工業大數據是智能制造基礎

佚名

我國工業正顯現積極信號。國家統計局日前發布的工業企業財務數據顯示，今年1月至10月，我國規模以上工業企業利潤同比增長8.6%，增速比前三季度加快0.2個百分點。其中，10月份利潤增長9.8%，比9月份快2.1個百分點。

從目前發展的情況來看，智能制造和人工智能、云計算、物聯網、傳感器、網絡安全、邊緣計算、大數據等七大產業密切相關。業內人士表示，人工智能和傳感器作為智能制造的核心控制技術，后期發展空間巨大。邊緣計算、云計算、物聯網、大數據等產業將智能制造的數據共享互聯，建立起網絡化的大環境。網絡安全保證工業互聯網的數據安全。

在信息為王的經濟發展時期，數據所到之處必然會觸發全產業鏈的創新與變革。誰利用“大數據”的思維，誰就能贏得主動，贏得先機，占領發展的制高點。大數據就是打開未來通道的最權威與最科學的依據。數據與數據的聚核，所迸發出來的價值或將激活萬億產值。

智能制造將帶動全產業和全領域的傳感器應用和發展，從而成為新經濟增長的巨大動力。同傳統的智能化工廠不同，智慧工廠將實現工程技術、生產制造、生產供應和銷售的全流程智能化；同時，還將帶動智能電網、智能物流、智能建筑、智能移動設備和智能產品領域的快速發展。

基于此，霍尼韋爾大中華區研發副總裁兼首席技術官張大可認為，先進制造業、先進物流交通是今后五年投資的重點，市場規模將會達到2500億美元。據了解，目前我國物聯網產業規模已達到7500億元，在智能交通、車聯網、醫療健康等領域，已形成一批成熟的物聯網運營服務平臺和商業模式。

IIoT推動全球制造業轉型

物聯網（IoT）無疑是近兩年來在科技產業界被討論最多的熱門話題，這個名詞在消費性應用市場或許有大部分仍是天馬行空的想像，以及因為業務模式剛起步、而顯得有些“虛無飄渺”的商機，但是在工業應用領域，物聯網卻有一個更清晰的輪廓與更具實質性的內涵。

市場研究機構MarketsandMarkets預測，所謂的“工業物聯網（Industrial Internet of Things，IIoT）”市場規模到2020年可望達到1510億美元的規模，2015到2020年間的復合平均年成長率（CAGR）為8.03%；而推動該市場的主要因素，包括相關半導體與電子技術的進步、云端運算技術的發展、IPv6標準化以及全球政府的政策推動等。藉由實現工業自動化技術以及智慧工廠概念，IIoT將是推動全球制造業轉型的關鍵。德國提出的“工業4.0”──也就是第四次工業革命──即為其中的大規模策略之一，其他如美國、中國與印度等世界制造業大國，也各自擁有試圖利用智慧科技來提升制造業效率、擴展營收規模與全球影響力的類似舉措。

布署工業物聯網所需的硬件技術其實都已經就緒，關鍵在于將這些硬件結合在一起、搭配適合不同應用之軟件，以實現高效率智慧工廠的整體性解決方案；而由于工業物聯網也包含電網架設、大量資料運算分析與傳輸，相關方案的穩定性、安全性、可靠性也缺一不可。此外，標準化以及一個能讓其他產業鏈參與者共同合作的平臺，會是其永續發展基礎。

在制造業、IT產業與IC產業都具備豐富經驗以及完整產業生態的臺灣，可說擁有搶先掌握全球工業物聯網商機的得天獨厚條件；不過傳統制造業者想轉型智慧工廠，往往會因為不熟悉IT領域技術而不知該從何著手；有意切入工業物聯網領域提供相關服務的IT業者，需要尋找能滿足相關應用需求的最新軟硬體技術與市場趨勢；IC廠商要在工業物聯網市場占據一席之地，則得從平臺化的概念著手，以提供客戶完整的解決方案。

機器人自動化市場越來越大

隨著勞動力成本上漲，工業機器人也迎來了順勢發展的良機。不過以往看到生產車間的機器人大多是獨臂俠，而未來機器人的發展將會根據專業化研發出分工明確的機器人，并且與3D打印、工業VR等充分結合，形成相互協作、共同分享的智能制造新模式。

目前，中國正在進行《 中國制造2025 》，新形勢下工業領域勢必會采取一系列動作。相關研究報告顯示，2015年中國工業機器人市場，其中以六軸多關節機器人為最，占總體銷量的46.2%。預計未來幾年將會維持30%以上的高增長率。當然這離不開現在的傳統工業所處的轉型階段需要智能技術的力量加以推動，由此衍生巨大的需求空間。又加之如今的消費機器人有下行趨勢，有商家紛紛瞄準工業機器人行業，里應外合對手遇“冷”，種種條件都適于其發展。

面對工業機器人四大家族瑞士的Abb、德國的庫卡、日本的發那科和安川電機來說，中國企業若想突出重圍還得靠先進的技術來填補自動化生產線的空缺。尤其是汽車及電子行業。隨著自動化水平不斷提高，機器人的自動化市場也越來越大。

現在所謂的工業機器人實際上是一個Manipulator，就是一個工業機械臂，沒有手，更無關乎智慧。而要想在中國市場占據一席之地，則必須發展心靈手巧的雙臂機器人和多臂機器人。那么怎樣的機器人才算得上心靈手巧？最簡單的就是雙臂機器人，就像人一樣工作，但是作為一個智能機器人來講，可以仿造動物界的多臂多足。包括全工位的雙臂機器人，一個機器人可以做八個工位的工作，是不是有種八爪魚的既視感呢。

換言之，心靈手巧就是智能引擎的代名詞，正如現在比較流行的“工匠精神及“私人定制”，這就不是生產線上輸出的了，而是一個智能中斷和CPS網絡控制器以及云制造平臺綜合的、有智能和柔性動作的機器人，從而實現真正的個性化制造。如此看來，如果所流水線的興起將工業制造推向程序化，提高了效率，那么具有柔性機械手和心靈手巧的手臂的機器人將真正實現智能化制造，這不僅僅助推制造進入“分享經濟”，更是機器人發展歷程的一次重大突破。

大數據驅動智能制造

當前，以信息技術與制造業加速融合為特征的智能制造正風起云涌。但信息化與智能化到底該如何融合？大數據又與制造業有何關聯？

對此，清華大學數據科學研究院執行副院長韓亦瞬在論壇上給出回答：工業大數據是“智能”的來源，是制造業升級的重要驅動力。

韓亦瞬解釋，無論是德國工業4.0，還是美國的工業互聯網，其核心都離不開工業大數據。在美國，離散型制造積累的應用前景是最被看好的，甚至排在政府服務、通訊傳媒領域之上，流程型制造業的潛力也排在銀行業、健康服務之前。

在德國，無人工廠只是表象一部分，德國工廠已經可以做到兩家競爭對手合作研發，甚至車間互換、共享，畫地為牢的圈子、界限被打破，這都離不開大數據的支撐。“大數據是智能化的來源，未來制造企業的運營過程，或者說產品的全生命周期，都將由大數據串聯起來。”韓亦瞬稱。

他以知名工程機械三一重工和私人定制工廠青島紅領為例。前者已經建成了5000多個維度、每天2億條、超過40TB的大數據，可以及時監測每臺機器的運轉受損情況等，提前做好主動服務。單單依靠其國內20萬臺設備，甚至可以成為我國宏觀經濟研判的重要依據。后者則探索了私人定制的C2M、M2B等模式。

北京工業大數據創新中心副主任陳晨也表示，對于工業企業來說，初級的大數據能讓企業進行基礎統計分析，這樣對降本增效、新建業務模型有很大的好處。企業既可以做減法，依靠數據對標，減掉制造環節不必要的成本消耗；也可以做加法，例如拓寬業務渠道。而高級的工業大數據應用，則可以讓企業先知先覺，開始做乘法、除法，比如預先判斷企業的生產運行，以及整合供應鏈等。

工業大數據分析是智能制造的基礎，也是支撐未來制造智能化的重要方向。加強大數據方法論的研究，開發出可以用于制造過程分析的工具和使用軟件，才能真正推動制造技術的進步。