表的新一輪科技革命，正受到全球制造行業(yè)的廣泛關(guān)注，世界各國紛紛把增材制造作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新增長點，我國也從資金、政策等角度對增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展予以大力支持，尤其在發(fā)布《增材制造行業(yè)發(fā)展行動計劃》后，我國增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)迎來了發(fā)展新契機。
▲ 圖源：Materialise
從全球市場來看，增材制造服務(wù)商主要分為三類：
● 一類是以美國3D Systems公司和Stratasys公司為代表的綜合性增材制造服務(wù)商，他們從設(shè)備制造商起家，通過研發(fā)與并購不斷向上下游拓展延伸業(yè)務(wù)，將材料、軟件、服務(wù)等技能逐步收入囊中，逐步演變?yōu)榭梢蕴峁┚C合增材制造解決方案的服務(wù)商；
● 第二類是增材制造工作流程解決方案與打印平臺的服務(wù)提供商，例如Materialise、Shapeways等，都屬于不生產(chǎn)增材制造設(shè)備，只面對應(yīng)用用戶提供整體解決方案，其中成立于1990年的Materialise擁有業(yè)界最大的軟件開發(fā)團隊與全球頂級的增材制造工廠，其經(jīng)過認證的生產(chǎn)和質(zhì)量流程能滿足為要求最高的行業(yè)服務(wù)的標準，全球多家知名汽車公司、航空制造公司以及電子消費品公司都是他的客戶；
● 第三類是各行業(yè)巨頭直接進軍增材制造領(lǐng)域，扮演增材制造服務(wù)商的角色，例如，美國工業(yè)巨頭通用電氣旗下的GE Additive具備了增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈的支持服務(wù)，從金屬增材制造設(shè)備到三維建模軟件和服務(wù)系統(tǒng)等，GE Additive都可以為客戶提供相應(yīng)服務(wù)和整體解決方案。
從我國市場來看，增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)初步形成，涌現(xiàn)出一批具備一定競爭力的骨干企業(yè)，典型代表包括太爾時代、先臨三維、鉑力特、鑫精合、華曙高科、飛而康、閃鑄科技、悅?cè)鹑S、漢邦科技、安德瑞源、易加三維、科恒、未來工廠、云鑄三維、聯(lián)泰科技、敬業(yè)增材、光韻達醫(yī)療、德科精密科技、黑格科技、永年激光、雷佳、捷諾飛、共享集團等，他們?yōu)樵霾闹圃旆?wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的支撐。尤其在2019年，專注于工業(yè)級金屬增材制造的鉑力特成功在科創(chuàng)板掛牌上市，意味著我國的增材制造成長空間逐步打開，對整個增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了積極的推動作用。
未來已來，將至已至。全球增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于快速商業(yè)化階段，目前市場以歐美企業(yè)為主導，中國企業(yè)緊隨其后。隨著增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新設(shè)計理念的加速融合，制造業(yè)的方方面面有望被重塑。展望2020年，增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然值得期待，在經(jīng)歷了市場的浮躁和沉寂，整個增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)正在朝著積極的方向發(fā)展。
05
人工智能和大數(shù)據(jù)分析
加速制造業(yè)智能變革
當前，制造企業(yè)人工智能與大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用正在加速落地，無論是產(chǎn)品、質(zhì)量、運營還是能耗都可以通過人工智能和大數(shù)據(jù)分析算法來進行分析。制造業(yè)中不同運營階段所產(chǎn)生的海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)也為人工智能AI落地提供了諸多場景。例如，無人駕駛、智能產(chǎn)品、表面質(zhì)量檢測、語音揀貨、生產(chǎn)排產(chǎn)、供應(yīng)鏈優(yōu)化、創(chuàng)成設(shè)計、預(yù)測性質(zhì)量分析和預(yù)測性維護、客戶需求預(yù)測等已成為人工智能技術(shù)典型的應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)生很多優(yōu)秀實踐案例。
人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的最根本的核心是讓復(fù)雜的東西變的簡單化、便捷化、人性化和個性化。以美的集團為例，從企劃、研發(fā)、生產(chǎn)到最后的服務(wù)，都能看到人工智能的算法和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的身影。通過廣泛深入的AI與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用，美的集團可以精準理解用戶需求，打造最符合用戶需求的產(chǎn)品；在生產(chǎn)方面，各類在線AI視覺檢測設(shè)備使用令產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的質(zhì)控水平有了質(zhì)的飛躍，既節(jié)省了人力又能夠提質(zhì)增效；在產(chǎn)品服務(wù)方面，更是凝聚了所有AI技術(shù)的核心，比如交互智能化、服務(wù)智能化、生態(tài)智能化。美的集團打造的科技、智能高端品牌Colmo，就將人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)淋漓盡致地體現(xiàn)在家電產(chǎn)品中。
富士康推出的“霧小腦”則重點通過將人工智能技術(shù)與設(shè)備相融合，發(fā)展智能生產(chǎn)設(shè)備，將核心生產(chǎn)設(shè)備都智能的連接起來，包括設(shè)備本身以及設(shè)備生產(chǎn)所需要的材料，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，通過專業(yè)知識處理后再加上人工智能的方法，利用智能設(shè)備把工人從重復(fù)繁重的工作中解脫出來，實現(xiàn)“新制造”。例如，SMT（表面貼裝技術(shù)）等微型零部件的貼面清洗周期大概為6萬次，極易出現(xiàn)失誤，而富士康的霧小腦技術(shù)利用軟件的整合分析，以傳感器為五官靈敏地收集各方數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)建立模型之后，真正做到實時預(yù)測和監(jiān)控，全程精準把控生產(chǎn)流程，成本節(jié)省了超過60%。
e-works認為，企業(yè)既不能盲目追求新技術(shù)應(yīng)用，也不能抗拒新技術(shù)帶來的變革。要實現(xiàn)智能化變革，就必須在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造、工廠運營、產(chǎn)品服務(wù)等各個階段中找到關(guān)鍵的應(yīng)用場景，針對具體應(yīng)用場景中面臨的挑戰(zhàn)與問題，切合需求來合理應(yīng)用人工智能和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，找到真正合適的解決方案，最終產(chǎn)生的成效也將遠超想象。
06
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)熱潮之下
應(yīng)用廣度與深度亟待提升
作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”戰(zhàn)略的重要基石。雖然目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)熱潮涌動，但是我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還處于初級的階段，各界對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的認識與理解不太統(tǒng)一，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。最具代表性的是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用深度和廣度不足。
由于企業(yè)認知水平的差異，部分工業(yè)企業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的新應(yīng)用、新模式缺乏清晰認識，不知道能夠解決哪些問題、帶來哪些商業(yè)價值。就算了解需求在哪，也沒有一套標準幫助他們在形形色色的廠商中找到適合自己的解決方案。
除此之外，企業(yè)廣泛存在數(shù)據(jù)孤島問題，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被封鎖在各個系統(tǒng)、部門和設(shè)備中,即便企業(yè)有意愿嘗試基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)匱乏也是巨大的挑戰(zhàn)。更重要是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目為定制化系統(tǒng)，需要大量的資金投入、漫長的實施周期，絕大多數(shù)中小企業(yè)很難承受。
在《指南》以及新基建等政策的引導下，依托行龍頭企業(yè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系得以在一些領(lǐng)域全面推進。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系的建設(shè)主要集中在標識解析、工廠內(nèi)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)資源管理、邊緣設(shè)備、工業(yè)大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展急用的標準，重點在“廣度”，而不在深度。未來隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的深入，以及標準體系的“深度”上加力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系的建設(shè)也必然日趨完善。
07
仿真技術(shù)走向平民化
驅(qū)動企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展
過去，仿真技術(shù)是一種稀缺資源，主要用于高端復(fù)雜產(chǎn)品的初始設(shè)計與物理測試的驗證工具；而今，隨著仿真技術(shù)的進一步發(fā)展，很多廠商都開始著力于將仿真技術(shù)普及化、平民化，進而帶來了更加革命性的變化——仿真驅(qū)動企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展?？v觀ANSYS、Altair、MSC.Software（目前隸屬于?？怂箍导瘓F）、ESI等專業(yè)仿真軟件廠商的發(fā)展歷程，始終關(guān)注企業(yè)需求，把技術(shù)創(chuàng)新放在首位，不斷提升軟件的功能、性能、魯棒性、運行效率，進而驅(qū)動企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
近年來，隨著仿真技術(shù)在企業(yè)中的適用性不斷提高，仿真技術(shù)平民化更加凸顯，主要手段包括將仿真功能嵌入到CAD環(huán)境或者將CAD功能嵌入到仿真環(huán)境；加強仿真流程自動化；加強仿真數(shù)據(jù)和流程管理等。同時，仿真App、模板的興起，也使得非專業(yè)仿真人員更容易使用仿真技術(shù)。此外，越來越多的組織提供云計算服務(wù)，越來越多的仿真廠商致力于開發(fā)簡便易用的CAE軟件，也使得仿真技術(shù)日趨平民化。而仿真技術(shù)的平民化，又可以協(xié)助企業(yè)改變設(shè)計習慣、優(yōu)化設(shè)計流程、減少時間損耗，從而使創(chuàng)新變得更加容易。
例如，世界知名的意大利發(fā)電機和電機制造商Marelli Motori采用ANSYS Discovery Live軟件，實時改變產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)或工況得到最佳設(shè)計，從而大幅縮短了設(shè)計時間，并提高了產(chǎn)品的可靠性；全球風電整體解決方案提供商金風科技通過使用Altair SimSolid軟件，在短時間內(nèi)對復(fù)雜的直驅(qū)風機主傳動系進行結(jié)構(gòu)分析，最大程度降低了仿真前處理的工作量，大幅提升了產(chǎn)品的設(shè)計效率；全球領(lǐng)先的林業(yè)、公園及園藝護理戶外動力產(chǎn)品生產(chǎn)商富世華集團借助MSC Nastran軟件實現(xiàn)了產(chǎn)品的高效優(yōu)化疲勞分析，提升了客戶對產(chǎn)品的滿意度；歐洲從事城市公交車生產(chǎn)的MAN Bus工廠一直在使用ESI集團IC.IDO虛擬現(xiàn)實協(xié)同決策平臺，實現(xiàn)了快速響應(yīng)市場需求，并確保產(chǎn)品在正確的時機發(fā)布與交互。
▲ Marelli Motori工程師基于ANSYS Discovery Live實現(xiàn)最佳設(shè)計（來源：ANSYS）
e-works認為，創(chuàng)新是實現(xiàn)制造強國的基礎(chǔ)，而仿真技術(shù)則是創(chuàng)新的核心。盡管當下不少企業(yè)在進行產(chǎn)品決策時還是依賴于經(jīng)驗法則，但這不妨礙仿真技術(shù)走向平民化。隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等大趨勢的推動，隨著仿真軟件、硬件和處理速度方面的進步，隨著人們對更智能、更高效的產(chǎn)品設(shè)計的追求，將會有更多的企業(yè)認識到仿真是必不可少的創(chuàng)新工具。屆時，普遍而深入地運用仿真技術(shù)將不再是少數(shù)企業(yè)的競爭優(yōu)勢，而會成為所有企業(yè)的必備技能。
08
智能工廠集成商野蠻生長
亟需建立評價標準
近年來，國家為加快制造強國、加快發(fā)展先進制造業(yè)、培育若干世界級先進制造業(yè)集群、促進我國產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端，以及拓展“智能+”等戰(zhàn)略與一系列政策為引領(lǐng)，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能；在傳統(tǒng)制造企業(yè)層面，為了適應(yīng)不斷變化的市場需求，眾多企業(yè)也積極推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，改造原有的生產(chǎn)制造方式，著力建設(shè)智能工廠，以提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，重塑企業(yè)競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
在國家的戰(zhàn)略與政策推動以及企業(yè)轉(zhuǎn)型拉動的急切需求下，以工業(yè)數(shù)字化、自動化與智能化應(yīng)用為核心的智能工廠系統(tǒng)集成商正在野蠻生長。然而，智能工廠系統(tǒng)集成商及其解決方案的評價標準的缺失，已成為當前國家和制造企業(yè)支持與建設(shè)智能工廠、推進智能制造的重大阻礙。
智能工廠系統(tǒng)集成商主要針對設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、運營管理、精準服務(wù)和物流調(diào)度等各場景的應(yīng)用需求，為制造企業(yè)提供智能工廠的項目規(guī)劃與咨詢、系統(tǒng)設(shè)計與實施、集成安裝與調(diào)試以及培訓支持與運維管理等系統(tǒng)服務(wù)，將各類來自于上游供應(yīng)商的零散設(shè)備、控制系統(tǒng)等集成為滿足下游制造企業(yè)特定需求、切合行業(yè)及現(xiàn)場應(yīng)用的解決方案，從穩(wěn)定性、可靠性、持續(xù)性等方面滿足制造企業(yè)建設(shè)智能工廠的需要。
據(jù)估計，目前國內(nèi)存在著數(shù)以千計的智能工廠系統(tǒng)集成商，且覆蓋行業(yè)已從傳統(tǒng)的汽車行業(yè)向3C電子、食品、金屬加工、醫(yī)療等行業(yè)延伸。然而，由于智能工廠系統(tǒng)集成的市場準入門檻低、具有“非標”特性，且存在行業(yè)差異性，這就決定了當前智能工廠系統(tǒng)集成尚未走入完全標準化的成熟階段，必然形成小型系統(tǒng)集成商爭相涌入、國內(nèi)智能工廠系統(tǒng)集成商魚龍混雜、水平參差不齊的局面，同時制造企業(yè)如何有效評估智能工廠系統(tǒng)集成解決方案的可行性與合理性也成為亟待破解的難題。
事實上，作為智能工廠集成解決方案的提供者，智能工廠系統(tǒng)集成商給制造企業(yè)帶來的收益與陷阱并存：一方面，智能工廠系統(tǒng)集成商可幫助制造企業(yè)提高生產(chǎn)效率，節(jié)約人力成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量；同時可通過收集數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)進行處理分析，助力制造企業(yè)實現(xiàn)智能化、柔性化生產(chǎn)，持續(xù)改善生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，智能工廠系統(tǒng)集成商在技術(shù)上的局限，方案設(shè)計上的缺陷，以及對方案的風險評估不夠，也可能會給制造企業(yè)帶來潛在的數(shù)字化、自動化與智能化陷阱，導致投入與收益不成正比。
e-works認為，針對當前的智能工廠系統(tǒng)集成及制造企業(yè)現(xiàn)狀，亟需建立起科學客觀的智能工廠系統(tǒng)集成商及智能工廠系統(tǒng)集成解決方案的評價標準，從制造企業(yè)的現(xiàn)狀與實際應(yīng)用需求出發(fā)，保證制造企業(yè)在前期評估過程中能夠系統(tǒng)、全面地把握智能工廠系統(tǒng)集成方案，并合理科學地導入，使智能工廠的建設(shè)與應(yīng)用真正落到實處、發(fā)揮實效。
09
邊緣計算興起
云邊協(xié)同成為趨勢
隨著時代發(fā)展，企業(yè)很多終端設(shè)備都需要具備更快速、近距離的數(shù)據(jù)處理能力。由于云端在數(shù)據(jù)處理中面臨的諸多挑戰(zhàn)，邊緣計算應(yīng)運而生。據(jù)IDC預(yù)測，到2020年，全球?qū)⒂谐^500億的終端和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，其中超過50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進行存儲、處理和分析。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G商用探索等熱潮引領(lǐng)下，邊緣計算在2019年備受產(chǎn)業(yè)關(guān)注，不僅僅是云計算巨頭，包括制造企業(yè)、運營商、產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)以及各種聯(lián)盟，都對邊緣計算傾注了極大的熱情，2019年甚至被認為是“邊緣計算元年”。
雖然在誕生之初，邊緣計算被認為是云計算的“終結(jié)者”。但經(jīng)過時間驗證，云計算和邊緣計算的關(guān)系更加清晰：在企業(yè)應(yīng)用中，云計算擅長整體、非實時的大數(shù)據(jù)處理與分析，能夠在長周期維護、業(yè)務(wù)決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢；邊緣計算更適用局部、實時、短周期數(shù)據(jù)的處理與分析，能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實時智能化決策與執(zhí)行。由于邊緣計算解決了在邊緣端的資源應(yīng)用問題，成為了云計算在未來發(fā)展中的重要支撐，邊緣計算與云計算勢必彼此融合，隨之而來的就是“云邊協(xié)同”。
例如制造企業(yè)在推進智能制造的過程中，更傾向于安裝和連接邊緣智能設(shè)備處理關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)并實時響應(yīng)，而不是通過網(wǎng)絡(luò)將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到云端等待處理。針對預(yù)測性維護，單點故障在工業(yè)級應(yīng)用場景中是絕對不能被接受的，因此除了云端的統(tǒng)一控制外，工業(yè)現(xiàn)場的邊緣節(jié)點必須具備一定的算力，能夠自主判斷并解決問題，及時檢測異常情況，更好的實現(xiàn)監(jiān)控，提升工廠運行效率的同時也能預(yù)防設(shè)備故障問題。制造企業(yè)通過邊緣端將處理后的數(shù)據(jù)上傳到云端進行存儲、管理、態(tài)勢感知；同時，云端也負責對數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控和邊緣設(shè)備使用進行管理。
對于許多制造企業(yè)而言，在應(yīng)用邊緣計算過程中往往會碰到邊緣側(cè)設(shè)備數(shù)量龐大、多樣，缺乏統(tǒng)一的接口規(guī)范、傳輸協(xié)議等現(xiàn)實問題。另一方面，云邊資源的分布式協(xié)同需要依據(jù)用戶需求進行動態(tài)計算，這對于許多IT處理能力薄弱的企業(yè)而言也將是一大技術(shù)挑戰(zhàn)。因此，企業(yè)需要注意云邊協(xié)同的推進方式，不能為了把靠近用戶側(cè)的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)扣上邊緣計算的帽子，而盲目將計算能力邊緣化部署。e-works建議制造企業(yè)從典型的業(yè)務(wù)需求場景出發(fā)，綜合考慮成本因素和實際效果，逐步將部分能力下沉到邊緣側(cè)。
10
5G商用元年
制造業(yè)應(yīng)用場景仍需探索
2019年6月，隨著5G商用牌照的發(fā)放，中國正式進入5G時代。5G產(chǎn)業(yè)也由技術(shù)驗證階段進入到商用化階段。按照此前工信部與運營商制定的5G計劃時間表，中國5G商用牌照發(fā)放時間提前了半年。但業(yè)界專家認為，5G要真正普及應(yīng)用仍然缺乏殺手級應(yīng)用。就像文字傳輸于2G、圖片應(yīng)用于3G、視頻交互于4G，5G要實現(xiàn)快速發(fā)展就必須激活行業(yè)對于高帶寬、低時延和廣連接等特性的應(yīng)用需求。
2019年一個明顯的趨勢是，越來越多的5G廠商開始由傳統(tǒng)的C端市場向B端市場轉(zhuǎn)型，重點開拓基于行業(yè)的5G應(yīng)用需求。尤其是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，制造企業(yè)正面臨解決工業(yè)設(shè)備互通互聯(lián)的基本需求，5G的深化應(yīng)用能很好地支撐這一需求，幫助企業(yè)獲取生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，并進行實時的傳輸和分析，賦予生產(chǎn)過程以柔性化和智能化。
在e-works針對行業(yè)應(yīng)用需求調(diào)查中，制造業(yè)占比要遠高于其它行業(yè)，占比高達37%，特別是數(shù)據(jù)采集、遠程控制、視頻監(jiān)控、產(chǎn)品檢測等應(yīng)用需求比較強烈。對制造業(yè)而言，5G的優(yōu)勢在于可為高度模塊化和柔性的生產(chǎn)系統(tǒng)提供多樣化、高質(zhì)量的通信保障。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)相比，5G在低時延、高密度海量連接、可靠性以及網(wǎng)絡(luò)移動性等方面優(yōu)勢明顯。
因此，當前5G最主要解決的是企業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)布線困難以及成本高的問題，在實時性要求較高的場景中解決4G網(wǎng)絡(luò)帶寬小和時延高的問題，但對于目前普遍關(guān)注的5G與人工智能、邊緣計算、機器視覺等融合應(yīng)用，仍處于探索階段。
5G作為新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對支撐智能制造發(fā)展的重要性不言而喻。今年工信部發(fā)放了四張5G牌照，意味著我國提前進入5G商用階段。但必須認識到，中國5G商用化進程才剛剛開始，大范圍應(yīng)用的條件尚不具備，5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)部署還有待時日。
盡管當前很多廠商已經(jīng)推出了面向不同行業(yè)的5G解決方案，但這些方案仍然致力于解決企業(yè)的無線覆蓋問題，處于比較初期的應(yīng)用階段。未來，隨著5G商用化進程的加快，5G網(wǎng)絡(luò)各種指標能力的不斷提升，以及與人工智能、邊緣計算、大數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，對各行業(yè)應(yīng)用場景的支撐能力也會不斷加強。企業(yè)要推動智能制造轉(zhuǎn)型，必須深化對5G工業(yè)應(yīng)用場景的應(yīng)用探索。
