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褚健:什么才是数字工厂的灵魂?

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2022/06/30 01:41发布
吴思
西北工业大学
学生
吴思|发布一篇文章——褚健:什么才是数字工厂的灵魂?

近250年前的工业革命发生以来,出现了两次机器革命,第一次机器革命是用机器解放人的体力,第二次机器革命就是正在发生的用机器解放人的脑力。制造业的自动化、数字化和智能化正是第二次机器革命的重要特点,也可以认为是工业互联网的核心内容

1/企业为什么要数字化转型

20年前,中国企业开始推进“甩图纸甩账本”、“制造业信息化”、实施企业资源计划等,起初很少有企业感兴趣,然而今天几乎所有成功企业都受益于信息化,再也不会有人怀疑这些先进技术。
过去几年,每年我都会拜访或接待数百位大中小企业的高管,让我感到惊讶的是,几乎所有企业领导者都在思考数字化转型,他们并不是迎合时尚,而是源于企业内在的需求,大家更关注“如何做”,而不是“要不要做”
过去40年,我一直在学习、研究工业自动化理论和技术。今天回过头去想,自动化就是工业3.0的基础。在我参与的大量工业自动化实践中,我看到我国还大量存在工业2.0的企业,特别是离散制造业,任重道远。正因为制造业大规模使用自动化装备和自动化生产线,生产效率大幅度提升,实现了工业3.0,并获取了大量工业数据,从而形成了对分析数据的迫切需求,极大推动了企业数字化转型,为工业4.0开启了大门。
如果我们把从工业1.0到工业3.0看成是第一次机器革命,那么我们现在开启的工业4.0就是第二次机器革命之路。的确,今天我们面临巨大的挑战和机会。在过去的五年时间里,人工智能、大数据、云计算、数字孪生、区块链、元宇宙、“5G+工业互联网”等新概念和新技术,也在一定程度上推动了制造业的数字化转型
2/什么是数字化转型  什么是智能制造
什么是工业互联网?什么是工业4.0?始终没有一个令人信服的、准确的科学定义或表述,它们应该是可操作、可实现的技术和产品或解决方案。我认为,与其说不清,还不如淡化概念,追求内涵。其内涵就是解决企业面临的安全、质量、成本、效益、绿色、低碳等问题,这些都涉及企业的创新能力和竞争力。
实现数字化生产、可视化制造,让工厂变得透明化,把工厂所有与设备和生产相关的数据全部连接起来,只有这样我们才能看清安全隐患、质量瓶颈、节能空间、效益来源、管理痛点和改进方向等。随着传感技术的不断发展,数据信息会越来越多,正如我们今天到医院体检一样,未来我们也是数字人、透明人,增强现实、虚拟现实技术可以进入我们体内去寻找早期病灶,并予以治疗。
3/ 制造业数字化转型的实现路径:工厂操作系统
在移动互联网普及的当下,我们通过智能手机及其配套的应用程序生态进入了智能时代。如果我们把一个工厂看作一台手机,我们就可以把对“智能时代”的理解延伸到工业领域,把传统的工厂变成智能工厂或者未来工厂,我们就需要有“工业应用程序”的生态。我们也不能简单地把工业软件称为工业应用程序,因为智能时代的“毛”应用程序是依附于“皮”移动操作系统之上的。因此,工业互联网或智能制造应该是一个“新工业生态”,而且是一个“新工业软件生态”。
为此,需要打造一个“工厂操作系统”,其核心是把工厂里生产线上的动设备、静设备、物流、能源流、资金流、人机操作及决策等所有数据连接并管理起来,形成一个数据底座,构建一个“操作系统”的平台,向下连接所有物理设备,向上支撑所有应用。通过开源开放,打造工业互联网的“工业软件新生态”,构建基于“工厂操作系统+工业应用程序”的智能制造解决方案和途径,助力企业将全面信息和精准决策有机互动、多重要素协同赋能。
以前信息化做得越好的企业,就会产生越多的垂直式数据烟囱和信息孤岛,因为没有这样的数据底座或工厂操作系统。这给企业的数字化转型带来巨大困难,更难以实现数字孪生、数字工厂和透明工厂。
例如,某大型石化化工企业原先有170多个企业信息化系统,因为彼此独立,很多数据难以打通和共享,成为该企业新的痛点。我们通过“工厂操作系统+工业应用程序”的方式,把该企业原先孤岛化的信息化系统根据所面向的不同业务域设计出专业的应用程序,实现生产和管理、工厂和市场的智能连接,从集团、基地到工厂都已部署在工厂操作系统上,实现了全面数字化转型。
有了工厂操作系统这样的基础数据底座,我们就可以构建面向生态体系的开放平台,利用移动互联网思维和生态理念,整合社会资源,特别是工业软件的开发资源。我国有约40万家规模以上制造业企业,还有数百万家规模以下制造业企业。如何通过“工厂操作系统+工业应用程序”的方式实现低成本、大规模推广应用,是需要我们认真研究的问题,也是中国制造业数字化转型的重要探索。
4/工业软件是数字化转型的灵魂和核心驱动力
中国有句古话,“皮之不存,毛将焉附”。开放的平台和工业软件生态是智能制造的未来,缺一不可。没有自动化哪来的数字化?没有数字化哪来的智能化?我认为,工业4.0就是由工业软件驱动的工业革命,也就是说,第二次机器革命的智能化就是由工业软件、人工智能、交互技术、工业“元宇宙”、工业互联网等构成的技术集成。
现在的工业软件不仅是一般意义上的管理软件,如企业资源计划、客户关系管理等,而是可以从事如芯片、新药、新材料、新工艺、新设备等产品的设计;可以进行生产过程设计与仿真,如流程模拟、数字仿真、工业工程设计、计划排产等;还可以进行生产过程高效运营与管理,如安全生产、节能降耗、操作优化、降本增效、提高产品质量等。可以说,未来的制造业完全是架构在各种各样的工业软件基础上的,硬件也是由软件设计和制造的。我们今天的移动互联网时代以及未来可能出现的“元宇宙”时代不正是如此吗?
我国工业门类齐全,因此所需要的工业软件种类繁多。我们不仅需要基础性的工业软件,也需要大量应用型的工业软件。未来一个可能的发展方向就是大型工业软件的碎片化、应用程序化,可裁剪、可组态、可组装,而不是非要用一个大型软件去一个个做定制化开发,那样成本很高,效果也不一定好。
工业软件不是互联网技术产品,它是一个工业品、软装备,更是制造业的灵魂。大力发展我国的工业软件产业,不仅可以推动我国高科技产业的发展,更有助于促进我国制造业的转型升级,提升我国制造业的国际竞争力。
发展工业互联网产业的根本目的,毫无疑问就是要解决制造业企业的本质需求。如果未来的制造业真的架构在各种各样的工业软件基础上,那从工业3.0到工业4.0的过程中,数字化转型是必由之路,是连接自动化和智能化、连接工业3.0和工业4.0的桥梁。从2021年开始,浙江省率先启动了“产业大脑+未来工厂”建设,用实际行动开启制造业数字化转型的实践。
企业数字化转型已经成为共识,但绝不是一条坦途。面对决定未来命运的机遇和挑战,我们义无反顾。
*内容来源:制造界,侵权必删
吴思
西北工业大学
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