新鮮出爐，重磅報(bào)道!一年一度的《中國(guó)智能制造十大熱點(diǎn)》正式發(fā)布!
《中國(guó)智能制造十大熱點(diǎn)》
01、數(shù)字孿生概念熱門，應(yīng)用場(chǎng)景尚需突破
2019年以來(lái)，數(shù)字孿生技術(shù)(Digital Twin)已經(jīng)成為我國(guó)智能制造領(lǐng)域的熱點(diǎn)，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(chǎng)景不斷豐富，跨越了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)營(yíng)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(guò)半個(gè)世紀(jì)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(jì)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(chǎng)仿真分析，以及工藝仿真，再到數(shù)字化虛擬樣機(jī)，以及數(shù)字化工廠仿真;工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則針對(duì)重資產(chǎn)設(shè)備、無(wú)人值守的設(shè)備、可移動(dòng)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(chǎng)景，以多種數(shù)據(jù)來(lái)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(tái)進(jìn)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(yùn)而生。
目前，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用還沒(méi)有一個(gè)單一和統(tǒng)一的平臺(tái)來(lái)支撐，而是需要多個(gè)平臺(tái)的協(xié)同配合。按照應(yīng)用層次，數(shù)字孿生分為四級(jí)，分別是描述、診斷、預(yù)測(cè)及決策，其功能依次遞增，實(shí)現(xiàn)從可視化呈現(xiàn)、智能診斷、科學(xué)預(yù)測(cè)到最終的輔助決策。
筆者建議，具有產(chǎn)品全三維設(shè)計(jì)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(shí)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(biāo)，真正在每個(gè)階段創(chuàng)造實(shí)際的價(jià)值，而不是做一些炫酷的面子工程。
02、中國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)壓力巨大，任重道遠(yuǎn)
2019年，我國(guó)工業(yè)軟件業(yè)務(wù)收入保持較快增長(zhǎng)，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(guó)工業(yè)軟件的生存“土壤”與歐美工業(yè)軟件強(qiáng)國(guó)相比還存在較大差距，國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力還存在明顯的“后發(fā)劣勢(shì)”，我國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍任重而道遠(yuǎn)。
我國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍任重而道遠(yuǎn)
對(duì)于擁有工業(yè)門類最全、全球第一制造業(yè)大國(guó)的中國(guó)來(lái)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(méi)有形成國(guó)際公認(rèn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
▲ 工業(yè)應(yīng)用軟件包含的范疇
筆者認(rèn)為工業(yè)軟件可包括三類軟件：支持工業(yè)企業(yè)進(jìn)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(jìn)行業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的各類管理軟件、支持對(duì)設(shè)備和自動(dòng)化產(chǎn)線進(jìn)行管控以及數(shù)據(jù)采集和安全運(yùn)行的工控軟件(產(chǎn)品內(nèi)部運(yùn)行的嵌入式軟件不在本主題討論范圍內(nèi))。
▲ 中國(guó)工業(yè)應(yīng)用軟件市場(chǎng)主流廠商
經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)品種類已經(jīng)比較齊全，覆蓋汽車、工程機(jī)械、航空航天、高科技電子、家電、國(guó)防軍工、石油化工、食品飲料、生物醫(yī)藥等多個(gè)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(guó)工業(yè)軟件業(yè)務(wù)收入保持較快增長(zhǎng)，累計(jì)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。
筆者認(rèn)為，中國(guó)工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段，工業(yè)企業(yè)對(duì)工業(yè)軟件提出了更加迫切的需求，我國(guó)工業(yè)軟件企業(yè)應(yīng)該抓住工業(yè)企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的巨大機(jī)遇，堅(jiān)持開(kāi)放與合作，實(shí)現(xiàn)廣泛國(guó)際合作基礎(chǔ)上的協(xié)同創(chuàng)新與共同發(fā)展。
當(dāng)前，中國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是面對(duì)一個(gè)相對(duì)成熟的存量市場(chǎng)，在此狀況下，我國(guó)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(xì)分行業(yè)、細(xì)分領(lǐng)域打造自己的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品。面對(duì)國(guó)外軟件企業(yè)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)競(jìng)合，集成國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀軟件，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，打造解決方案;面對(duì)國(guó)內(nèi)同行，則應(yīng)當(dāng)改變傳統(tǒng)的低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)，打造自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步，不斷推動(dòng)中國(guó)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(biāo)準(zhǔn)，加速IT與OT融合集成
隨著智能制造戰(zhàn)略的深入，推動(dòng)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)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(dāng)前企業(yè)新的應(yīng)用需求，也加速了IT與OT的融合進(jìn)程。與此同時(shí)，OT廠商和IT廠商也開(kāi)始重視統(tǒng)一架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)工作。
IT與OT融合時(shí)常被作為重要的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，旨在通過(guò)兩者的融合打通運(yùn)營(yíng)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(gè)統(tǒng)一的信息平臺(tái)上，從而幫助企業(yè)提升在運(yùn)營(yíng)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(duì)跨界投入不穩(wěn)定、不確定的風(fēng)險(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，OPC UA在水平方向?qū)⒉煌放频目刂破髟O(shè)備進(jìn)行集成。在垂直方向，TSN則實(shí)現(xiàn)設(shè)備到工廠再到云端的連接，推動(dòng)IT與OT的融合。可以預(yù)見(jiàn)，在主流OT廠商和IT廠商均支持OPC UA和TSN的趨勢(shì)下，IT與OT融合的諸多問(wèn)題開(kāi)始被逐一解決，打通“從計(jì)劃層到執(zhí)行層”的全業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)，實(shí)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(lái)發(fā)展新契機(jī)
在全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程中，技術(shù)的發(fā)展、消費(fèi)文化的變遷以及市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的變化，正加速改變著全球制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)紛紛把增材制造作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新增長(zhǎng)點(diǎn)，我國(guó)也從資金、政策等角度對(duì)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(dòng)計(jì)劃》后，我國(guó)增材制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)迎來(lái)了發(fā)展新契機(jī)。
▲ 圖源：Materialise
從全球市場(chǎng)來(lái)看，增材制造服務(wù)商主要分為三類：
● 一類是以美國(guó)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(guò)研發(fā)與并購(gòu)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(tái)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(duì)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(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)與全球頂級(jí)的增材制造工廠，其經(jīng)過(guò)認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)，全球多家知名汽車公司、航空制造公司以及電子消費(fèi)品公司都是他的客戶;
● 第三類是各行業(yè)巨頭直接進(jìn)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(guó)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(guó)市場(chǎng)來(lái)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(jìng)爭(zhēng)力的骨干企業(yè)，典型代表包括太爾時(shí)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(lái)工廠、云鑄三維、聯(lián)泰科技、敬業(yè)增材、光韻達(dá)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(tuán)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(jí)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(guó)的增材制造成長(zhǎng)空間逐步打開(kāi)，對(duì)整個(gè)增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了積極的推動(dòng)作用。
未來(lái)已來(lái)，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(chǎng)以歐美企業(yè)為主導(dǎo)，中國(guó)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(jì)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(chǎng)的浮躁和沉寂，整個(gè)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(dāng)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(wú)論是產(chǎn)品、質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)還是能耗都可以通過(guò)人工智能和大數(shù)據(jù)分析算法來(lái)進(jìn)行分析。制造業(yè)中不同運(yùn)營(yíng)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(chǎng)景。例如，無(wú)人駕駛、智能產(chǎn)品、表面質(zhì)量檢測(cè)、語(yǔ)音揀貨、生產(chǎn)排產(chǎn)、供應(yīng)鏈優(yōu)化、創(chuàng)成設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)性質(zhì)量分析和預(yù)測(cè)性維護(hù)、客戶需求預(yù)測(cè)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(shí)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(jiǎn)單化、便捷化、人性化和個(gè)性化。以美的集團(tuán)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(guò)廣泛深入的AI與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用，美的集團(tuán)可以精準(zhǔn)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(jué)檢測(cè)設(shè)備使用令產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)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(tuán)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(diǎn)通過(guò)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(lái)，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(guò)專業(yè)知識(shí)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(lái)，實(shí)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(wàn)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(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和監(jiān)控，全程精準(zhǔn)把控生產(chǎn)流程，成本節(jié)省了超過(guò)60%。
筆者認(rèn)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(lái)的變革。要實(shí)現(xiàn)智能化變革，就必須在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、工廠運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品服務(wù)等各個(gè)階段中找到關(guān)鍵的應(yīng)用場(chǎng)景，針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景中面臨的挑戰(zhàn)與問(wèn)題，切合需求來(lái)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(yuǎn)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(jìn)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(dòng)，但是我國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還處于初級(jí)的階段，各界對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)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(rèn)知水平的差異，部分工業(yè)企業(yè)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的新應(yīng)用、新模式缺乏清晰認(rèn)識(shí)，不知道能夠解決哪些問(wèn)題、帶來(lái)哪些商業(yè)價(jià)值。就算了解需求在哪，也沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)幫助他們?cè)谛涡紊膹S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(wèn)題，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被封鎖在各個(gè)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(xiàng)目為定制化系統(tǒng)，需要大量的資金投入、漫長(zhǎng)的實(shí)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(dǎo)下，依托行龍頭企業(yè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系得以在一些領(lǐng)域全面推進(jìn)。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)主要集中在標(biāo)識(shí)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(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)在“廣度”，而不在深度。未來(lái)隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的深入，以及標(biāo)準(zhǔn)體系的“深度”上加力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展
過(guò)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(jì)與物理測(cè)試的驗(yàn)證工具;而今，隨著仿真技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，很多廠商都開(kāi)始著力于將仿真技術(shù)普及化、平民化，進(jìn)而帶來(lái)了更加革命性的變化——仿真驅(qū)動(dòng)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(tuán))、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(yùn)行效率，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
近年來(lái)，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(qiáng)仿真流程自動(dòng)化;加強(qiáng)仿真數(shù)據(jù)和流程管理等。同時(shí)，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(lái)越多的組織提供云計(jì)算服務(wù)，越來(lái)越多的仿真廠商致力于開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)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?cè)O(shè)計(jì)習(xí)慣、優(yōu)化設(shè)計(jì)流程、減少時(shí)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(jī)和電機(jī)制造商Marelli Motori采用ANSYS Discovery Live軟件，實(shí)時(shí)改變產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)或工況得到最佳設(shè)計(jì)，從而大幅縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，并提高了產(chǎn)品的可靠性;全球風(fēng)電整體解決方案提供商金風(fēng)科技通過(guò)使用Altair SimSolid軟件，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)復(fù)雜的直驅(qū)風(fēng)機(jī)主傳動(dòng)系進(jìn)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(jì)效率;全球領(lǐng)先的林業(yè)、公園及園藝護(hù)理戶外動(dòng)力產(chǎn)品生產(chǎn)商富世華集團(tuán)借助MSC Nastran軟件實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的高效優(yōu)化疲勞分析，提升了客戶對(duì)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(tuán)IC.IDO虛擬現(xiàn)實(shí)協(xié)同決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，并確保產(chǎn)品在正確的時(shí)機(jī)發(fā)布與交互。
▲ Marelli Motori工程師基于ANSYS Discovery Live實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)(來(lái)源：ANSYS)
筆者認(rèn)為，創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)，而仿真技術(shù)則是創(chuàng)新的核心。盡管當(dāng)下不少企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品決策時(shí)還是依賴于經(jīng)驗(yàn)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(shì)的推動(dòng)，隨著仿真軟件、硬件和處理速度方面的進(jìn)步，隨著人們對(duì)更智能、更高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的追求，將會(huì)有更多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到仿真是必不可少的創(chuàng)新工具。屆時(shí)，普遍而深入地運(yùn)用仿真技術(shù)將不再是少數(shù)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而會(huì)成為所有企業(yè)的必備技能。
08、智能工廠集成商野蠻生長(zhǎng)，亟需建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
近年來(lái)，國(guó)家為加快制造強(qiáng)國(guó)、加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)、培育若干世界級(jí)先進(jìn)制造業(yè)集群、促進(jìn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)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(jí)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(chǎng)需求，眾多企業(yè)也積極推進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
在國(guó)家的戰(zhàn)略與政策推動(dòng)以及企業(yè)轉(zhuǎn)型拉動(dòng)的急切需求下，以工業(yè)數(shù)字化、自動(dòng)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(zhǎng)。然而，智能工廠系統(tǒng)集成商及其解決方案的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的缺失，已成為當(dāng)前國(guó)家和制造企業(yè)支持與建設(shè)智能工廠、推進(jìn)智能制造的重大阻礙。
智能工廠 圖
智能工廠系統(tǒng)集成商主要針對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營(yíng)管理、精準(zhǔn)服務(wù)和物流調(diào)度等各場(chǎng)景的應(yīng)用需求，為制造企業(yè)提供智能工廠的項(xiàng)目規(guī)劃與咨詢、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施、集成安裝與調(diào)試以及培訓(xùn)支持與運(yùn)維管理等系統(tǒng)服務(wù)，將各類來(lái)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(chǎng)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(jì)，目前國(guó)內(nèi)存在著數(shù)以千計(jì)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(chǎng)準(zhǔn)入門檻低、具有“非標(biāo)”特性，且存在行業(yè)差異性，這就決定了當(dāng)前智能工廠系統(tǒng)集成尚未走入完全標(biāo)準(zhǔn)化的成熟階段，必然形成小型系統(tǒng)集成商爭(zhēng)相涌入、國(guó)內(nèi)智能工廠系統(tǒng)集成商魚(yú)龍混雜、水平參差不齊的局面，同時(shí)制造企業(yè)如何有效評(píng)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(shí)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(lái)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(shí)可通過(guò)收集數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，助力制造企業(yè)實(shí)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(jì)上的缺陷，以及對(duì)方案的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不夠，也可能會(huì)給制造企業(yè)帶來(lái)潛在的數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化陷阱，導(dǎo)致投入與收益不成正比。
筆者認(rèn)為，針對(duì)當(dāng)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(xué)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從制造企業(yè)的現(xiàn)狀與實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，保證制造企業(yè)在前期評(píng)估過(guò)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(xué)地導(dǎo)入，使智能工廠的建設(shè)與應(yīng)用真正落到實(shí)處、發(fā)揮實(shí)效。
09、邊緣計(jì)算興起，云邊協(xié)同成為趨勢(shì)
隨著時(shí)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(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2020年，全球?qū)⒂谐^(guò)500億的終端和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，其中超過(guò)50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行存儲(chǔ)、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(jì)算在2019年備受產(chǎn)業(yè)關(guān)注，不僅僅是云計(jì)算巨頭，包括制造企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商、產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)以及各種聯(lián)盟，都對(duì)邊緣計(jì)算傾注了極大的熱情，2019年甚至被認(rèn)為是“邊緣計(jì)算元年”。
雖然在誕生之初，邊緣計(jì)算被認(rèn)為是云計(jì)算的“終結(jié)者”。但經(jīng)過(guò)時(shí)間驗(yàn)證，云計(jì)算和邊緣計(jì)算的關(guān)系更加清晰：在企業(yè)應(yīng)用中，云計(jì)算擅長(zhǎng)整體、非實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)處理與分析，能夠在長(zhǎng)周期維護(hù)、業(yè)務(wù)決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì);邊緣計(jì)算更適用局部、實(shí)時(shí)、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(shí)時(shí)智能化決策與執(zhí)行。由于邊緣計(jì)算解決了在邊緣端的資源應(yīng)用問(wèn)題，成為了云計(jì)算在未來(lái)發(fā)展中的重要支撐，邊緣計(jì)算與云計(jì)算勢(shì)必彼此融合，隨之而來(lái)的就是“云邊協(xié)同”。
例如制造企業(yè)在推進(jìn)智能制造的過(guò)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(shí)時(shí)響應(yīng)，而不是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到云端等待處理。針對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)，單點(diǎn)故障在工業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景中是絕對(duì)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(chǎng)的邊緣節(jié)點(diǎn)必須具備一定的算力，能夠自主判斷并解決問(wèn)題，及時(shí)檢測(cè)異常情況，更好的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，提升工廠運(yùn)行效率的同時(shí)也能預(yù)防設(shè)備故障問(wèn)題。制造企業(yè)通過(guò)邊緣端將處理后的數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、態(tài)勢(shì)感知;同時(shí)，云端也負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控和邊緣設(shè)備使用進(jìn)行管理。
對(duì)于許多制造企業(yè)而言，在應(yīng)用邊緣計(jì)算過(guò)程中往往會(huì)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(shí)問(wèn)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(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算，這對(duì)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(jìn)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(jì)算的帽子，而盲目將計(jì)算能力邊緣化部署。筆者建議制造企業(yè)從典型的業(yè)務(wù)需求場(chǎng)景出發(fā)，綜合考慮成本因素和實(shí)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(chǎng)景仍需探索
2019年6月，隨著5G商用牌照的發(fā)放，中國(guó)正式進(jìn)入5G時(shí)代。5G產(chǎn)業(yè)也由技術(shù)驗(yàn)證階段進(jìn)入到商用化階段。按照此前工信部與運(yùn)營(yíng)商制定的5G計(jì)劃時(shí)間表，中國(guó)5G商用牌照發(fā)放時(shí)間提前了半年。但業(yè)界專家認(rèn)為，5G要真正普及應(yīng)用仍然缺乏殺手級(jí)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(shí)現(xiàn)快速發(fā)展就必須激活行業(yè)對(duì)于高帶寬、低時(shí)延和廣連接等特性的應(yīng)用需求。
5G在商業(yè)中應(yīng)用
2019年一個(gè)明顯的趨勢(shì)是，越來(lái)越多的5G廠商開(kāi)始由傳統(tǒng)的C端市場(chǎng)向B端市場(chǎng)轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)開(kāi)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(guò)程中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸和分析，賦予生產(chǎn)過(guò)程以柔性化和智能化。
在筆者針對(duì)行業(yè)應(yīng)用需求調(diào)查中，制造業(yè)占比要遠(yuǎn)高于其它行業(yè)，占比高達(dá)37%，特別是數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、視頻監(jiān)控、產(chǎn)品檢測(cè)等應(yīng)用需求比較強(qiáng)烈。對(duì)制造業(yè)而言，5G的優(yōu)勢(shì)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比，5G在低時(shí)延、高密度海量連接、可靠性以及網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性等方面優(yōu)勢(shì)明顯。
因此，當(dāng)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(wèn)題，在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)景中解決4G網(wǎng)絡(luò)帶寬小和時(shí)延高的問(wèn)題，但對(duì)于目前普遍關(guān)注的5G與人工智能、邊緣計(jì)算、機(jī)器視覺(jué)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(duì)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(guó)提前進(jìn)入5G商用階段。但必須認(rèn)識(shí)到，中國(guó)5G商用化進(jìn)程才剛剛開(kāi)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(shí)日。
盡管當(dāng)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(wú)線覆蓋問(wèn)題，處于比較初期的應(yīng)用階段。未來(lái)，隨著5G商用化進(jìn)程的加快，5G網(wǎng)絡(luò)各種指標(biāo)能力的不斷提升，以及與人工智能、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，對(duì)各行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的支撐能力也會(huì)不斷加強(qiáng)。企業(yè)要推動(dòng)智能制造轉(zhuǎn)型，必須深化對(duì)5G工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的應(yīng)用探索。
（轉(zhuǎn)載）
