■ 本报记者 戴琳
关于传统制造业的转型,在国家战略层面,德国提出工业4.0,美国推出先进制造业发展计划,我国制定了“中国制造2025”战略。在技术层面,各国都不约而同提出了工业物联网 IIoT(Industrial Internet of Things)的概念,并对IIoT如何推动制造业转型升级开始了相当程度的实践。
按照“中国制造2025”计划,制造业重点领域全面实现智能化,运营成本、产品生产周期和不良品率降低 50%。要达到这一智能制造的目标,IIoT是手段也是必经的过程。工信部部长苗圩目前也表示,中国目前正在研究制定工业互联网的发展路径。
IIoT是物联网在工业领域的垂直应用,是一个关于传统产业设备与IT融合的概念,其核心技术是大数据和物联网,其目的是通过设备、传感器、互联网、安全的云端数据和数据分析技术等,提高生产经营效率,重构重资产行业的价值。
在全球范围内,IIoT正在深刻地改变着制造业、运输业、建筑业、采矿和能源行业。以什么方式进入IIoT时代,是每个转型企业无法回避的问题。
制造业巨头落子成局引领自身的革命
制造企业根据自身发展需求推进IIoT建设变得势在必行。而引领这场数字化变革的不是IT新创公司,而是一批工业巨头。这些巨头们的IIoT转型之路昭示一个真理:与其被别人革命,不如革自己的命。
这也是因为布局IIoT,需要对工业应用有深刻理解,才能将工业系统与IT系统深度融合,这些都不是平台类企业擅长的。GE、西门子这些深耕制造业多年的老牌企业在此具有天然优势,在行业趋势研判上嗅觉显然更加灵敏。
美国通用电气(GE)预测,到2020年连入IIoT的机器将达到500亿台。去年上半年,以西门子、GE为首的工业巨头在IIoT领域的布局就已成型,且几乎涵盖了设备制造商、系统集成商、网络运营商、平台供应商及用户的IIoT整个产业链。
西门子的IIoT布局偏重工厂生产方式的变革。西门子去年4月推出MindSphere工业云平台,监测接入的设备机群,以便在全球范围内有效地提供服务,缩短设备停工时间。MindSphere是一个开放的数据平台,从机器设备、车间现场采集数据并置于云端,然后,机器设备制造商或是设备使用者都可以在该平台上开发各种应用软件来为工业运营服务——如同基于安卓或IOS系统来开发各种手机的APP。而Sinalytics是西门子搭建的一个跨行业数字化服务平台,这一平台连接安装在世界各地的西门子系统,对安装在燃气轮机、风力发电机、高速列车等设备上的感应器所产生的数据进行整合、保密传输和分析,实现远程系统监控和维护,并找到优化性能的机会,约有30万台设备已连接Sinalytics平台。
与西门子不同,通用电气(GE)的IIoT布局重在服务以及衍生新价值。Predix原本是GE一个承载资产效能管理的内部平台,2015年,GE决定对外开放,将其打造成一个面向全球服务的综合性IIoT云平台。Predix将各种工业设备以及供应商等相互联结,提供资产性能管理和运营优化服务,每天监控和分析来自数万设备资产上的千万个传感器所发回的大数据,帮助客户优化资源配置和业务流程,实现设备零故障运行。
Predix是一个开发IIoT软件的平台,承载着各种工业应用软件。目前,GE在此平台上已开发了近40款应用程序,其中很多模块可以由企业用户构建适用于自己行业的解决方案。GE将Predix平台开放给所有工业合作伙伴,期望未来形成一个完善的生态系统,由各个企业积极开发具有行业辐射效果的应用软件,并在此平台上发布共享。
通用电气全球董事长伊梅尔特有句关于IIoT的名言:“GE昨天还是一家制造业公司,一觉醒来已经成为一家软件和数据公司了。”不止GE和西门子,霍尼韦尔国际、施耐德电气、菲尼克斯电气、日本电气等众多工业巨头都已成功开启IIoT,步入“由硬到软”的数字化时代。而且大多都在中国布下棋局,以期深度参与中国制造业转型。最近的消息是今年8月5日,西门子与成都高新区签约,投资超过10亿元人民币建立两个中心:西门子工业软件全球研发(成都)中心,以及西门子智能制造(成都)创新中心。前者,将专注于西门子MindSphere工业云平台的研发和相关应用;后者将建成四川制造业数字化转型升级的开放式创新服务门户,与本地合作伙伴共同打造智能制造生态圈。两大中心的落地表明,西门子拟帮助成都奠定在国内数字化及IIoT领域发展的领先地位,也为西门子的数字化用户打造示范样板。
三一重工的IIoT实践
IIOT领域涉及广泛,其中牵扯到的跨行业技术更是数不胜数,西门子、GE、霍尼韦尔、施耐德等工业巨头也都只能各展所长,很难形成垄断的局面,赢家通吃几无可能。这样的好处显而易见,即市场的竞争会更加公平,每一家企业都可依据自己的专长分一杯羹。在中国,三一重工的IIoT实践也印证了这个道理。
三一重工2008年成立中国最早的物联网平台,当时只是朴素地出于自身管理需求,希望通过平台将设备连接起来采集工业大数据,以制定智能化解决方案。2016年,这一内部平台正式独立出来成立股权架构开放的树根互联,基于三一重工多年积累的工业大数据处理和云计算能力,为转型升级中的本土工业企业构建开放、安全、实用的IIoT平台。树根互联CEO贺东东表示,中国制造业需要有制造业背景的团队来打造IIoT平台,这是三一重工创建树根互联的初衷。
今年2月,树根互联发布其核心产品——根云平台。在机器设备上植入芯片,根云平台就能帮助机器所有者动态地准确掌握机器全生命周期的运营情况,并据此提供运营管理的解决方案。目前,接入树根互联网的工业设备已经超过30万台,服务30多家客户,覆盖农业机械、特种车辆、发电机组、数控机床等20多个行业。
云平台是IIoT的操作系统,类似于苹果的IOS系统或是谷歌的安卓系统。云平台只是工业物联网的基础,关键是在云上使用的技术手段,如海量数据分析、人工智能等都能由此展开,这也是制造企业转型升级的主要路径之一。
三一重工也是根云平台的用户。贺东东说,今年以来,工程机械行业整体复苏,有了智能制造体系的三一重工,在产品交付周期、应对风险能力方面有了明显改善。
此前,徐工集团携手阿里巴巴,打造了中国首个工业云平台——徐工工业云。该云平台根植于徐工集团工程机械行业实践经验,融合研发设计过程、生产制造过程、营销服务过程、供应链体系及产品运行过程等全生命周期进程。同时具备强大的终端接入与集成整合能力,目前平台已经接入设备超过40万台,采集5000余种工况,每天汇集超过5亿条数据。
无需从头打造一个小小改进就是开始
英特尔公司2014年一份报告指出,85%的现有制造设备并未联网,其使用寿命达15-25年。现有的机器和工业数据只有整合到新的联网应用,才能使投资报酬最大化。
虽然对IIoT的应用是大势所趋,但制造业的本质并不会因此改变,因为IIoT既不能凭空创造数据,也不能改变传统工艺环境下配置设备的方式。布局应用IIoT的价值在于,数字化可以帮助工人提高效率,而不是“机器代替所有人工”。
通过树根互联的根云平台,一台农用机械被赋予了大数据和云计算能力而变得更聪明:根据机器忙时、闲时以及本身磨损情况,分配耕种时间,且物流设备可以做相应衔接;通过GE的Predix平台,东方航空公司搜集了500多台CFM56发动机的高压涡轮叶片保修数据,建立了叶片损伤分析预测模型,以预测发动机的运行情况,科学制定检查间隔;引入霍尼韦尔的Experion PKS解决方案,安徽的金隆铜业将对其原有的工厂控制系统进行升级替换,实时检测生产装置的性能,对设计实施进行预测评估,对生产安全进行预警、优化,防止意外停工带来的损失.……
付诸行动的企业已尝到了IIoT的甜头。制造企业真正的IIoT机会已经呈现:根据自身行业特点,与一个现有的平台达成联盟,利用现成的平台技术来改善当前营运效率、降低风险。这在资金和时间上看都是一个现实选择。
如果说这种联盟对企业来说难度仍然有点大,那这里讲一个最新的低成本物联化的故事:
据日本中日新闻社新近报道,日本爱知县的旭铁工公司仅花18元人民币就使产能翻番,解决了支付不起昂贵的设备更新实现物联网化这一难题。当时,旭铁工接到一笔丰田汽车的零件订单,必须即时提高产量,社长木村哲也碍于物联系统设备过于昂贵,又不想抛弃原有机器,于是自己动手做。他购买了50日元(约3元人民币)的光传感器、250日元(约15元人民币)的磁性传感器,装设在自家机器上,透过信号灯或电流的变化,将资料传送至显示器或手机中,就能得知完成一个零件所需要的作业时间。再以此为依据来改善可动率(设备随时都处于可以正常使用状态的比率)。木村哲也还设置一个小装置,让完成的零件可以自动滑落,省去人力捡拾;并且让传送带稍微倾斜,便可以进行自动补充。靠这两点,就让设备可动率提升至80%、制造时间由5.1秒缩短成3.9秒,产量由每小时465个提升到738个。由此,木村哲也替公司省下了4亿日元(约人民币2400万元)设备费、1亿日元(约600万人民币)劳务管理费。
高大上的IIoT服务提供者可能认为旭铁工的改进不足为奇,但是在现阶段的应用上,已十分堪用。