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工业八大集成趋势(下)- 2016汉诺威博览会技术深度解读_8

2019-06-13 14:08编辑:admin人气:


  工业集成,成为2016年汉诺威的主调。两大官方主题皆为此而来,一个是集成工业-发现之旅(Integrated Industry Discover solutions),一个是集成能源-未来能源系统(Integrated Energy-The Energy system of the future)。在工业和能源领域,数字化进程使得各种机构和各种技术加速融合与集成。集成什么?融合何在?在现场,笔者跟踪了八大集成趋势。本文为下篇。趋势五:认知技术与工业的集成认知技术的触角已经伸向工业界,智能决策崭露头角。

  美国是本次汉诺威博览会的主宾国,破天荒地许多美国公司纷纷跑到德国场地,秀出自己的武器库。在这其中,运用大数据和认知技术来帮助工业企业作出决策,便是一枚重磅炸弹。微软公司展台,一台巨大的飞机发动机赫然入目。喧宾夺主的硬装备!难道微软开始造发动机了吗?

  图1 微软公司展台上的飞机发动机软件试图定义硬件!这台大家伙是业内鼎鼎有名的罗-罗航空发动机Trent XWB,用于空中客车的A350 XWB系列大飞机。为了能够基于大数据进行智能决策,罗-罗在每台这样的发送机上都安装了传感器,并实时将数据传到微软公司的软件平台,用于进一步的数据分析。

  图2 微软为罗-罗发动机打造的决策平台现场工作人员告诉笔者:这个软件平台能随时掌握每台飞机的多方面数据,并且凭借大数据和认知技术,可以得出许多非常有价值的重要信息。

  图3 微软平台智能分析

  马航飞机的意外失踪,时间会证明,这对于发动机的数据采集与分析,是一个分水岭事件。发动机的数据,从此与所有人都有关。

  说到认知技术,当然不能忽略了IBM公司。只是这一次博览会上,IBM不再耍酷了,而是越来越走亲民形象了,诠释其认知技术的最新进展,包括Watson产品的多种应用。

  是啊,沃森真的要变成全能的达芬奇了。这次它要写毛笔字。

  

  图4 IBM的认知技术用于写毛笔字

  这台写书法的机器人是由IBM和富士康联合研制的。据现场观察,它写的毛笔字还不错,至少比笔者的要好一些(哎呀,下次碰到机器人,心怯的地方越来越多了)。

  根据工作人员介绍,这一实例主要强调认知技术在翻译领域的应用:当用户说一句英语(例如I wish you would get rich),机器人就会自动将它翻译成中文(例如,翻译成恭喜发财)。然后它会在系统字库中找出恭喜发财这几个汉字及其字体,再通过机器人技术将毛笔字写出。

  当然,这还只是娱乐一下。

  但IBM决议离工业走的更近,跟听上去就有点笨重的大机器也裹在一起了。是的,沃森开始玩机床啦。

  图5 IBM认知技术面向金属加工在名为工业认知物联网解决方案上,IBM为一家铣削加工厂提供的认知技术服务,吸引了观众的目光(如图6)

  

  图6 IBM认知技术帮助客户优化铣削加工过程在铣削过程中,有很多变量(如加工角度、速度等)显著影响最终的加工效果。在这种多变量的环境中找到最优的参数组合,并非易事。传统公司往往基于历史经验来制定加工策略,而IBM的认知过程则可以模仿人的思维和学习过程,通过先进的学习算法,在短期内大幅优化参数的组合,从而明显改善加工效果。计算机认知技术的应用实例,正在逐步影响实业界的运营模式和产品开发。例如,一些公司在机械加工方面通过好几十年积累的经验,可能会在短期内就被计算机程序赶上和超越。又比如,计算机在语言翻译方面的功能也变得日益强大。在长远的未来,是否可能提供一款产品,在人机交互方面能同时满足上百种语言的用户需要,或是在不同语言之间灵活切换?考虑到谷歌已经可以翻译500种语言,我们只能有些惊心地说:机器有能力,一切皆可能。

  趋势六:企业之间的技术集成Festo公司是德国一家的工业控制与自动化企业,早期以气动元器件而闻名。而现在,它致力于用先进的产品技术来提高客户的生产力,并且在柔性、仿生等方面有独到的研究。Festo也是工业4.0理论和实践的领导者和推动者之一。在本届博览会上,它展出了空中抓取技术、磁悬浮搬运等多项尖端科技。

  

  图7 汉诺威博览会上的Festo展区在物流自动化领域,Festo公司介绍了一款全新产品概念多托盘系统(MCS, Multi-Carrier-System)。用它打造的自动化装配线,具有极其强大的功能:传送带上每一个托盘都可以自主决定运动轨迹,且可以自行与中央控制系统通讯。这项技术可以带来最大限度的生产柔性,从物流角度贯彻生产的定制化。此外,多托盘系统很容易和传统的传送带相结合,且便于灵活改装。它的优点还包括:托盘移动速度很快、软件编程容易上手、托盘可以在狭小空间内作三维移动、等等。有专家曾指出:物流自动化的规划是智能工厂设计的一大难点。多托盘系统作为一项模块化、易拓展的先进柔性技术,有望在这方面带来突破性的进展。

  

  图8 Festo的多托盘系统装配线演示这样一款产品,并不能够独立开发研究。实际上,这是Festo和西门子合作的结晶。多托盘系统本身就是多种先进技术结合的产物。如图9所示,Festo和西门子至少各贡献了三方面的关键技术:

  

  图9 多托盘系统的关键技术这款高精尖产品是Festo与西门子双剑合璧的成果。在本次汉诺威博览会上,类似的强强联合例子还有很多,如德国Fraunhofer研究所和华为公司联合研发的农业机械大数据技术,以及印度Infosys软件公司与德国SAP公司合作开发的制造业数据建模系统。无论合作的具体方式是什么,知名企业之间寻求技术集成,已然是一种趋势。再知名的公司,也需要伙伴一起荡起友谊的小船。

  趋势七:小企业与大企业的

  生态集成

  如果大企业都需要相互抱团,那么小企业如何寻找生存的空间?

  在本次博览会上,美国馆的Digital Factory U.S.A展区吸引了许多与会者的目光。除了GE等知名大公司外,许多小公司的产品,也让人觉得饶有兴味。

  

  图10 美国馆标志选择美国一家名为Eagle Technology的公司,专注于数字化工厂的智能管理系统。它可以将工厂各种软件系统(如制造执行系统MES、 供应链管理系统SCM、企业资源计划软件ERP)中的数据集成起来,通过自动分析和处理生成Work Order(可供管理者直接执行的决策)并显示在电脑屏幕上或是手机APP中,从而让企业管理变得更加透明化和便捷。这家公司的客户包括工业领域的多家世界500强大企业。

  

  图11 集成的智能管理系统另一家名为TATSOFT的公司,则用模块化软件技术来实现工厂运行的可视化和数据分析。它开发的Factory Studio系统,通过处理传感器收集来的数据,可以将管理者感兴趣的对象(例如:工厂中所有的关键设备)虚拟显示在同一个界面里,并且可以实时从每个对象里面获取想要的数据和分析报告。人机交互界面(HMI)的建立非常简单:软件商为各种常见的对象(如机床、车辆、管道、发电机)都准备了相应的可视化模板,用户只需简单地将这些模板拖到界面中即可建立初步的系统模型。凭借其易用性、可视化优势和后台数据分析能力,TATSOFT也在世界各地赢得了许多客户,包括工业4.0领域知名的大公司。

  

  图12 Factory Studio的界面实例在大企业尚且纷纷抱团之际,这些小企业是如何实现夹缝中生存,并且还从大客户那里淘到一桶金的?

  我们观察到这类小企业有一些共同点:

  

  图13 小公司的生存策略一方面,它们的产品和各大公司的标准相兼容。如一家公司宣传的:它的数字化产品与所有主流的通讯标准、软件标准都能很好地对接。这就便于其融入每一家巨头的平台及其生态圈。另一方面,许多小公司有很强的客户定制能力。现场的许多公司表示,如今的客户需求呈现出越来越多样化的趋势,所以对其进行定制化服务也越来越有挑战。许多时候,大公司会选择专攻通用性的平台,而把定制化的工作外包给小公司。这样一来,两者相得益彰,都获得了自己的比较优势。在大企业的主流平台中,存在大量小型企业生存的空间与集成的空间,与生态圈相容。趋势八:国际范围内的标准集成德国和美国的机构在共同制定新一代的工业标准,微软公司等IT巨头正强势介入。印度等国的公司也在密切跟进。

  在新一波工业革命浪潮中,有两大组织持续吸引着产业界的目光:一是德国的工业4.0平台,二是美国为主导的工业互联网联盟。

  

  图14 工业4.0平台与工业互联网联盟在引领工业革命的过程中,两大组织都深刻意识到标准制定的重要性,因此先后推出了其顶层架构设计标准:工业4.0的架构称为RAMI 4.0 (Reference Architecture Model for Industrie 4.0),工业互联网的架构被称为 IIRA (Industrial Internet Reference Architecture)。本次汉诺威博览会上,在德美合作的大背景下,两大组织就RAMI 4.0和IIRA的关系展开热烈的讨论,谋求合作共赢。名为工业4.0与工业互联网的专题论坛贯穿了汉诺威博览会的全过程(如图15)。

  

  图15 本次博览会的专题论坛工业4.0与工业互联网

  通过讨论,两大组织达成三大共识:共识一:工业4.0和工业互联网的重点领域具有互补关系。博览会上给出了如下的关系图:

  

  图16 工业4.0和工业互联网的重点领域(来源:博览会官方宣传资料)可以看到工业互联网涉及的领域更加广泛,覆盖能源、医疗、公共服务等,而工业4.0则是在制造业这一个领域深挖。

  两大组织并不想完全走在一起,他们一点都不迟疑地对外宣称,二者的架构不可能彻底合并。但是,二者具有很好的互补性。目前它们正不断深入研究,以期达成更大的共识。共识二:有必要建立两大架构标准之间的对应关系,增强其互通性(Interoperability)两大组织宣称:互通性意味着工业互联网和工业4.0要共同影响全世界的标准。它们要采取的行动包括:1)促进标准制定机构之间的合作,清楚地定义需求;2)保持技术交流,鉴别两大架构体系的相同点和不同点,建立对应关系;3)促进不同应用领域之间的互通性。共识三:要在研发基础设施上加强合作。工业4.0和工业互联网组织要加强基础设施方面的交流和共享,包括测试床(Test Bed)等设施,以促进共同研发和创新。

  

  图17 工业4.0与工业互联网的三大共识

  两大组织不仅仅是有口头的共识而已。事实上,德美两国的公司已经在标准问题上行动起来了。例如在本次博览会上,SAP公司和微软公司共同宣布其云服务产品支持OPC-UA标准,也就是机器与机器之间的通讯标准。目前应用极其广泛(前文所述的MICA工业计算机、Festo多托盘系统等产品都支持它)。

  而云作为一种热门的网络技术,则是工业互联网的核心之一。所以OPC-UA和云的结合,被视作在工业4.0和工业互联网之间搭起了一座桥梁,也在硬件和软件之间搭起了一座桥梁。

  如果说OPC-UA通讯和云服务都是既有的标准,那么通过此次SAP和微软的动向,我们可以看到一种新的集成标准:OPC-UA + 云。今后想要实现硬件联网化的公司,可能都不得不按此集成模式来做:所有硬件的数据直接传到云端,在云里雾里通过微软的大数据平台或是SAP的ERP/MES系统来作出决策,然后再将指令直接发给各个硬件(包括传感器、控制器、机器设备等)。

  如果这个集成模式非常成功、成为行业标杆的话,那么不符合此模式的公司都可能会被边缘化。因此这是一个非常值得关注的趋势。

  

  图18 自动化公司用微软Azure云平台实现工业物联网除了德国和美国之外,印度的公司也凭借其在软件技术方面的积累,开始在标准制定方面跃跃欲试。例如Infosys公司(印度顶级软件公司)在此次工业4.0和工业互联网论坛上作专题报告,分析应如何增加RAMI 4.0和IIRA两大架构的互通性。这家公司还和SAP合作,帮助能源行业的大型客户建立三维数据建模的流程,从而在树立这一领域的标准。应该说,印度公司涉足的这些标准都是相当关键、影响深远的。放眼中国企业,本次在汉诺威展出的产品并不少,也有很多在本行业内市场占有率领先。但是在标准制定和技术趋势引领方面,中国似乎并没有发出太多声音。

  

  图19 日本代表团在学习微软的云平台技术得标准者得天下。在这一方面,德、美等国的企业开始组团了,这一点,留给中国制造的时间已经越来越少了。结语本次汉诺威博览会上,笔者总结为八大集成趋势。从技术的角度看有五大趋势:产品兼容性集成、材料/能量/信息的集成、增材制造与软件技术的集成、虚实结合、以及认知技术与工业的集成。从合作方式的角度看有三大趋势:知名企业之间的技术集成、小企业与大企业的生态集成、以及国际范围内的标准集成。从技术本身来说,本届博览会似乎并未推出多少单独的晃花了眼的技术,而更多展示已有技术的集成组合。

  但是我们不能小看这种集成的力量。尤其是在数字化技术的魔力之下,可以诞生出全新的(综合性)产品以及全新的商业模式。打造自身核心竞争力,也是永远的主题。只是在工业4.0时代,所需要的核心竞争力(速度、兼容性等)和旧时代有所不同。

(来源:未知)

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