智能制造“软硬兼施”之道

陈振华

现在谈智能制造升级转型，许多中国企业已不满足于买几个机器人、几台自动化设备了，

而是要求一整套数字化的系统解决方案

2013年9月投产以来，西门子成都工厂每年都要接待几千名的参观者。在这个样板数字工厂里，生产线上繁忙依旧，只有少数几名工人对着数字化看板在操作。一个总共480人的工厂，成果不可小觑：每10秒生产一件产品;缺陷率少于百万分之十;同一条生产线能混合生产100多种产品……

西门子成都工厂内景

这背后，是从订单、财务、产品设计到生产、物流和质量管理的全数字化管理，软件和硬件实现了互联互通，而整个生产线都运行在同一个数据平台Teamcenter上。

“通过这个系统平台，从产品设计，到处理订单、进行排产，再与底层自动化、生产制造联动起来了。”西门子（中国）有限公司（以下简称西门子）执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨告诉《瞭望东方周刊》。

而这也是一个简化版的“硬件+软件”的智能制造体系的模型。

从自动化到工业4.0再到智能制造，在概念变化的背后，反映了中国制造业本身诉求的转变。

“现在谈智能制造升级转型，许多中国企业已不满足于买几个机器人、几台自动化设备了，而是要求一整套数字化的系统解决方案。” 新松机器人自动化股份有限公司（以下简称新松）总裁曲道奎告诉《瞭望东方周刊》。

软件系统是关键

有人说，软件才是先进工业的未来。

这使得一些做设备起家的公司，正在往“硬件设备+软件系统”这种方向转型。

曲道奎告诉本刊记者，大约从2013年开始，新松就开始整合自己的仓储系统、物流系统、智能制造生产线等三部分，通过软件平台实现系统化管理。

“只做机器人或者智能设备，这种竞争力变得越来越弱。未来谁能打通产业链，谁能提供整体的系统解决方案，才是竞争的关键。”曲道奎说。

而北京兰光创新科技有限公司（以下简称兰光）也正将主营业务由设备物联网转向MES系统（制造执行系统）。

“近年来，我们收到了不少客户的反馈，在执行智能化转型的过程中，相比于硬件设备来说，他们在生产计划、生产调度、协同生产等流程管理方面的问题更加突出，所以我们开始投入更多资金和资源进行软件系统的研发。”兰光总经理朱铎先告诉《瞭望东方周刊》。

这种面向車间层的管理信息系统平台，沟通了上层的计划管理系统与底层的工业控制系统，提高了生产效率。

“比如青岛海尔模具工厂。兰光系统上线前是靠人工录入及核对设备情况，从计划到开工平均准备用时得1小时，而系统上线后实现了程序自动修改、刀具参数自动传输、准备工作现场反馈同步展示等功能，准备用时缩短为半小时，机床利用率提高到75%的高水平。”朱铎先介绍说。

知名跨国公司在这方面更是耕耘已久。

西门子的传统业务是制造现场的全集成自动化，后来则研发了沟通生产制造部门和产品设计部门的MES系统SIMATIC IT，并且通过收购不同领域的工业软件公司，拓展数字化企业软件组合。

王海滨观察到，智能制造已经不仅是指发生在传统生产制造环节的自动化，而是探讨产品研发流程、企业供应链采购流程、质量管理流程乃至排产流程的自动化。

“从研发到制造管理再到生产制造等环节，过去都是割裂的，现在要通过数据的互动联系起来，融为一体，才能实现进一步自动化，甚至智能化。”王海滨说。

实现这种智能化，在他看来，首先通过工业互联网，实现产品、设备和工艺流程的数字化呈现，再由企业自身归纳梳理流程背后的逻辑关系，写成自动化程序，最后把所有数据放在统一的数据平台上，完成数字工厂的数据互动。

目前，西门子的这套理念已经落地，著名的德国安贝格工厂和其位于中国成都的姊妹工厂，背后运行的就是“硬件+软件”模式。

2016年4月22日，中国家电品牌海尔在俄罗斯投资兴建的冰箱制造基地正式投产运营

“二八”市场

然而，王海滨也观察到，智能制造的实现并不能一蹴而就。

“我们提供的基础自动化的部分占据数字化工厂集团业务量的80%，软件只占了20%。”王海滨告诉本刊记者。

令人欣喜的是，在航空工业、汽车工业、船舶制造等行业，已经看到了这样的“硬件+软件”的智能制造体系的轮廓。而这些行业，都属于离散工业。

“这主要是因为离散工业中产品和制造过程的互动更易进行——系统可以读取到一个零件的条形码进而利用信息进行下一步生产安排，因此更易实现工业智能化。”王海滨解释说。

在朱铎先看来，离散工业的MES系统，是中国工业软件走向世界的唯一机会。

“其他的工业软件发展已经很成熟了，但离散行业信息化起步更晚一些，针对其的MES系统也没有特别成熟的产品，并且它对行业背景知识的要求很高，中国公司参与的机会更大。”他说。

兰光在近年内保持了销售额的高速增长，这也让朱铎先感受到工业软件的春天快到了。他注意到，中国MES软件公司及产品近两年“雨后春笋般地冒出来了”，目前市场上最少不下几十家，他认为MES公司的增速仅次于机器人行业。

“这里面，有做了十多年的公司，也有刚刚杀入行业的新兴公司;既有做信息化起家的，也有做自动化跨界的，更有做条码等硬件的;即便是做工业软件的，也有各种公司，更有以前与这个行业无关直接跳进来的。”朱铎先说。

当然，这样火热的市场有时也让人无所适从。比如一些公司一味用低价冲击市场，但却根本无法完成项目要求，也破坏了整个行业的名声。

“现在的问题在于，一方面一些客户存在着盲目崇拜国外产品的偏见;另一方面工业软件是高附加价的产品，具有研发周期长、投入大的特点，更需要完善的知识产权保护环境才能促进工业软件行业的良性发展。”朱铎先说。

云平台的想象力

而在智能制造的软件体系中，云平台则提供了另一条路径。

不管是美国通用电气公司（GE）开发的Predix平台，还是西门子MindSphere云平台，巨头们的眼光都瞄向了工业物联网云——把机器上的相关数据汇集到云上形成大数据，进而进行数据挖掘、分析和预测，诞生更多价值。

工业云平台的这一思路，被诸多业内人士看作是智能制造的下一个竞争高地。

“西门子可以做数据挖掘，设备制造商也可以对设备进行分析，使用这个设备的用户同样可以从中获得价值，我们还提供接口给各式各样App开发者进行数据挖掘，以最大化大数据的价值。”王海滨说。

他举例说，购物中心的升降梯可能多达上百台，这会产生大量的数据，业主的电梯运维部门或电梯制造商就可以通过数据分析预测趋势并预先维护，其成本是远远小于它故障后的维修。而一些服务公司也可以根据专业知识降低运维电梯的成本，进而产生新的基于云上大数据的不同业务和商业模式。

而做应用软件，则是中国公司的特长。

一个事实是，在云平台应用层面，涌现出越来越多中国公司的身影：机智云、氦氪、司南等创业公司，就提供物联网云平台服务，让智能硬件能被更迅速地开发，帮助企业并发挥物联网和大数据的真正价值。

机智云创始人黄灼告诉《瞭望东方周刊》，云平台上集中的物联网设备数据，除了可以远程控制外，还可以帮助客户实现监管、报警、收费等智能决策，为客户提供从生产到售后的整个全生命周期的运营管理优化。

“我们提供软件和服务，更多与设备端相连。比如我们的平台可以服务于商用酒店热水器供应商，提高节能效率;也可以给一些有设备租赁业务的客户，帮助他们更好地监管租赁设备的运行情况，确保正常生产服务，并及时收款结算。”黄灼说。

他记得曾经有人说过，软件正在吃掉整个世界，在他看来，这正在发生：“现在的软件开发提倡敏捷开发、快速迭代，这与传统硬件开发讲求稳定性、可靠性的思维方式并不一样，会有更多实现空间。思维的碰撞会激发出更多火花，可以说，我们才刚刚开始。”

国家行动

对于西门子这样的跨国公司而言，更关心的话题是数字工厂实践中产生的焦点问题——比如工业通讯标准和信息安全。

“来自不同的领域、不同的环节的数据要打通交互，采用哪种通讯标准？这对企业而言是非常重要的决策之一。此外，企业的数字化数据模型建立后，很大部分的专业知识、工艺流程、图纸等等都数据化了，那么这个数据的信息安全是非常关键的。”王海滨说。

曲道奎也认为信息安全在智能制造中非常重要，但除了产品技术层面的含义，他更看重信息安全的战略意义。

“这已不仅仅是一个产品和技术的竞争，它直接关系到国家安全。数字化工厂的这种物物相连模式，整体系统解决方案有没有安全漏洞？在特殊时期能不能安全进行生产？这是非常重要、需要考虑的问题。”曲道奎说。

2016年12月，为贯彻落实《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和《中国制造2025》，工信部、财政部联合组织相关单位和专家，公布了《智能制造发展规划（2016—2020年）》（以下简称《规划》），其中明确提出，要培育40个以上主营业务收入超过10亿元、具有较强竞争力的系统解决方案供应商。

《规划》还提出，要加快标准制（修）订，在制造业各个领域全面推广。到2020年，国家智能制造标准体系基本建立，制（修）订智能制造国家标准200项以上，建设试验验证平台100个以上，公共服务平台50个以上。

而几乎在同一时间，智能制造系统解决方案供应商联盟在京成立，该联盟由工信部副部长辛國斌担任指导委员会主任，工信部原装备工业司司长张相木担任专家委员会主任，曲道奎任联盟第一届轮值主席。新松、华为、百度、中国电信、阿里云、曙光、海尔、长虹等企业都加入了该联盟。

“联盟的理事长单位由智能制造系统集成领域不同类型的龙头企业担任，理事长单位之间优势互补、形成合力，将带动行业发展。下一步，联盟内部将以产、学、研、用联合体或产业链联合体等形式开展跨领域、跨行业协作，推动智能制造的发展。”曲道奎说。

他认为，这有助于推动中国本土的系统解决方案供应商的健全发展。相较于国外企业，中国的系统解决方案提供商发展时间短，积累、案例、规模都要小一些，但其优势在于更加理解客户、交流也更加容易，且成本也普遍低于国外竞争对手。

“智能制造系统解决方案供应商联盟的成立，就是要通过联盟的形式，为中国的解决方案集成商企业提供平台，提高中国企业服务标准，打造中国智能制造品牌，提升中国企业信誉。”曲道奎说。