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柴旭东:工业互联网是新型的数字化系统 未来将打造三类智能工厂

来源:中国工业新闻                发布时间:2021-05-07

工业互联网是什么?航天云网科技发展有限责任公司总经理柴旭东认为,工业互联网其实是新一代信息技术和制造技术深度融合的一种新型的工业数字化系统。与传统的工业系统和数字化系统比较起来,它的最大特点有两点:

第一点就是工业互联网连接了工业的全要素,那就是人、机、物、料、法、环,同时连接了全产业链和全价值链。第二点它构建了信息物理融合的数字化应用的场景,来支撑数字化转型。

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4月28日,2021数字工业高层论坛在山东省青岛胶州召开。柴旭东在主旨演讲中表示,工业互联网最重要的服务方向实际上就是三类制造:

一是通过工业互联网应用到工厂,进行工厂的智能化改造,打造智能工厂,而且支持智能制造模式,来提升生产效率,降低成本,提高质量。

二是工业互联网和产业链、供应链有效衔接融合,提升数字化水平,可以来支撑协同制造模式,而且可以实现在协同和供应链上面的效率和效益的提升。

三是把工业互联网应用到一个产业集群,支持产业的转型升级上,实际上可以构建制造资源生产要素全球化配置,而且可以重塑制造业社会化、服务化和平台化的新生态,实际上支撑的是一种云制造的模式,云制造的模式不仅仅是实现资源的优化配置更广泛连接和运行,向下实际上支持和兼容了智能制造和协同制造。

“从应用可以看出,我国工业互联网不仅仅是聚工厂,同时在服务于产业链、供应链、产业集群的优化方面,形成了自己的特色,这是重要的趋势和方向。”柴旭东说。

柴旭东指出,由此,新一代智能制造有两个显著的特点,第一个特点就是新一代智能制造是大制造,它覆盖产品研制的全生命周期,那就是全价值链,同时覆盖全层级、全要素,这里面不仅仅是人机物,数据也是一种生产要素。第二就是覆盖全产业链和价值链,除此之外特别注重自感知、自学习、自决策、自执行、自适应的智能特征。

而从制造业数字化发展历程来看,就是在需求的牵引下,在新技术的驱动下,基于模型的数字化,是产品研制的生产方式,资产运营的服务模式,以及产业组织形态,商业模式等方面的变革过程。因此新一代的智能制造系统,还要加上5G+工业互联网、新一代数字模型,其中数字孪生是一个代表。

柴旭东表示,在新一代智能制造技术和产业模式的推动下,未来的产业实际上将来会打造三类智能工厂,一类就是效益型的智能工厂,它是面向特定行业和特定专业,开发出来以生产效率、质量、安全、柔性制造能力的5G+工业互联网的智能工厂。第二类是精准打造冠军企业和实现供应链掌控能力的链主工厂。第三类就是面向产业集群,可以很好组织和有效配置全球资源,构建大规模、分布式、多品种制造能力的智能云工厂。

以下是柴旭东演讲主要内容。

大家好,下面我结合航天云网的一些实践,就5G+工业互联网赋能新一代智能制造和大家做一个交流。

众所周知,现在5G和工业互联网已经成为国家战略,特别是今年年初推出的工业互联网新的三年行动计划,其实预示着工业互联网由前期的孵化建设迈入到应用发展新的阶段。

5G技术,由于它的低时延、大带宽、广覆盖这些特点,现在已经快速和工业领域结合,而且可以预见到,工业是未来5G最大的应用场景。结合近期5G和工业应用情况,可以看得出来,目前5G技术通过和机器视觉、远程控制以及远程现场,特别是VR、AR技术的应用,已经在工业领域形成了典型的应用场景,比如和机器视觉的结合,通过高清图像的传输和机器学习、人工智能的分析应用,来支撑缺陷率质量的提升,应用到检验检测环节,包括和机器的快速低时延的衔接,打造快速高效的生产现场,来应用到生产环节,以及VR、AR支撑着协同设计,包括装配以及运营服务。

前面很多专家都讲到了工业互联网,我们认为工业互联网其实是新一代信息技术和制造技术深度融合的一种新型的数字化工业系统。所以我们认为工业互联网不是网,实际上是工业数字化的系统。与传统的工业系统和数字化系统比较起来,它的最大特点我们认为实际上是两点,第一点就是工业互联网实际上连接了工业的全要素,那就是人、机、物、料、法、环,同时连接了全产业链和全价值链。第二个最重要的特点它构建了信息物理融合的数字化应用的场景,来支撑数字化转型。

如果说工业互联网是一种工业的新业态,我们认为工业互联网最重要的服务方向实际上就是三类制造,通过工业互联网应用到工厂,进行工厂的智能化改造,打造智能工厂,而且支持智能制造模式,来提升生产效率,降低成本,提高质量。如果工业互联网和产业链、供应链有效衔接融合,提升数字化水平,可以来支撑协同制造模式,而且可以实现在协同和供应链上面的效率和效益的提升。如果把工业互联网应用到一个产业集群,支持产业的转型升级上,实际上可以构建制造资源生产要素全球化配置,而且可以重塑制造业社会化、服务化和平台化的新生态,实际上支撑的是一种云制造的模式,云制造的模式不仅仅是实现资源的优化配置更广泛连接和运行,向下实际上支持和兼容了智能制造和协同制造。

当前从工业互联网的应用,可以看得出来,其实和国外处于同期状态和水平。但是我国工业门类相对齐全,供应链相对完整,所以在更大资源的优化配置,特别是在支持三类制造模式,不仅仅是聚焦在工厂里面,在服务于产业链、供应链、产业集群的优化方面,形成了我们自己的特色,而且也是重要的趋势和方向。

新一代智能制造,按照定义,特别是刚刚也都推出了智能制造的“十四五”规划,我们可以看得出来它有两个显著的特点,第一个特点就是新一代智能制造是大制造,它覆盖产品研制的全生命周期,那就是全价值链,同时覆盖全层级、全要素,这里面不仅仅是人机物,更多把数据也作为一种生产的要素。另外就是覆盖全产业链和价值链,除此之外特别注重自感知、自学习、自决策、自执行、自适应的智能特征。

纵观制造业数字化发展历程,我们可以看得出来,制造业整个发展历程就是在需求的牵引下,在新技术的驱动下,实际上可以说是基于模型的数字化,在产品研制的生产方式,资产运营的服务模式,以及产业组织形态,与商业模式等方面的变革过程,所以我们可以认为新一代的智能制造系统,其实应该是在5G+工业互联网,特别是再加上基于新一代模型,现在数字孪生是一个代表。

下面简要给大家交流一下云网的几个实践,一个是5G和工业互联网和全要素结合过程中怎么实现倍增器作用,特别是发挥数据的价值。热处理工艺,这个很多搞装备制造的都知道,是一个重要的基础性工艺,热处理工艺的痛点难点是什么?就是工艺的稳定性差,成品的报废率高,而且作业的危险性比较高,通过对热处理炉数字孪生的构建,以及工业互联网和5G+VR技术的应用,我们实际上可以支持在热处理方面优化它的工艺,提高产品的质量和安全,实现热处理过程的远程运维,特别是通过对这些热处理过程工艺关键参数的采集和通过数字孪生的综合应用,极大地可以提升质量,提高工艺的稳定性。

这是一个典型的例子,这个是在重庆,全国最大的热处理工厂,它的应用之后,实现了工作效率、产品的合格率,特别是事故的的发生率降低95%,以前传统的热处理的方式,现在可以实现在5G的支持下,基于VR,实现可沉浸式的观察,对整个炉内的热力厂的分布、产品的态势曲线等等,可以随时进行监测和优化,可以基于数字卵生优化工艺参数,提高质量,使得原先人工巡检的方式,现在变成了远程巡检,而且是数字化巡检,随时巡检,这样的专业在全国有极大的应用推广的价值。

第二,发挥工业互联网在价值链的各个环节的创新作用,特别是前面介绍到了现在说的个性化定制,智能化生产等等。比如说举例是在离散装备制造业的企业工厂里面,工业基础零部件,典型的多品种、小批量、按单生产模式,对生产的质量、效率、柔性生产有非常高的要求。通过工业互联网的实施和生产制造智能化的改造,特别是打造产线工厂级的数字孪生系统,可以形成订单驱动精益柔性生产的新模式。在我们航天的一个企业里头,它也是军工企业,为所有高端的行业配套,对产品的质量可靠性、装备工艺要求非常高,最大的特点是产品的可组合性和谱系非常多,10万余个系列组合,但是10只以下的产品订单占到了70%,其实对产品柔性化制造、按单生产的模式有极高的要求。通过工业互联网的实施,可以实现数据驱动,满足个性化定制订单的柔性稳态生产,特别是把产线、设备、运行、生产数据通过采集之后,基于数字孪生可以实现质量工艺分析和和运行的优化,效率、成本、时间、缺陷率质量上有极大的改善。这个模式实际上对我们很多的离散装备按单生产、多品种、小批量、柔性化是一个典型可复制的模式。

在流程行业里面也是一样,特别是在钢铁行业,它是典型的高能耗行业,特别是注重在炼铁,在钢水的助推,以及关键环节的实施,可以实现组织的变革,而且安全生产,降本增效显著。2019年统计的效益,一个工厂就是3个多亿。

另外一个就是工业互联网服务于产业链、供应链的优化稳定,而且可以极大地实现供应链、产业链的强链和补链。特别是在当前,怎么样确保产业链、供应链的稳定,实际上是一个大课题,也是一个急需解决的问题,也必须要对当前的产业布局、供应链的水平进行风险识别、科学评估和精准施策。通过知识图谱,构建整个产业链、供应链的知识图谱,实际上是构建一个产业大脑,来支撑上面的决策,实际上是一个有效的方式和途径,可以对整个产业的布局,以及产业链的发展水平,特别是堵点、断点,核心产品的依赖程度,起到精准的定位和优化。

这个是在国资委的指导下,实际上基于工业互联网平台构建了一个国资布局与产业链的分析监测平台,这个实际上连接了15万家的国有企业,把他们的产业经济运行的数据通过采集、统计、分析,包括基于我们的产业大脑,可以对涉及到1000多个行业门类和上万个产品进行精准的分析,摸清了现代国有企业全球产业布局和产业链的发展情况,而且精准识别出一些薄弱行业以及卡脖子产品的技术,也有力支撑了“十四五”国资布局和结构战略性调整规划。所以同样的技术对于现在很多政府和行业协会来说,服务于产业链的优化和供应链的稳定,通过这一套技术和手段可以非常好地来支撑产业链和供应链的稳定优化和双循环格局。包括我们也可以围绕着供应链,通过资源的优化配置,快速识别在应急状态下产能的评估,同时在产能情况下供应链的堵点、断点快速识别,而且支持供应链断点、堵点的优化,进行供应链的重构,支持产业的应急保供和联动保供。

在疫情期间,航天单位所属单位也是通过这一套技术,通过工业互联网的支撑,我们在5天时间内快速组织了18家的相应研制配套和上百家的供应商,以前一个月就几套方舱医院的生产能力,一下子提升到了每月60套,而且在疫情期间也是联合中石化、中纺联,快速推出了相应的防疫物资服务平台,实际上是把物资的供需双方进行撮合,而且快速构建组织了相应的资源和要素,着力解决了在防疫物资保障中缺材料、缺设备、缺专家、产能低的问题,特别是对口罩的溶喷布,我们通过这个平台和这个工作也有效保障了在山东在内疫情期间口罩生产厂产能的实现。同时我们也把口罩生产线的工艺固化到边缘侧,形成了边缘智能一体机,可以快速实现一个企业的转产,我们在一家以前不是做口罩生产的企业,通过这种模式,支持企业在一周内能够顺利转产生产口罩,而且口罩的产能达到日产10万只,通过这种方式,不但可以更精准地进行需求的对接,而且可以优化生产工艺,同时对国家来说,可以快速支持国家对关键应急物资的产能状态进行精准监控,也支持调配。

所以从上面的例子可以看得出来,基于工业互联网的智能制造、智能工厂,我们说它的架构未来应该是什么呢?是基于一个工业大脑,实际上是基于云的一个智能工厂。

在新一代智能制造技术和产业模式的推动下,我们可以看得出来,未来的产业实际上将来会打造催生三类智能工厂,未来的三类工厂,一类就是效益型的智能工厂,它是面向特定行业和特定专业,开发出来以生产效率、质量、安全、柔性制造能力的5G+工业互联网的智能工厂。第二类是精准打造冠军企业和实现供应链掌控能力的全球的冠军型的链主工厂。第三类就是面向产业集群,可以很好组织和有效配置全球资源,构建大规模、分布式、多品种制造能力的智能云工厂,所以未来工厂会向这三类进行智能化的转型和智能化的升级。

航天科工现在已经把数字航天列为重要的战略,从数字航天角度上讲,我们也是大力发展了两类数字化,一类就是数字产业化,航天科工基于航天云网,以航天云网为牵头单位,把航天科工所属的从事5G、工业互联网、智能制造的企业,实际上按照产业集群的模式发展,有力提升了我们数字化的供给能力以及产业化的能力。

另一方面,同时瞄准着产业数字化,我们通过产业集群服务于航天科工所属的数字化转型升级,针对特定的企业,针对特定的专业门类,一企一策,开展数字化的转型升级。我们也是通过这种方式,在内部场景,航天科工的智能制造场景的落地和实践的基础上来输出我们在5G+工业互联网+新一代智能制造的航天方案。除此之外,刚刚在工信部的支持下,我们工研院达到理事长和秘书长单位,已经将我们的相应双跨的这些企业汇集在一起,来打造工业觉得的供给侧能力,我们也希望一起为我们国家工业数字化转型升级做出我们的贡献。