智能制造“軟硬兼施”之道

陳振華

現在談智能制造升級轉型，許多中國企業已不滿足于買幾個機器人、幾臺自動化設備了，

而是要求一整套數字化的系統解決方案

2013年9月投產以來，西門子成都工廠每年都要接待幾千名的參觀者。在這個樣板數字工廠里，生產線上繁忙依舊，只有少數幾名工人對著數字化看板在操作。一個總共480人的工廠，成果不可小覷：每10秒生產一件產品;缺陷率少于百萬分之十;同一條生產線能混合生產100多種產品……

西門子成都工廠內景

這背后，是從訂單、財務、產品設計到生產、物流和質量管理的全數字化管理，軟件和硬件實現了互聯互通，而整個生產線都運行在同一個數據平臺Teamcenter上。

“通過這個系統平臺，從產品設計，到處理訂單、進行排產，再與底層自動化、生產制造聯動起來了。”西門子（中國）有限公司（以下簡稱西門子）執行副總裁、數字化工廠集團總經理王海濱告訴《瞭望東方周刊》。

而這也是一個簡化版的“硬件+軟件”的智能制造體系的模型。

從自動化到工業4.0再到智能制造，在概念變化的背后，反映了中國制造業本身訴求的轉變。

“現在談智能制造升級轉型，許多中國企業已不滿足于買幾個機器人、幾臺自動化設備了，而是要求一整套數字化的系統解決方案。” 新松機器人自動化股份有限公司（以下簡稱新松）總裁曲道奎告訴《瞭望東方周刊》。

軟件系統是關鍵

有人說，軟件才是先進工業的未來。

這使得一些做設備起家的公司，正在往“硬件設備+軟件系統”這種方向轉型。

曲道奎告訴本刊記者，大約從2013年開始，新松就開始整合自己的倉儲系統、物流系統、智能制造生產線等三部分，通過軟件平臺實現系統化管理。

“只做機器人或者智能設備，這種競爭力變得越來越弱。未來誰能打通產業鏈，誰能提供整體的系統解決方案，才是競爭的關鍵。”曲道奎說。

而北京蘭光創新科技有限公司（以下簡稱蘭光）也正將主營業務由設備物聯網轉向MES系統（制造執行系統）。

“近年來，我們收到了不少客戶的反饋，在執行智能化轉型的過程中，相比于硬件設備來說，他們在生產計劃、生產調度、協同生產等流程管理方面的問題更加突出，所以我們開始投入更多資金和資源進行軟件系統的研發。”蘭光總經理朱鐸先告訴《瞭望東方周刊》。

這種面向車間層的管理信息系統平臺，溝通了上層的計劃管理系統與底層的工業控制系統，提高了生產效率。

“比如青島海爾模具工廠。蘭光系統上線前是靠人工錄入及核對設備情況，從計劃到開工平均準備用時得1小時，而系統上線后實現了程序自動修改、刀具參數自動傳輸、準備工作現場反饋同步展示等功能，準備用時縮短為半小時，機床利用率提高到75%的高水平。”朱鐸先介紹說。

知名跨國公司在這方面更是耕耘已久。

西門子的傳統業務是制造現場的全集成自動化，后來則研發了溝通生產制造部門和產品設計部門的MES系統SIMATIC IT，并且通過收購不同領域的工業軟件公司，拓展數字化企業軟件組合。

王海濱觀察到，智能制造已經不僅是指發生在傳統生產制造環節的自動化，而是探討產品研發流程、企業供應鏈采購流程、質量管理流程乃至排產流程的自動化。

“從研發到制造管理再到生產制造等環節，過去都是割裂的，現在要通過數據的互動聯系起來，融為一體，才能實現進一步自動化，甚至智能化。”王海濱說。

實現這種智能化，在他看來，首先通過工業互聯網，實現產品、設備和工藝流程的數字化呈現，再由企業自身歸納梳理流程背后的邏輯關系，寫成自動化程序，最后把所有數據放在統一的數據平臺上，完成數字工廠的數據互動。

目前，西門子的這套理念已經落地，著名的德國安貝格工廠和其位于中國成都的姊妹工廠，背后運行的就是“硬件+軟件”模式。

2016年4月22日，中國家電品牌海爾在俄羅斯投資興建的冰箱制造基地正式投產運營

“二八”市場

然而，王海濱也觀察到，智能制造的實現并不能一蹴而就。

“我們提供的基礎自動化的部分占據數字化工廠集團業務量的80%，軟件只占了20%。”王海濱告訴本刊記者。

令人欣喜的是，在航空工業、汽車工業、船舶制造等行業，已經看到了這樣的“硬件+軟件”的智能制造體系的輪廓。而這些行業，都屬于離散工業。

“這主要是因為離散工業中產品和制造過程的互動更易進行——系統可以讀取到一個零件的條形碼進而利用信息進行下一步生產安排，因此更易實現工業智能化。”王海濱解釋說。

在朱鐸先看來，離散工業的MES系統，是中國工業軟件走向世界的唯一機會。

“其他的工業軟件發展已經很成熟了，但離散行業信息化起步更晚一些，針對其的MES系統也沒有特別成熟的產品，并且它對行業背景知識的要求很高，中國公司參與的機會更大。”他說。

蘭光在近年內保持了銷售額的高速增長，這也讓朱鐸先感受到工業軟件的春天快到了。他注意到，中國MES軟件公司及產品近兩年“雨后春筍般地冒出來了”，目前市場上最少不下幾十家，他認為MES公司的增速僅次于機器人行業。

“這里面，有做了十多年的公司，也有剛剛殺入行業的新興公司;既有做信息化起家的，也有做自動化跨界的，更有做條碼等硬件的;即便是做工業軟件的，也有各種公司，更有以前與這個行業無關直接跳進來的。”朱鐸先說。

當然，這樣火熱的市場有時也讓人無所適從。比如一些公司一味用低價沖擊市場，但卻根本無法完成項目要求，也破壞了整個行業的名聲。

“現在的問題在于，一方面一些客戶存在著盲目崇拜國外產品的偏見;另一方面工業軟件是高附加價的產品，具有研發周期長、投入大的特點，更需要完善的知識產權保護環境才能促進工業軟件行業的良性發展。”朱鐸先說。

云平臺的想象力

而在智能制造的軟件體系中，云平臺則提供了另一條路徑。

不管是美國通用電氣公司（GE）開發的Predix平臺，還是西門子MindSphere云平臺，巨頭們的眼光都瞄向了工業物聯網云——把機器上的相關數據匯集到云上形成大數據，進而進行數據挖掘、分析和預測，誕生更多價值。

工業云平臺的這一思路，被諸多業內人士看作是智能制造的下一個競爭高地。

“西門子可以做數據挖掘，設備制造商也可以對設備進行分析，使用這個設備的用戶同樣可以從中獲得價值，我們還提供接口給各式各樣App開發者進行數據挖掘，以最大化大數據的價值。”王海濱說。

他舉例說，購物中心的升降梯可能多達上百臺，這會產生大量的數據，業主的電梯運維部門或電梯制造商就可以通過數據分析預測趨勢并預先維護，其成本是遠遠小于它故障后的維修。而一些服務公司也可以根據專業知識降低運維電梯的成本，進而產生新的基于云上大數據的不同業務和商業模式。

而做應用軟件，則是中國公司的特長。

一個事實是，在云平臺應用層面，涌現出越來越多中國公司的身影：機智云、氦氪、司南等創業公司，就提供物聯網云平臺服務，讓智能硬件能被更迅速地開發，幫助企業并發揮物聯網和大數據的真正價值。

機智云創始人黃灼告訴《瞭望東方周刊》，云平臺上集中的物聯網設備數據，除了可以遠程控制外，還可以幫助客戶實現監管、報警、收費等智能決策，為客戶提供從生產到售后的整個全生命周期的運營管理優化。

“我們提供軟件和服務，更多與設備端相連。比如我們的平臺可以服務于商用酒店熱水器供應商，提高節能效率;也可以給一些有設備租賃業務的客戶，幫助他們更好地監管租賃設備的運行情況，確保正常生產服務，并及時收款結算。”黃灼說。

他記得曾經有人說過，軟件正在吃掉整個世界，在他看來，這正在發生：“現在的軟件開發提倡敏捷開發、快速迭代，這與傳統硬件開發講求穩定性、可靠性的思維方式并不一樣，會有更多實現空間。思維的碰撞會激發出更多火花，可以說，我們才剛剛開始。”

國家行動

對于西門子這樣的跨國公司而言，更關心的話題是數字工廠實踐中產生的焦點問題——比如工業通訊標準和信息安全。

“來自不同的領域、不同的環節的數據要打通交互，采用哪種通訊標準？這對企業而言是非常重要的決策之一。此外，企業的數字化數據模型建立后，很大部分的專業知識、工藝流程、圖紙等等都數據化了，那么這個數據的信息安全是非常關鍵的。”王海濱說。

曲道奎也認為信息安全在智能制造中非常重要，但除了產品技術層面的含義，他更看重信息安全的戰略意義。

“這已不僅僅是一個產品和技術的競爭，它直接關系到國家安全。數字化工廠的這種物物相連模式，整體系統解決方案有沒有安全漏洞？在特殊時期能不能安全進行生產？這是非常重要、需要考慮的問題。”曲道奎說。

2016年12月，為貫徹落實《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》和《中國制造2025》，工信部、財政部聯合組織相關單位和專家，公布了《智能制造發展規劃（2016—2020年）》（以下簡稱《規劃》），其中明確提出，要培育40個以上主營業務收入超過10億元、具有較強競爭力的系統解決方案供應商。

《規劃》還提出，要加快標準制（修）訂，在制造業各個領域全面推廣。到2020年，國家智能制造標準體系基本建立，制（修）訂智能制造國家標準200項以上，建設試驗驗證平臺100個以上，公共服務平臺50個以上。

而幾乎在同一時間，智能制造系統解決方案供應商聯盟在京成立，該聯盟由工信部副部長辛國斌擔任指導委員會主任，工信部原裝備工業司司長張相木擔任專家委員會主任，曲道奎任聯盟第一屆輪值主席。新松、華為、百度、中國電信、阿里云、曙光、海爾、長虹等企業都加入了該聯盟。

“聯盟的理事長單位由智能制造系統集成領域不同類型的龍頭企業擔任，理事長單位之間優勢互補、形成合力，將帶動行業發展。下一步，聯盟內部將以產、學、研、用聯合體或產業鏈聯合體等形式開展跨領域、跨行業協作，推動智能制造的發展。”曲道奎說。

他認為，這有助于推動中國本土的系統解決方案供應商的健全發展。相較于國外企業，中國的系統解決方案提供商發展時間短，積累、案例、規模都要小一些，但其優勢在于更加理解客戶、交流也更加容易，且成本也普遍低于國外競爭對手。

“智能制造系統解決方案供應商聯盟的成立，就是要通過聯盟的形式，為中國的解決方案集成商企業提供平臺，提高中國企業服務標準，打造中國智能制造品牌，提升中國企業信譽。”曲道奎說。