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制造业数字化转型底气何来?

供稿:中国工控网 2016/7/6 9:12:27

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  • 关键词: 制造业 数字化
  • 摘要:在制造行业热议工业4.0、工业互联网,以及“中国制造2025”的当下,针对制造业的“原点”——工厂、车间,其所面对的挑战则极为复杂。很难,想象哪一家制造型企业为了实现数字化转型而去重新构建一个全新且满足智能制造要求的工厂。

距今295年,人类历史上第一座现代意义的工厂——Lombe’s Mill出现在伦敦西北180公里的德比郡德文特河西岸。Lombe’s Mill当时雇佣了300名工人,厂区面积至少有2000多平米。John Lombe与1721年正式建成了这座水力机械缫丝厂,自此,开启了现代化大规模生产的工业序幕。


经历几个世纪的变迁,从蒸汽时代到电器时代,以及所处的信息时代,工厂的核心价值依然聚焦在产品生产。只不过,在不同的时代中,企业都需要通过各种技术手段和管理方法,对产品的成本、品质以及生产的效率进行着不懈地追求。


在制造行业热议工业4.0、工业互联网,以及“中国制造2025”的当下,针对制造业的“原点”——工厂、车间,其所面对的挑战则极为复杂。很难,想象哪一家制造型企业为了实现数字化转型而去重新构建一个全新且满足智能制造要求的工厂。现已存在于生产流程中的不同自动化设备、新型的物联网设备,如何得到有效的集成、整合;自动化生产过程中强调的现场生产决策和整体业务流程的商业决策平台,如何真正体现在生产环节;数字化生产转型过程中对现有车间人员责权利的重新定义,该如何得到有效落地?这一系列相互关联的数字化转型挑战,迫使企业高层管理更加需要对IT基础架构有一个系统性的全貌认识,从“端到云”的思路去构建一个真正能实时感知、实时执行生产决策的数字化制造。


“端”有千万种 如何入云


“自动化”一词,对于制造型企业而言,要早于“信息化”。这两者所关注的领域在传统制造行业中也有所不同。前者更加聚焦在生产流程,而后者则针对企业的人、财、物的管理。但对于一个数字化型的企业,则需要将这两者进行有效的集成和整合。只有做到这一步,才有可能迈出“数字化”生产的第一步。


现已存在的自动化生产设备、新型的工业机器人设备,再加上不同供应商做提供的工控装置,摆在企业面前的挑战是,需要依托一个开放的平台或是架构,不仅仅能够让各类纷繁复杂的设备实现数据的传递和交换,还能够让这些信息与企业云计算平台进行顺畅的对接。英特尔正是意识到这种挑战的急迫性,所以针对工厂生产领域,提供了“物联网网关”解决方案。它不仅仅能够实现与各类物联设备的数据、信息交换,同时它也能够承担起各类物联设备与企业云计算平台的桥梁作用。


英特尔在其自身的工厂中,通过使用物联网网关和传感器来收集和分析数据。这些数据可用于改进自动化流程,例如,连接到外部物联网网关来收集有关其焊球工艺流程(Ball Attachment Module Process)的准确数据,英特尔成功将传感器读数与各种机器和执行系统关联。根据这些数据作出决定,不单提高了利用率,而且因支持预测式的机器维护而减少了机器停机的情况。


英特尔物联网网关的价值实现了生产过程中各种物联设备的互通以及与云平台的对接。在基于物联设备互通的基础上,企业更加需要的是能够在一个统一的开放平台中去感知、管理各类物联设备。英特尔所提供的SAS1.0、SAS 2.0(Intel System Architecture Specification)两类开发框架,则从兼顾传统自动化设备和新型智能装置出发,给企业实现对物联设备的感知、管理提供了一个开放构建思路。


“决策”特性有各异,如何“云”中应对


“决策”概念对于生产型企业而言,不仅仅是对应着“商业分析、商业智能”,生产线上的果断决策判断,在某种意义上讲对企业更为重要。也正是基于这样的原因,当丰田“授权”给普通员工只要发现故障隐患,就有权按响生产线警示“红灯”,甚至可以果断中断生产流程时,整个制造行业都为丰田的这一举措惊叹不已。


然后,无论是生产工艺的复杂性,还是生产效率的提升,人工干预的情景已经不能胜任当下生产流程的要求。企业更加需要的是一个能够提供自动化生产决策判断的IT平台。这种平台构建,是要基于在物联设备全部互联,相应的制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)完备的前提下。英特尔为了实现自动化生产监控、决策干预等功能,在其工厂智能化改造过程中,最先开启的步骤就是在底层构建了一套完整的开放IT基础平台。该基础设施包含一个由服务器、网络连接存储(Network-Attached Storage,简称 NAS)和存储区域网络(Storage-Area Network,简称 SAN)数据存储设备以及工厂车间内的客户端设备,以及采用标准软硬件协议组成的强大 IT基础平台。


只有在这样的一个IT基础平台的私有云之中,生产流程所涉及到的决策感知、判断和制定,才能真正实现自动化、智能化。端到云的构建思路,让生产过程的数据实时反馈到后台,生产现场的私有云能够借助通过内存计算技术实现实时分析和决策制定。这样的一套完整的生产现场决策系统,让英特尔工厂在关键业务制造流程保持了99.99%的可用度。


从企业经营决策的角度出发,除了生产现场的决策制定之外,市场趋势的判断、供应链的优化等环节的商业分析也对工厂生产产生影响。工厂本地的IT基础平台只有与企业整体的IT资源进行融合、整合,才能让企业借助大数据技术实现一个全貌的数据分析。基于x86架构的云计算平台,无论是在私有云、混合云的部署、管理等方面可以完整的将计算资源、网络资源、存储资源进行“池化”。与此同时,英特尔x86架构对于Hadoop的支持,也能够让企业更充分的借助大数据技术实现商业分析和决策制定。


无人值守生产,如何体现“人”的价值


从物联设备的互联互通,到数据、信息顺畅接入企业云计算平台之中,通过这条完整的端到云闭环,企业最终可以实现真正的自动化生产。英特尔对于自身的自动化生产改造目标,构建一个“无人值守”的生产流程。但这是否意味着生产领域中,人的重要性被降低了呢?


人员在自动化生产的过程中,其职责和权利均会发生改变。员工职责描述从单点的监控到整条数字化生产工艺流程的管控;从某一个具象生产环节的管理,到协同制造全局的监控。这一系列的改变,对员工的工作能力、工作方式都提出了新的要求。员工只有借助新一代的生产工具,例如多种物理形态、技术特性的PC设备,才能够顺畅面对这些挑战。


从端到云的理念出发,PC是处于一个特殊位置的“端”设备。其与人之间的关联度最为紧密,因此PC需要根据不同的生产场景和业务特性,与相应的应用平台进行集成和整合。只有这样,才能够让生产一线的员工价值释放得最大。


英特尔在工厂数字化转型过程中,对生产过程中出现的重大突发故障处理环节,引入了二合一、平板电脑等设备。借助终端设备与后台工艺流程系统的协同对接,使得员工能够高效的在CPU特殊生产车间中开展工作。同时,通过使用具备酷睿博锐架构的工业PC设备,让便不再全球生产线上的工业PC处在一个7*24小时的管控之中。


来源:微信号 ITHowBiz

审核编辑(王静)
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