智能工廠初露曙光

特拉維斯·赫斯曼/文+沈建苗/編譯

在未來工廠，每個生產環節清晰可見、高度透明：信息和生產組成了一個密切相關的網絡。整個車間悄然高效地運轉，智能機器不僅彼此協作，還與遍布全球的員工、顧客和客戶以及智能分析動態系統進行協作，它們分布在整條供應鏈的各個環節。

未來的工廠即智能工廠就是代表高效率的樂園：次品、停機、浪費和等待這些問題統統不復存在。工廠經理和CIO們齊心協力，確保數據和生產、IT和制造無縫結合起來，每個機器的每次轉動、每個刀具的每次切割以及全球交付鏈上每個部件的每次運輸，都一覽無遺。

那種未來工廠絕對代表了技術和制造領域發展的最高峰，完美地整合了高科技工具和高科技員工，這與制造業在過去幾個世紀漆黑一團的形象形成了鮮明對照。

雖然這個夢想很奇異，但實際上，它比你我想象的更接近現實。

西門子電子車間

位于德國安貝格的西門子電子車間就是直接源于這個夢想的工廠。這個一塵不染的高科技車間占地10.8萬平方英尺，堪稱高效的數字奇跡，因為智能機器負責協調該公司的Simatic控制設備的生產和全球分銷—這個接單生產的定制流程涉及每年5萬余種產品的逾16億個部件：為了制造這家工廠的950種產品，西門子向全球250家供應商采購約1萬種原材料。

這個生產流程勢必伴隨不計其數的變化因素和錯綜復雜的供應鏈，遠遠超出了傳統工廠的能力范圍。就比如組織原材料流程、為諸流程確定各自順序，或者甚至僅僅合理調度其1100名員工，以滿足不斷變化的工作的需要，這是任何一項技術或任何一種工具所無能為力的。

不過據加特納行業研究公司（Gartner Industry Research）早在2010年對該工廠開展的調查顯示，安貝格工廠中每100萬件產品中次品只有大約15件，龐大生產線的可靠性達到99%，追溯性更是高達100%。

西門子實現這個生產奇跡的關鍵，以及推而廣之讓未來的所有智能工廠順暢運轉的秘訣，就是建立起一個緊密結合的技術網絡，這些技術相互整合，共同組成一個更智能、更高效的整體。

智能整合的技術

西門子工業部門北美區首席執行官赫爾穆特·路德維希（Helmuth Ludwig）說：“未來的智能制造現已呈現在眼前。”

“以前，工業價值鏈的幾個部分（包括產品設計、生產規劃、生產工程、生產執行和服務）都是單獨實施的。而如今，新技術把這些獨立的部分整合起來，令人興奮。”路德維希表示，安貝格車間能大獲成功，關鍵在于有機整合了三種關鍵性的制造技術：產品生命周期管理（PLM）、制造執行系統（MES）以及工業自動化。

“無論你生產的是現代商用飛機、節油型汽車，還是高性能高爾夫球桿，PLM、MES以及工業自動化所使用的技術都在幫助制造廠商通過提高生產力、盡量降低風險，以實現總收入的增長。”路德維希解釋說：“通過充分利用這些系統，成功的企業得以關注一些重要方面，比如縮短創新周期，提高運營透明度，通過跨部門共享知識來提高員工個人生產力，并且通過為動態環境提高可預測性，盡量降低風險。”

西門子工業部門自動化部門總裁拉賈·巴特拉（Raj Batra）特別指出，制造業的未來在于，從這些技術當中找到最佳結合點，并學會將它們作為一個完整系統運用起來。“真正的問題在于，確定這三項技術之間的所有結合點，那樣就能獲得這個整合系統的整體優勢。而這推動著制造效率得到大幅提升。”

但他也表示，要做到這一點，需要制造廠商把手頭的所有高科技工具匯合起來，這本身是另一個難題。

物聯網

巴特拉說：“如今大量的信息嵌入在諸多設備里面。我所說的設備是指現場設備、電機啟動器、接觸器以及繼電器。問題在于，能不能獲取這些信息，能不能進一步提高利用這些信息的效率，以便現在能實時獲取之前無法獲取的診斷數據、合同工健康狀況或繼電器運行狀況等方面的信息？”

這個問題的答案就在于物聯網—在過去十年，這個結構松散的技術網絡已慢慢滲透到我們的生活和工作中，用Zebra科技公司首席執行官安德斯·古斯塔夫森（Anders Gustafsson）的話說，“互聯設備呈現爆炸式增長”。

古斯塔夫森表示，物聯網“基本上給了所有這些資產（實際物件）一種數字聲音或虛擬聲音。這種數字聲音讓它們能夠對外傳達關于自己的一些信息。這些信息表明了它們是什么物件、它們在哪里、它們的狀況和溫度等信息。”

他表示，如果使用得當，這些互聯設備在物理世界與數字世界之間形成了一個會合點，讓軟件應用（比如西門子的路德維希和巴特拉所說的網絡）能夠充分利用通常隱藏在歷史記錄或數據庫中，或者完全消失于數字空間的所有信息。它們讓系統能夠針對現實世界的事物做出更智能、更及時的決定。

路德維希說：“正是這種著眼于未來的創新和合作，推動著如今先進制造業的發展。這完全是業界的一場根本性轉變（paradigm shift）：實際的制造世界與虛擬的數字制造世界相互交匯，讓企業能夠借助數字化手段，規劃和預測產品的整個生命周期和生產設施。”

在安貝格車間，數字世界與現實世界的這種交融讓產品和生產成為數字化制造流程的核心部分。正如加特納報告中所描述的，“車間里面，觸摸屏人機界面（HMI）讓用戶可以向下鉆取數據，了解各方面信息，從一段時間的業績趨勢到每條產品線，甚至每一個零部件。這樣一來，不僅可以密切跟蹤業績，還可以對400多個數據自動采集點進行深入的根本原因分析。”

古斯塔夫森表示，這正是物聯網的真正價值所在。“這一切歸結為數字聲音—通過為資產提供一種數字虛擬聲音，向數字世界傳達關于資產自身的信息，讓用戶能夠采取更明智、更及時的決策，從而獲得極強的洞察力，以深入了解生產運營和供應鏈。”

不過想廣泛地利用這個價值，以便智能工廠在數字世界真正促進生產，并且把創新技術整合起來，讓那些新的數字聲音可以提高生產效率，就需要一種足夠智能、足夠穩健的平臺承擔這一重任。

這時候，工業互聯網應運而生。

工業互聯網

因最近的一篇重磅報告《工業互聯網：打破智慧與機器的邊界》，通用電氣公司發覺自己成了智能工廠討論的焦點。

報告解釋，構筑工業互聯網的高度互聯的工業運營網絡“結合了兩大顛覆性革命的最新成果，一方面是源自工業革命的無數機器、設施、車隊和網絡，另一方面是互聯網革命帶來的計算、信息和通信系統等方面最近取得的迅猛進展。

結果是帶來了第三波工業革命，由此“打開了一片新天地，得以提升生產力、減少低效和浪費，并且改善員工的工作體驗”，這有望為全球經濟帶來10萬億美元到15萬億美元的產值。”

通用電氣首席經濟學家、這份報告的合著者馬可·安農齊亞塔（Marco Annunziata）說：“哪怕生產力稍微得到提高，也有望在員工層面和企業層面帶來顯著成效。”

報告補充道：“只有三個主要的數字元素（智能設備、智能系統和智能自動化）與物理機器、設施、車隊和網絡完全融合起來，才能感受到工業互聯網的真正威力。到時候，生產力提升、成本下降以及浪費減少等好處會普遍出現在整個工業經濟。”

在去年11月于舊金山召開的報告發布會上，通用電氣首席執行官杰夫·伊梅爾特（Jeff Immelt）向工業界介紹了通用電氣在工業物聯網帶來的未來制造業所扮演的新角色。

他指著臺上立在身邊的碩大噴氣發動機對觀眾說：“現在仍是注重生產力的時代。所有工業企業（不僅僅是通用電氣）不再僅僅圍著大型設備而轉。我們都會竭力處理好與產品相關的分析工具、數據和軟件。”

他補充說：“這一幕就出現在今天，而不是未來遙不可及的夢想。工業在闊步前行。”

在通用電氣智能平臺部門的制造軟件總經理唐·布希克（Don Busiek）看來，伊梅爾特的演講和報告本身預示制造新時代已來臨。“如今制造業已出現了巨大轉變。由于出現新技術、更智能的資產和更智能的設備，今天的先進工廠實際上已儼然變成了促進信息在整個企業順暢流動的數據中心。”他解釋道：“以前，如果你看一下制造業軟件，會發現它們是孤立的系統；這些系統無法彼此聯系；它們無法溝通，無法聯絡，所以工廠經理無法將本工廠的業績與另一家工廠作一番比較。”

他繼續說，工業互聯網出現后，工廠突然之間能夠把多家工廠的所有數據聯系起來，甚至可以在手持設備上通過互聯網查看這些數據，最終能夠了解和比較企業下面諸工廠的業績，并且了解和比較不同生產線上的設備工作性能。

“在我看來，這就是未來的方向，即這樣一種互聯世界概念：所有設備都在匯總數據，而你只管分析數據。數據經過分析后，可以根據使用者的角色，會在合適的時間提供給合適的使用者。”

“那就是未來的智能工廠。” 布希克說。