智能制造下的云部署和工业互联

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如今,新能源、智能互联等新技术的快速发展正在彻底改变着汽车内饰的设计以及未来驾驶舱的概念,这无疑将对产业链之间的跨职能协作伙伴关系带来新的挑战。同时,面对多样化的消费需求以及新品生产周期不断缩短的压力,数字化转型正在成为大势所趋。2019年5月30日,汽车座椅与内饰裁剪解决方案专家力克于上海举办一年一度的第4届汽车座椅及内饰年度论坛,聚焦于未来汽车座舱内饰趋势及其影响,并分享力克裁剪房4.0的最新进展。以下为数字化企业网(e-work)总经理胥军在现场的相关发言:

图为:数字化企业网(e-work)总经理 胥军

今天谈到智能智造,依然离不开工业互联网,要谈到工业互联网离不开企业上云,国家在推进这样的专项行动,今天的演讲就企业上云和工业互联角度跟大家做一些交流。主要分三个方面,第一个是行业观察、第二个是应用案例,第三个是推进建议。

行业观察

智能制造到底从哪些方面来讲是智能的?或者是应用在哪些场景下?e—works两年前总结了十大应用场景,这个图在网上流传的非常广泛,已经成为经典。

梳理一下,提供智能产品是提供智能制造的基本目标,但是有人讲,比如说一般的普通汽车不是一个智能产品,但是即使不是智能的产品,也是需要智能的装备、产线、研发、管理、物流供应链以及智能决策,也就是说技术可以用到这些层面,再加上一个就是智能工艺,就是我们的工艺过程怎么智能化的进行分拣。

那么四大应用场景,涉及到四大设计模式的创新,研发模式、生产模式、决策模式、运营模式,四大模式的创新。要实现四大应用场景,就需要一系列的底层的使能技术,什么样的技术是使能技术呢?工业互联网就是使能技术,云也是使能技术,有了这些技术,使它能够怎么怎么样……

那么工业互联网平台和工业云到底是什么关系呢?工业互联网平台就是在传统讲的工业云的基础上,叠加了边缘层,工业云无外乎是SaaS、IaaS、PaaS上面那三层,边缘是今天所讲到的车间底层的那些设备,各种各样的设备,包括关网,数据采集等等,实际上来讲工业云和工业互联网这两个概念有很密切的关系。

什么是工业互联网?工业互联网的概念其实是有争议的。

那么实际来讲,现在对于工业互联网的概念,很多人分不清楚,到底是战略的概念,产业的概念,还是是一个技术的概念,或者是三个都有。现在实际上是三个都有,很多的专家甚至是越传越神,工业互联网可以包治百病,所有跟智能制造相关的,甚至以前的都翻出来,都忽悠到工业互联网里,这个比较夸大,要正确的认识工业互联网,是工业要素的互联网通,不是工业的互联网通。如果要讲是工业互联的网通,等于传统讲的消费互联网和商业互联网,大家知道网上买东西。

但是工业互联网是工业要素互联网,什么要素呢?无外乎是人、业务、流程、数据、主机厂、供应商、渠道商、经销商、客户,当然也包括我们经常提到的CDS、CPS、数字化等等这样一些东西,工业要素,不但要互联,还要能够互通,还要能够互动,包括还要互利,最后实现互能,这个是最关键的。

工业云和工业互联网的概念源起实际上是有渊源的,大家看在1983年的时候,当时提出网络就是计算机,这其实就是云最早的开概念,无外乎是计算资源。到了2006年谷歌还提出了云计算的概念,实际上中间还有1999年美国人提出了物联网的概念。到了2012年,大家记住这个时间点,很关键,2012年,GE提出了工业互联网的概念,当时叫做《互联网突破机器和智慧的边界》,这就清楚的说明了工业互联网的最关键的切入点,机器,包括设备产业车间,智慧是什么?人,也包括人工智能。

所以说GE在写这个白发书里,有一个很关键的亮点,所有的行业如果都能节约1%,降低成本1%,或者是提升成效1%的话,可以再造一个美国经济,当时的美国GDP大约是15万亿,现在是20万亿了,可以再造一个美国经济所有行业。

2014年成立工业互联网联盟,当时埃森哲就提出,工业互联网就是物联网在工业领域的应用,也可以叫做工业物联网IOT。

这几个观念相互关联,接近于等同,但有的专家不要区别无线网首先是物,工业互联网连业务流程、连数据,这个也对,但是大家不要有意识的的,对于企业来讲,不要试图把概念搞非常清楚,关键是知道要应用什么,痛点是什么,这个是很关键的。

后来国家提出了云计算的发展规划,包括中国制造2025,包括工业互联网的发展指导意见,也包括工业互联网行动计划和工作计划,以及企业上云的工作指南,这个是整个国家的工作主线。

进到这里,大家知道GE的平台,当时很多人都说这个要卖掉,后来说是独立发展。很多人认为GE工业互联网的先驱会不会成为先烈?这个去年炒的很火。

但是实际上来讲,我认为要讲工业互联网,不要拿GE说事,因为GE40年的发展历程,充分说明兼并重组就是GE的发展战略,大家知道GE经历了四任CEO,从捷克韦尔奇,到伊梅尔特,到弗兰纳里,到卡普(音译)。那么实际上在韦尔奇的时候,当然也不是他认为,那个时候整个美国都认为,服务化是以后的趋势,那个时候都在向服务化转型。韦尔奇去看了日本的生产,因为丰田的生产很厉害,美国人要干制造业,特别是汽车,干不过日本,所以说向服务化转型,扶持了很多的制造,做什么?做娱乐、广电,包括金融,包括小型家电移动通信全部出售了。

那么到了2008年,捷克韦尔奇已经退休了,这个时候是伊梅尔特接任,金融危机来,突然发现服务业太不靠谱,困难太多。后来开始回归制造业,收购了很多的制造企业,伊梅尔特做的最绝的一招,是要求所有新进的员工,一定要从学编程开始,不管是搞行政还是搞人力资源的,所有的员工要有数字化的基因,那个时候就认为数字化其实对于一个企业来说非常关键,只不过因为一些行业发展背景等原因,当然也是包括引擎太大,一开始走的太顺,所以实际上来讲,工业互联网并意味着命运的波折,会说技术或者是这个产业会出现转变,不太可能,这个就是以后发展的方向。

实际上企业上云和工业互联网是在支撑和引领企业业务模式的变革,支撑是满足现实的需求,引领是指明未来发展的方向。

包括研发模式,现在有些手机是在网络社区里征求大家的意见,快速的推进整个系统迭代更新,包括制造模式,2011年的时候,中国有位学者提出云制造,当时说云制造就是制造领域的云资源,把很多闲置、富余的制造资源,通过网络的形式形成交易,包括比如说服务的模式。

包括运营模式,现在基于移动的应用也已经很多,还有决策模式等等,比如说有效快销品,怎么突破呢?这里涉及到的不仅仅只是简单的算人机流量的问题,关键问题是还要结合很多的因素来考虑,基于云端的AI应用。

所以推进智能智造要实现智能化生产,网络化协同,个性化定制,服务化延伸,包括现在讲的很多的数字化转型。其实云也好,工业互联网也好,最终推动我们企业向数字化转型,有的时候讲智能制造太遥远,但是目前来讲,我觉得最主要的是一个企业要考虑怎么样数字化转型,这涉及到很多的方面,不仅仅是靠手工劳动,靠纸张传递的信息转变成电子信息,关键问题要使整个企业的业务模式从根底开始向数字化去转型,这个对于企业的影响是非常之大的。

从全球发展来讲,应该说公有云也好,私有云也好,整个趋势是增长的,这个增长还是比较明显的,当然由于后面的基数太大,所以增长的比例是有所下降,但是一直是持续增长的,这个是中国的。

那么同全球来讲,美国Gartner认为,实际上全球的公有云市场到2019年,当时的预测,会达到2143亿美元。2020年,整个云服务行业增速将是整体IT服务的三倍,实际上云服务这个市场本身增速是快于传统的IT服务的,再就是1/3以上的组织企业,将云服务视为优先投资,30%以上的供应商,将要从云优先,转向为只打造云服务。也就是说,原来传统的软件应用模式方式都不存在了。现在很多的云应用,实际上是基于公有云的应用,基于公有云是有两种,一种是有客户端,一种是没有客户端,有客户端的都有这种经历,没有客户端的把整个云的应用部署在云端,可以从云端去获取一些最新的版本,最新的标准库,参数库,然后实际上在云端存的也不是一个最终的文档,一个文件,是在数据库里存了很多的数据,所以相对来讲是安全的。

另外,从软件的价格来讲,我们知道软件的价格经历了很多的变化,最开始是单体架构,后来出现了垂直架构,然后前几天比较火的是SOA,还有现在的微服务架构。实际上微服务架构是工业互联网平台以后发展的最主要的应用,微服务架构到底跟传统的架构有什么区别吗?

大家知道SOS在整个架构体系内有一个核心就是ESB比较企业服务总线,用微服务架构,实际上是把相同的业务抽取为主线,再通过ESB交换。

但是问题是什么?因为很多的现金都要从那里交互,交互能力非常大。在工业互联网讲很多的数据要实时,不可能再通过SOS的架构,微服务的架构,就是在整个应用里面,是以功能为组件,每一个功能组件,只实现一个单一的功能目标,是独立测试、独立部署、独立拓展,有点类似于传统讲的生产中心单元,农村生产单元最小是什么?是一个生产队,生产队里面要管好是要记工分,但是这种积极性不搞,后来改革开放变成家庭,整个生产的积极性提高,大家的效率也提高了,当然这只是一个打一个比喻。

也就是说,实际上云所带来的仅仅是软件价格的变化,也包括整个应用模式的变化,大家一定要做好准备迎接这种变化。

讲到云,这个是大家非常担心的问题:安全问题,所有的企业讲到云应用第一个要讲到安全,确实,安全不仅仅是企业自己要考虑,还是服务商要考虑的,所有的设备IP化,原来IPV4,现在IPV6了,足够多的IP,所有的设备都可以在互联网上获得一个IP,都有了自己在互联网上的门牌号码,这里涉及到什么?设备安全、网络安全,应用的安全,控制安全,数据的安全。

为什么?因为现在实际上涉及到信息技术和自动化技术的融合,包括很多的通用功能、专用系统如何等等。现在很多的芯片自动连接蓝牙、WIFI的功能。大家知道,芯片上其实是一个晶体管,而且里面有很多的神经刷电路,这里很容易设置一些赋能。

也包括现在的数控,为什么有的讲国产的军工设备是不能用国外的数控系统?里面有些数控会影响、去篡改机代码,甚至是生产加工。

最近几年以来,有很多的安全事故,比如说伊朗的政务病毒,这个是通过U盘传递病毒的方式,包括去年的台积电,最近的事件里传播的比较多,因为它生产芯片,给华为供货。在去年三处生产线遭到病毒的攻击,连续生产,如果一个生产线突然停摆,对于生产质量的影响是非常之大的。

也就是说,实际上今天在推进企业上云,推进工业互联网应用的时候,很多问题的发生,是多种因素作用的结果。

总结了四个词,推进工业互联网应,一个是软硬兼修,现在有些厂家动不动就说什么软件定义一切,这是不对的,软件不可能定义一切,软件能做软件该做的事情,但是硬件一定要发挥硬件应该发挥的作用,还有虚实融合你的数字系统信息要能客观的反应物理世界的东西,一定是真实的;再就是人机协同,人做人的事,机器做机器的事,再就是安全可控。

应用案例

第二个讲一些应用案例,这个企业大家可能没怎么听说过,这个是中国工业互联网的开端鼻祖,天元科技在石家庄,这个企业非常低调,但是规模做的非常之大,不怎么宣传。它在1999年就开始尝试通过GPS的方式来远程监控这些工程机械设备,由于成本等各种各样的因素没有取得成功,到2003年终于成功,因为技术足够发达。那个时候改变了整个工程机械的销售模式,有了工程机械设备的按揭方式,为什么房地产可以按揭?因为房子就在那里跑不了。而如果工程机械不加GDP是很容易丢失的,根本不知道,但是加上GPS以后就可以监控,比如说非法移机,有些工程机是靠租用的。

现在已经监控了全球28万的工程机械设备,和6万台康明斯的发动机。现在借助于5G,还可以实现无人挖机,右下角的图,其实人可以远程操控。

借助于这样的思路,三一重工在这个地方,又进行了商业模式的拓展,通过挖掘机开机时间来客观的反应全国各个地方的经济建设的活力指数。当然进而可以去分析,每一个客户的画像,这个还不够,进一步对每一个设备进行机器的数字化。

今天的汽车到底买多少钱的保险?大家比较模糊的,对这个没概念的,根据比如说机械件的疲劳程度,根据不太适合的使用习惯,油耗等等,给工程机械设备进行数字画像,到底最终每年应该加多少保费?一目了然,这个很精确。

小松,也是天元科技的客户,工业互联网不仅是制造行业,拓展到了建筑行业,大家知道,原来的建筑行业是粗大笨的活,现在建筑行业可以实现自动化施工,比如说这个图施工,施工之前可以派一个无人机进行远程拍照,到底有多少工作量,然后来进行三维建模,根据这个东西来制定施工计划,我需要什么型号的工程基建,什么功率的需要多少天,持续多长时间,在整个施工过程当中,进行有效的监控,甚至是新手可以根据这个作为指导书,包括整个过程当中进行计划的变更,计划的检查,最后通过无人驾驶的运输车运出去。

除了这个以外,还有今天讲的很多的概念,MES上云,ERP上云,包括研发设计软件上云,MES上云现在争议比较大。这几年出了一本《MES市场研究报告》,里面总结了12个特点,这里有一个案例是协鑫光伏的案例,我们知道中国是全球最大的光伏生产国,生产过程中有3000多个参数有可能影响光伏稳定性,比如说车间温度湿度等,从整个大数据里去监控其中的60个关键参数,分析相关的问题,只对这60个关键参数进行监控,最终是产量提升到500倍,产出生产周期下降50%,良率提升1%,不得了,整个效益增加了1个亿。

那么里头有一个应用叫MES数据准实时上云,其实MES数据需不需要实时上云?这个东西取决于企业自己的情况,特别是汽车行业的企业。理论上来讲,如果是基于公有云的部署,中小型企业,可以实现标准化的部署、应用,当然是有好处的。但是MES车间数据是非常大的,如果说是1分钟以下的级别数据量太大,现在根本支撑不了,如果是1分钟传递一次,要看是生产什么样的零部件企业。

所以现在一般的情况下,基于公有云的,基于私有云的,比如说多工厂的,还有基于混合云的,可能是应用在公有云上,但是数据本身是在私有云里面。因为我们的MES面临很多的问题。

我总结了几个不清:需求不清,边界不清,功能不清,重点不清,应用不清,数据不清。MES本身就是一个非常难的问,如果要实现云化的应用,面对更多的问题。

推进建议

第三个讲一下推进的建议,我觉得企业上云要思考四个问题:企业为什么上云?企业上什么样的云?企业如何上云?企业上云能够取得什么样的成效?这个是我们要思考的四个最基本的问题。首先来讲,现在有很多,e—works做了专题,国内外主要的云平台有269个,当然没有一个个梳理,从里面提炼出了20多个,这里面很多的云平台,按道理来讲,一个词是良莠不齐,有些平台有些用,有些平台是花里胡哨的面子工程。

现在动不动就推百万APP,万级上云,其实里面有很多的问题需要思考,去年国家工业互联网专项松化,跨领域、跨行业,松化本身就是一个争议的问题,比如说航空领域或者是汽车行业的供应链体系能够通过航天领域吗?这个是不太可能的。

企业上云的内容包括哪些方面呢?包括基础要素上云,这个可能很多人应用过,比如说云计算,云存储,云安全等等。包括今天上云,比如说人力资源系统,OA系统,设备上云,整个生产过程以及设备远程运维,还有业务系统的运维,就是前面讲的OA,ERP,MES。

在这里有一个步骤问题,或者说有一个方法问题,比如说从方法论上来讲,首先讲轻重缓急,所谓轻重有些是相对独立、简单、前端的应用可以先上;缓急可能有些是面向客户应用的要先上,供应商的后上,或者是公司管理的后上;还有主次,比如说在上云过程中,首先要考虑好数据备份问题,这个是第一个,如果没考虑数据备份,盲目上云,数据丢了,这种数据丢失的事故去年发生了很多起,包括很多的大型供应商,都出现了这种问题。所以首先要考虑备份问题,再考虑好验证的问题,再考虑生产系统,业务系统等。

什么样的设备需要上云?有强制追诉要求的,这个毫无疑问,比如说高耗能的设备,高价值的设备,新能源的设备,通用动力的设备,以及闲置的生产加工设备,通过云平台进行交易。

那么设备上云面临着很多的问题,第一个,如何在不影响生产的前提下,保证我们产线的改造。特别是对于汽车来讲影响非常大,如果说一旦停产一两个月,可能是几千万上亿的损失。再一个,一个企业里有西门子的设备,有罗克韦尔的设备,如果实现数据的采集和建模,到底要采集哪些数据?

现在很多的传统设备,可能要通过衔接、嵌入式的方式,很难,现在大部分是外加的传感器,很多的工业互联网小公司专门做这个,采集电流、温度、声音、湿度等等,再来做数据的分析。当然,数据的分析,一定是跟工艺相结合,建模,如果不能跟工艺相结合,采集的一大堆的数据看不出来到底有什么问题,一定是跟工艺相结合。

再一个是匹配个性化解决需求的方案,几个方面,第一个是做好上云规划,包括设计、实施、验证和运维。从规划来讲,一定要遵循需求。

所谓需求,比如说整个企业的业务模式、制造模式、商业模式等等都是需求,包括设计阶段要考虑怎么样迁移,在实施阶段关键是要做好硬件的环节,软件的系统,参数的配置,包括在验证阶段,做好功能备份,在运维阶段关键是要保证云系统,根据企业的实时需要进行拓展。

法是什么?最关键的是基本工程,实际上朦胧去讲推进工业互联网,推进企业上云,关键问题是要梳理清楚企业面临的运用,比如说联网工程,我们现在有几十种,衔接可能就有上千种,这个要联网难度非常大。

再就是数据问题,还有计算能力,不仅仅是算力的问题,还有算法的问题,是跟工艺相结合的。当然也包括我们的安全问题。所以要打造四大强基工程,传统设备的数字化数字化改造工程,设备的联网工程,以及生产数据的可视化工程,供应链协作工程。那么这个是当时写的顺口溜,要申请国家智能专项都会有这么一个要求,有一个中央的监控室,叫:大屏亮起来,数据跑步四起来,生产透起来,管理明起来,质量提起来,成本降下来,没有大屏幕,好办法出不来。

当然大屏幕只是终端,关键问题你的数据采集出来,要能通过大屏幕,能够有基本的报表,包括基本决策模式的分析,可视化的呈现出来。

现在有些企业每天早晨开会是怎么开的? 就是带大屏幕前面,看着数据来说话,这个是很直观的。

术是什么?梳理业务的痛点,其实企业的痛点有很多的方面,经常讲企业痛点,大家没有太清楚痛点包括哪些东西,技术的难点,经营的堵点,生产的盲点,就是整个生产车间现在看不见,还有中小企业还是盲的,根本看不见。还有IT和OT的断裂,包括管理的灰点,管理当中有很多说不清楚道不明的,管理没办法发挥作用,抓住信息化自动化建设的重点,匹配企业的特点,能够打通IT和OT之间的断点,能够解决云与端协同难点,突破业务与系统融合的关键点,保证安全的根本点,这个是根据点。那么最终,始终要围绕QCD质量成本和交期的出发点,这个是企业发展的初心,就是要解决质量问题,成本问题,效率问题。

(注:以上所有图片来源于数字化企业网e-work)

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