工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)下演變的智能工廠解決方案

　　工業(yè)是國家財(cái)政收入的主要源泉，決定著國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的速度、規(guī)模和水平，在世界各國國民經(jīng)濟(jì)中起著主導(dǎo)作用。物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過多年的醞釀與發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)融合階段。對于產(chǎn)業(yè)融合，業(yè)界不約而同地看好工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

　　根據(jù)《2017年工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書》的定義，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet of Things, IIoT)是通過工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，實(shí)現(xiàn)制造原料的靈活配合、制造過程的按需執(zhí)行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應(yīng)，達(dá)到資源的高效利用，從而構(gòu)建服務(wù)驅(qū)動(dòng)型的新工業(yè)生態(tài)體系。

　　物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用豐富，包括設(shè)備制造、石化、金屬冶煉及加工、食品飲料、服裝等。但其主要應(yīng)用方面集中在制造業(yè)供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)備監(jiān)控管理、環(huán)保監(jiān)測及能源管理等方面。

　　企業(yè)之間的競爭逐步演變成生態(tài)的競爭，越來越多的工業(yè)技術(shù)設(shè)備將依靠互聯(lián)互通提升效率，只有跨界融合才能激發(fā)創(chuàng)新活力，積極迎接新工業(yè)的挑戰(zhàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引進(jìn)需求將與日俱增。

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展拐點(diǎn)

　　政策利好

　　美國于2013年出臺(tái)《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計(jì)》。2014年， AT&T、 Cisco、 GE、 IBM、 Intel 聯(lián)合成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，推動(dòng)美國工業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。日本制定了《2030年新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)展望》，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為重點(diǎn)進(jìn)一步探索工業(yè)新模式。我國對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的政策支持力度不斷提升。2016年頒布《物聯(lián)網(wǎng) "十三五"規(guī)劃》，則明確了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)‚十三五的發(fā)展目標(biāo)。2017年十九大報(bào)告中提到‚推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深融合，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用在政策支持下已迎來蓬勃發(fā)展時(shí)期。

　　發(fā)展阻礙減弱

　　成本降低+技術(shù)成熟+安全保障：在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的發(fā)展正持續(xù)加速，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、工業(yè)大數(shù)據(jù)的技術(shù)成熟，通過技術(shù)手段分析和預(yù)測設(shè)備故障成為可能，安全保障也會(huì)提升。

　　工業(yè)發(fā)展的安全保障

　　經(jīng)濟(jì)增長減速時(shí)代，開源不如節(jié)流，工廠成本主要發(fā)生在人、機(jī)器、原材料上。備件、人工、能源、折舊等工廠自己無法高效管理的業(yè)務(wù)，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)服務(wù)形式打破和重構(gòu)，提高效率并保障了安全，形成萬億級別的工業(yè)服務(wù)市場。

　　自動(dòng)化與控制為主導(dǎo)的智能工廠正在發(fā)展

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈包括設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、平臺(tái)供應(yīng)商等。第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0)的興起以及數(shù)字世界和物理世界的融合——包括信息技術(shù)和運(yùn)營技術(shù)——正使供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型加快步伐。

　　霍尼韋爾總經(jīng)理涂贇認(rèn)為：構(gòu)建智能工廠，需要結(jié)合數(shù)據(jù)分析，推動(dòng)生產(chǎn)流程自動(dòng)化，形成全面的客戶訂單拉動(dòng)協(xié)作型生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型，制造企業(yè)需具備多方面的能力：推動(dòng)企業(yè)運(yùn)作的眾多運(yùn)營系統(tǒng)間橫向整合的能力;互聯(lián)制造系統(tǒng)間垂直整合的能力;以及整個(gè)價(jià)值鏈端到端、全面整合的能力。

　　采用并實(shí)施智能工廠解決方案看起來十分復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。然而，在技術(shù)領(lǐng)域迅猛發(fā)展和未來趨勢快速演變的環(huán)境下，制造企業(yè)要想保持市場競爭力或顛覆市場競爭格局，向彈性更強(qiáng)、適應(yīng)性更強(qiáng)的生產(chǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變幾乎勢在必行。制造企業(yè)須從大處著眼，充分考慮各種可能，從小處著手進(jìn)行流程方式的可控調(diào)整，并迅速推廣擴(kuò)大運(yùn)營，逐步達(dá)成智能工廠的建設(shè)愿景，實(shí)現(xiàn)效益提升。

　　建設(shè)智能工廠需考慮的四方面

　　數(shù)據(jù)與算法

　　要實(shí)現(xiàn)智能工廠的有效運(yùn)作，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆绞匠掷m(xù)創(chuàng)建和收集數(shù)據(jù)流，管理和儲(chǔ)存產(chǎn)生的大量信息，并通過多種較為復(fù)雜的方式分析數(shù)據(jù)，且基于數(shù)據(jù)采取相應(yīng)行動(dòng)。智能工廠內(nèi)部數(shù)據(jù)可以多種形式存在，且用途廣泛，例如與環(huán)境狀況相關(guān)的離散信息，包括濕度、溫度或污染物。

　　要建立更加成熟的智能工廠，所收集的數(shù)據(jù)集可能會(huì)隨著時(shí)間的推移涉及越來越多的流程。例如，如果要對某一次實(shí)踐結(jié)果加以利用，就需要收集和分析一組數(shù)據(jù)集。而如果要對更多的實(shí)踐結(jié)果加以利用或從某一次實(shí)踐操作上升至整個(gè)行業(yè)，就需要收集和分析更多不同的數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)類型(結(jié)構(gòu)化相對非結(jié)構(gòu)化)，還需考慮數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)，以及數(shù)據(jù)管理能力。

　　數(shù)據(jù)也代表數(shù)字孿生，這是高度成熟的智能工廠結(jié)構(gòu)具備的特征。數(shù)字孿生通過數(shù)字化形式， 以較高的水平呈現(xiàn)某對象或流程過去及當(dāng)前的行為。數(shù)字孿生需針對生產(chǎn)、環(huán)境和產(chǎn)品情況持續(xù)開展實(shí)際的數(shù)據(jù)測量。基于強(qiáng)大的處理能力，數(shù)字孿生可從產(chǎn)品或系統(tǒng)情況中獲取重要信息，反映現(xiàn)實(shí)世界中設(shè)計(jì)與流程的變化。

　　技術(shù)

　　智能工廠的有效運(yùn)作有賴于各類資產(chǎn)的相互關(guān)聯(lián)和中央控制系統(tǒng)的集中控制。工廠資產(chǎn)即工廠設(shè)備，如原料處理系統(tǒng)、工具、泵、閥門等。制造執(zhí)行系統(tǒng)或數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)堆棧均屬中央控制系統(tǒng)。數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)堆棧是一個(gè)多層次集成樞紐，是全面獲取智能工廠和廣泛的數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的唯一入口。該系統(tǒng)通過收集和綜合信息，為決策制定提供支持。

　　但各企業(yè)也需考慮其他技術(shù)，包括交易和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)以及分析平臺(tái)，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)考慮邊緣加工和云存儲(chǔ)等需求。這就需要企業(yè)運(yùn)用工業(yè)4.0時(shí)代所特有的各類數(shù)字化和物理技術(shù)——包括分析技術(shù)、增材制造、機(jī)器人技術(shù)、高性能計(jì)算、人工智能、認(rèn)知技術(shù)、高級材料以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)——將不同資產(chǎn)和設(shè)備關(guān)聯(lián)起來，對數(shù)據(jù)加以處理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營活動(dòng)的數(shù)字化。

　　流程與管理

　　智能工廠最重要的特征之一是其自優(yōu)化、自適應(yīng)以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化的能力。該特征能夠從根本上改變傳統(tǒng)流程和管理模式。自主系統(tǒng)能夠在沒有人工參與的情況下制定并實(shí)施許多決策，并在諸多情況下將制定決策的責(zé)任從人工轉(zhuǎn)移到了機(jī)器，或者說僅由少數(shù)人制定決策。

　　此外，智能工廠的互聯(lián)范圍也將有可能擴(kuò)展到工廠以外，工廠與供應(yīng)商、客戶以及其他工廠的關(guān)聯(lián)度將進(jìn)一步增強(qiáng)。該等類型的協(xié)作也可能會(huì)引發(fā)新的流程和管理模式問題。隨著對工廠更加深入和全面的了解，以及生產(chǎn)和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，制造企業(yè)也可能面臨各種不同的新問題。企業(yè)可能需要考慮和重新設(shè)計(jì)決策制定流程，以適應(yīng)新的轉(zhuǎn)變。

　　人員

　　智能工廠并不一定都會(huì)成為“黑燈工廠”，人員仍將是工廠運(yùn)營的關(guān)鍵。但智能工廠可能會(huì)在運(yùn)營以及信息技術(shù)/運(yùn)營技術(shù)組織架構(gòu)方面發(fā)生重大變化，導(dǎo)致人員職位出現(xiàn)變動(dòng)，從而適應(yīng)新的流程和功能。正如前文所說，一些職位由于可能被機(jī)器人(物理和邏輯)、流程自動(dòng)化以及人工智能取代，因此已沒有存在的必要。而其他一些職位的功能可能會(huì)因虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及數(shù)據(jù)可視化等新技術(shù)的加持而得以增強(qiáng)。

　　人員和流程管理變革離不開靈活、適當(dāng)?shù)淖兏锕芾矸桨?。組織變革管理將對采用智能工廠解決方案發(fā)揮重要作用。員工能夠保持積極的工作狀態(tài)，相信自己能夠通過所在職位創(chuàng)造更大價(jià)值;工廠能夠采取創(chuàng)新的招聘方式，并且重視跨部門職位，這都是打造成功智能工廠的必備條件。

　　最后

　　在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)下，同樣的能耗和時(shí)長，機(jī)器可以完成的工作會(huì)更加豐富，效率也會(huì)得到極大提升。智能工廠還遠(yuǎn)未達(dá)到“終極形態(tài)”，而是一個(gè)不斷演變的解決方案——一個(gè)不斷挖掘靈活性、互聯(lián)性和透明度等眾多特性的解決方案。

　　在探索發(fā)展之路中，我們需要回到發(fā)展的本源，不斷滿足新的追求。建立新生態(tài)，讓現(xiàn)有生態(tài)圈能夠互相依存互相制約，實(shí)現(xiàn)最有效的利用。