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制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是推動(dòng)工業(yè)化的原動(dòng)力，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)并且正在深刻地改變著人們的生產(chǎn)方式甚至生活方式。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及勞動(dòng)力、原材料、能源成本飛漲，“中國制造”開始面臨巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，利用自動(dòng)化和信息化手段改進(jìn)制造過程、尋求產(chǎn)業(yè)升級已經(jīng)成為了企業(yè)管理者的普遍共識。對于企業(yè)而言，工廠底層自動(dòng)化設(shè)備和上層的信息系統(tǒng)間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、車間底層如何進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、如何避免制造過程信息的真實(shí)性差異成為了制造企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級時(shí)的首要問題。2014年10月27日，記者采訪了研華（中國）公司工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)群總經(jīng)理蔡奇男，就云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)為制造業(yè)帶來的革新、制造企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)的融合、車間數(shù)據(jù)的采集管理等問題進(jìn)行了分析與介紹，為企業(yè)在智能工廠解決方案建設(shè)實(shí)施上帶來新的思考。

圖1 研華（中國）公司工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)群總經(jīng)理蔡奇男

信息融合裂谷：企業(yè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)各自為陣

目前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)應(yīng)用等新興技術(shù)正在悄無聲息的改變企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行方式。蔡總認(rèn)為傳統(tǒng)條件下依靠人工傳遞數(shù)據(jù)和被動(dòng)的生產(chǎn)線監(jiān)測模式已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，特別是當(dāng)企業(yè)形成一定規(guī)模后，在行業(yè)競爭不斷加劇的大環(huán)境下，制造業(yè)需要建設(shè)管理精細(xì)化、作業(yè)移動(dòng)化、生產(chǎn)協(xié)作化的智能工廠解決方案，不斷提高在質(zhì)量保障、快速制造、快速檢測響應(yīng)以及快速重組等方面的要求。蔡總認(rèn)為所謂智能工廠不單單只是關(guān)注底層的自動(dòng)化設(shè)備，更需要注重信息化的建設(shè)，讓底層設(shè)備與上層的信息系統(tǒng)相融合，達(dá)到數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)間的交互與響應(yīng)。對此蔡總舉了一個(gè)形象的例子：研華此前有個(gè)模具行業(yè)的客戶，突然一段時(shí)間生產(chǎn)的產(chǎn)品總是出現(xiàn)質(zhì)量問題，后來經(jīng)過多方排查才發(fā)現(xiàn)原來是某條生產(chǎn)線電路板溫度過高導(dǎo)致生產(chǎn)線焊接工藝不牢固，從而使整條線產(chǎn)品質(zhì)量低下。盡管該廠制造設(shè)備屬于自動(dòng)化，但設(shè)備與上層管理之間出現(xiàn)信息傳遞裂谷，信息沒有及時(shí)反饋導(dǎo)致了整批產(chǎn)品的質(zhì)量問題。

由此可見，企業(yè)管理層到車間層特別是車間設(shè)備層的信息交互普遍存在著困難，一方面車間設(shè)備層的重要信息難于采集和上傳，無法達(dá)到對生產(chǎn)過程的監(jiān)控。另一方面上層系統(tǒng)難以深入到車間和設(shè)備層，從而影響管理信息系統(tǒng)的準(zhǔn)確運(yùn)行，使動(dòng)態(tài)信息成為脫離實(shí)際的無源之水難于及時(shí)下達(dá)，從而使整個(gè)企業(yè)信息化難以產(chǎn)生更大的效益。蔡總總結(jié)現(xiàn)在制造企業(yè)信息化往往存在著以下難點(diǎn)：

生產(chǎn)過程不可視：主要體現(xiàn)在不能實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)現(xiàn)場中在制品、人員、設(shè)備、物料等制造資源和加工任務(wù)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。

生產(chǎn)過程復(fù)雜關(guān)鍵數(shù)據(jù)難采集：由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和加工工藝的復(fù)雜性，造成生產(chǎn)過程中包含了高溫、高壓、高輻射等一系列惡劣條件，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變使關(guān)鍵數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確采集。

現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：伴隨著企業(yè)不斷發(fā)展，企業(yè)總線使用上出現(xiàn)“八國聯(lián)軍”，不同國家不同廠商的生產(chǎn)總線無法統(tǒng)一，數(shù)據(jù)信息傳遞出現(xiàn)障礙。

制造過程信息的真實(shí)性差：現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息過多依賴人工錄入，增加了出錯(cuò)的機(jī)率。

上述特點(diǎn)反映了制造企業(yè)迫切需要對制造過程進(jìn)行信息化與自動(dòng)化的融合，從而建立一個(gè)完整高效的智能工廠解決方案。而智能工廠的首要任務(wù)就是對企業(yè)自動(dòng)化和信息化的整合，通過數(shù)據(jù)采集及其分析處理系統(tǒng)，將車間的各種數(shù)據(jù)完整實(shí)時(shí)的采集到車間數(shù)據(jù)庫中，并將車間生產(chǎn)的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反饋到車間的管理層，加強(qiáng)管理人員對車間生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控和管理，并為企業(yè)管理人員制定生產(chǎn)計(jì)劃提供依據(jù)。

研華智慧工廠：打通信息化與自動(dòng)化的任督二脈

對于研華而言，經(jīng)過三十多年的經(jīng)驗(yàn)積累，研華集成了智能工廠的各個(gè)模塊，包括數(shù)據(jù)采集、工業(yè)通訊、嵌入式機(jī)器人、I/O板卡高速采集運(yùn)動(dòng)控制、人機(jī)界面、工控機(jī)以及上層軟件七大部分，為企業(yè)構(gòu)建一個(gè)完整的智慧工廠解決方案，兼?zhèn)湓O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，建設(shè)一個(gè)高效、節(jié)能的智能工廠。

圖2 研華智能化工廠整體架構(gòu)

蔡總認(rèn)為目前制造企業(yè)單純的對底層自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行置換升級已不再適用，取而代之的是融合了采集卡、傳感器、軟件和數(shù)字用戶界面的復(fù)雜系統(tǒng)。此外，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品將由單品向集成化靠攏，乃至連向云端。當(dāng)智能硬件連向云端時(shí)，位于云端的數(shù)字組件將延展智能硬件的各項(xiàng)功能，并能加速服務(wù)，促進(jìn)產(chǎn)品迭代創(chuàng)新。

現(xiàn)代制造模式以生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等作為衡量企業(yè)制造能力和水平的主要標(biāo)志，然而由于企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大、技術(shù)改造深入和市場競爭加快，造成具有多源異構(gòu)性、形式多樣性、復(fù)雜多變性等特征的車間制造過程信息急劇膨脹，再加上傳統(tǒng)的企業(yè)管理系統(tǒng)無法精細(xì)控制到流程復(fù)雜、信息紛亂的車間制造過程使得企業(yè)管理層難以準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)情況。蔡總介紹研華之前一家客戶最初創(chuàng)始人僅以2000元作為初始資金辦廠起家，前期憑借良好的工藝得到了市場的迅速擴(kuò)大，購買者也對產(chǎn)品十分放心。然而隨著企業(yè)不斷發(fā)展工藝水準(zhǔn)反而有所下降，最后無奈找到研華，經(jīng)過總結(jié)后發(fā)現(xiàn)企業(yè)規(guī)模膨脹后的信息化與自動(dòng)化裂谷使整個(gè)產(chǎn)線紛亂無章，要知道現(xiàn)代制造企業(yè)的管理信息系統(tǒng)都是建立在自身的復(fù)雜性之上，而制造車間作為最重要的信息源頭，存在著大量的無序、冗余、殘缺、異構(gòu)信息，要想克服他們之間存在的信息交互的鴻溝，這就對車間制造過程信息的自動(dòng)化和信息化提出了更高的要求，需要對車間制造過程的集成性和企業(yè)信息系統(tǒng)的交互性方面進(jìn)行提升。蔡總介紹通過實(shí)施研華WebAccess平臺，使該企業(yè)可以快速的整合監(jiān)測信息化相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管控的一體化，輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，靈活的拓展架構(gòu)，降低供熱自動(dòng)化控制設(shè)備的采購成本。

圖3 研華WebAccess整合生產(chǎn)信息及控制器狀態(tài)

在蔡總看來，由于各個(gè)行業(yè)屬性的不同，對智能工廠的建設(shè)架構(gòu)也不盡相同，比如流程行業(yè)的自動(dòng)化程度往往較高，因此其數(shù)據(jù)采集工具多嵌入在自動(dòng)化設(shè)備中，與系統(tǒng)緊密相連的大部分?jǐn)?shù)據(jù)和運(yùn)營管控相關(guān)的數(shù)據(jù)會(huì)流入到ERP中，其他與生產(chǎn)執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)則主要導(dǎo)入到MES系統(tǒng)中。相比較之下，離散企業(yè)的車間管理過程更為復(fù)雜，離散行業(yè)面臨著生產(chǎn)計(jì)劃難以預(yù)測、產(chǎn)品工藝流程差異大、設(shè)備自動(dòng)化水平較低、現(xiàn)場單據(jù)多、作業(yè)繁瑣、不易掌控等特點(diǎn)，這就導(dǎo)致了企業(yè)需要首先對包括生產(chǎn)進(jìn)度信息、物料信息、加工信息進(jìn)行獨(dú)立的采集。蔡總介紹研華行業(yè)客戶的信息系統(tǒng)由其行業(yè)合作伙伴特性所決定，以行業(yè)為界定區(qū)分建立不同的智能工廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。例如對于離散的軍工企業(yè)而言，由于它的計(jì)劃生產(chǎn)模式，安全、進(jìn)度和質(zhì)量就成為它在整個(gè)信息系統(tǒng)中最為重要的指標(biāo)，研華會(huì)加強(qiáng)在此方面的數(shù)據(jù)采集力度，提供行業(yè)個(gè)性鮮明的智慧工廠解決方案。

內(nèi)外兼修：搭建物聯(lián)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共贏生態(tài)圈

談及智慧工廠的發(fā)展趨勢，蔡總認(rèn)為當(dāng)智慧工廠在制造業(yè)深化應(yīng)用后，智能工業(yè)將對傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行重新定義，人、應(yīng)用系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備將以前所未有的形式聯(lián)接并構(gòu)成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)化制造時(shí)代，成為企業(yè)創(chuàng)造新價(jià)值的競爭源動(dòng)力。通過將智能機(jī)器間的連接并最終將人機(jī)連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)全球工業(yè)，激發(fā)生產(chǎn)力，提升生產(chǎn)效率。在這種新的模式下，智慧工廠將迅速滲透到制造業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售乃至服務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)。

就研華自身而言，隨著制造業(yè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)系越來越緊密，并呈現(xiàn)出服務(wù)化和聚合的趨勢。未來研華一方面將不斷積累自身優(yōu)勢集成至智能工廠的各個(gè)模塊，為企業(yè)構(gòu)建一個(gè)融合自動(dòng)化與信息化的完整智能工廠解決方案；另一方面研華將加強(qiáng)與中國移動(dòng)、英特爾、微軟等產(chǎn)業(yè)鏈廠商合作，構(gòu)建物聯(lián)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟共贏生態(tài)圈。在基于“智慧地球”的品牌戰(zhàn)略下，研華將對人、應(yīng)用系統(tǒng)、機(jī)器和所有的傳感設(shè)備無縫連接，為包括移動(dòng)辦公、節(jié)能減排、物流供應(yīng)、安全生產(chǎn)、智能控制等提供全方位的運(yùn)營革新，加快企業(yè)生產(chǎn)流程的節(jié)奏和優(yōu)化速度，推動(dòng)制造企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

后記

蔡總認(rèn)為無論是云計(jì)算還是移動(dòng)應(yīng)用，亦或是物聯(lián)網(wǎng)和智慧工廠，一切新興技術(shù)及創(chuàng)新動(dòng)力都應(yīng)該來自于“提升客戶競爭力”為導(dǎo)向。當(dāng)前，傳統(tǒng)制造業(yè)飛速變革，越來越多的企業(yè)面臨著信息化戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型升級，構(gòu)建適合企業(yè)自身業(yè)務(wù)發(fā)展的信息化戰(zhàn)略體系是每個(gè)企業(yè)CIO最為關(guān)心的問題，而基于自動(dòng)化和信息化融合的思維，研華智慧工廠發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用將具有廣闊的前景和難得的機(jī)遇。