近年来,全球主要经济体都在积极寻求构筑未来中长期增长的支点,它们不约而同地将目光聚焦在制造业上,并且各国政府纷纷提出振兴制造业的战略或计划,例如美国先进制造2.0,德国工业4.0以及中国制造2025等。虽然这些工业战略经常被拿来对标,但在罗克韦尔自动化先进技术总监吴大伟(David Vasko)先生看来它们之间仍存在很大的差异,通过他对各种制造特别是美国智能制造标准体系,整体系统架构等层面的解读,相信会为中国制造企业带来很多考量和思索。
罗克韦尔自动化先进技术总监吴大伟David Vasko
智能制造是面向未来的共同愿景
各国工业战略的诸多差异之中有一点明显的共同之处,就是将智能制造视作未来制造业的愿景。在美国,智能制造是先进制造业的重要组成部分,得到了政府及企业各层面的高度重视,美国能源部、商务部国家标准与技术研究院(NIST)和国家科学基金(NSF)均是智能制造重要的支持力量,并且资助、设立了众多研究项目以推动智能制造发展,这其中就包括2006年成立的智能制造领袖联盟(SMLC)。
别看SMLC在当前绚烂夺目的各种概念里显得比较低调,然而它是最早一个由政府、工业界、学术界、研究机构、协会组建的智能制造研发促进机构,即使现在,拥有这样的配置的机构也不过两家。作为智能制造领袖联盟理事会成员,David Vasko认为这样的成员构成优势很明显,“大量来自一线的制造企业,面临着严峻的现实难题,那么他们提供的也自然是更具针对性的解决方案。”不是以技术,而是以结果为导向来提智能制造,这也是SMLC明显的一个特征。
SMLC的重点旨在引导制造业行业如何加强应用和创新。 SMLC提出的智能制造概念、路线图和行动计划反映了美国官方对智能制造的见解以及业界发展的典型路线。加之美国有强大的制造业基础,美国推进智能制造可以立即启动。相比之下,David Vasko认为中国智能制造的情况更具多样性,不同领域,不同地区对于制造业的需求有很大区别。根据德勤和中国机械工业联合会的一份调查指出,中国智能制造尚处于引进智能设备的阶段。“无论是美国还是中国,智能制造都是一个逐步推进的过程。当然,一个完整的架构是推进智能制造的必要前提。”对于中国政府而言,推进智能制造需要优先考虑的事情,可能并不是自动化、信息化等技术问题,而是体系框架问题,这是解决标准规范、解决生态系统的基础。
“自上而下”和“自下而上”并进 标准先行
自2012年8月,美国推出国家级制造业创新计划, 并陆续在不同的工业技术领域成立了14个创新机构。这些创新机构聚焦在3D打印,轻量材料,机器人,先进功能纺织品,生物组织制造,流程集约化实施的快速推进等不同的技术领域。这些机构发现各个领域中的重要问题并提出初步实施建议,之后反馈给政府,接下来政府提供支持,形成了“自上而下”顶层设计,分层推进的系统优化组织和机制。
当然,如果单纯从创新角度出发,那么一定是源自于企业界,产业界“自下而上”的倡议,因为只有最真实地去面对这些问题、解决问题的人,他们才知道什么是最好的方法,该做出什么样的创新实践。David Vasko指出,美国智能制造是“自上而下”和“自下而上”的结合,实际上所有的问题基本都采用这样两种途径。
除了政府统筹总体布局,龙头企业和协会推进,中小企业的积极参与,智能制造还离不开标准架构。可以说,标准是智能制造发展的一个基本组成部分,有了标准,才会有系统的、可重复和高效的生产系统;各种类型和规模的制造企业才能以网状的方式参与其中。
目前,美国智能制造系统现行标准体系横跨制造生命周期的三个主要维度:产品、生产系统和商业,为智能制造推行提供支撑。2017年3月23日,中国国家标准委发布《关于下达〈智能制造对象标识要求〉等国家标准制定计划的通知》, 我国第一批智能制造国家标准正式立项,其中包含2项基础共性标准、4项关键技术标准以及1项重点行业标准。并且到2020年,将建立起较为完善的智能制造标准体系,促进我国智能制造水平大幅提升。
互联企业是智能制造的基石
作为最大的专注于自动化和信息化的公司,罗克韦尔自动化提出的互联企业愿景也是“自上而下”和“自下而上”两种模式的结合,互联企业强调将不同系统联接到一起,在整个工作链当中价值流的互联,包括设计、供应、维护和运营等环节。
David Vasko 认为“要释放不同领域的价值,难点在于IT和OT的融合。“ 在OT运营技术领域,小到操作一台设备,一条生产线,大到运营一家工厂,里面涉及的工艺和环境不尽相同,但是对可靠性,响应时间等要求都非常高,一些响应时间是毫秒级甚至微秒级,很多工况需要7×24小时运行而不能宕机。而对于信息技术领域IT而言,通常是产生交易,对时间要求不高,按秒计算,甚至一小时能完成一个数据传递过程就可以。如何把两种不一样的技术特点融合在一起,这就是互联企业需要解决的一个难题。
作为OT专家,罗克韦尔自动化通过与IT领域领先企业,如思科的合作,找到了一座连接OT与IT的桥梁。另外,发挥培训的重要作用:一方面对于熟悉OT技术知识的从业人员提供IT知识培训,让他们了解如何与IT互联,更好的利用信息技术,另一方面对于IT人员也进行OT培训,这样之前相互独立的部门能更好的了解彼此的工作情况和需求,为彼此的融合做好准备。“技术、标准及培训对于促进IT和OT融合发挥着重要的作用。未来罗克韦尔自动化将进一步加强在IT、OT融合方面的投资,加强生产现场数据处理分析能力,为信息成本的决策提供更多依据。“David Vasko坦言,对于智能制造,现在是个史无前例的时代。在先进制造领域,大家热情高涨,网络安全、移动设备、VR、AR、人工智能、机器学习、云计算等等新技术在这个领域不断渗透并发挥着越来越重要的作用,而抓住此轮机遇的企业,不仅有助于自身可持续发展,对于推进先进制造也是积极的贡献。
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