拥抱工业4.0,华为解析企业如何向智能化转型

 中国电子报、电子信息产业网  作者:
发布时间:2015-03-13
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工业4.0,2015年CeBIT的最大热门,它正轰轰烈烈的走来。剧透一下,华为企业BG总裁阎力大先生将在CeBIT全体大会上,分享如何通过创新ICT使能新工业革命,虽然不能抢先看演讲材料,但我们可以先来看一看华为资深专家眼中的工业4.0。

近年来,以信息通信技术(ICT)与制造业深度融合为核心的新工业革命正在加速孕育,美国称之为“再工业化”,日本称之为“工业智能化”,德国则称之为“工业4.0”。

工业4.0的出现引发了巨大的变化,其将ICT和生产制造深入融合,重新定义了制造业;工业4.0通过物联网(IoT)技术,改变生产和消费的全过程;除此之外,工业4.0也在能源、车联网、物流等领域产生巨大的影响力,改变人们的生活方式,甚至是人类对存在的认知。

工业4.0的推进,会逐步将最先进的IT、CT技术应用到制造的核心领域,这需要ICT厂商和传统制造厂商紧密结合,建立广泛的联盟,联合进行创新,并率先在部分行业构建样板,树立典范,形成示范效应。示范效应会吸引更多的企业加入,同时会出现新的商业模式,保守的企业有可能会被迅速淘汰。

另外,标准化对工业4.0至关重要。这方面政府和国际组织需要发挥更大的作用,推动跨国跨产业的合作,在Connectivity、设备IP化和移动化、数据共享和安全机制等几个方面深入讨论。

工业4.0,提升行业效率和竞争力

正像蒸汽机、电力和信息化驱动了前3次革命一样,工业4.0是ICT技术发展到新阶段而产生的新的工业发展模式。大数据、云计算以及物联网等新技术都会应用到工业4.0当中,但是工业4.0并非是为了技术而技术,其最根本的驱动力是解决当前行业中面临的各种问题,最终的目的是为了提高企业、行业的整体效率和竞争力。

不同行业的生产环境、生产工艺及生产原料不同,对生产设备的要求也各不相同。在将ICT技术应用到生产过程的变革中,针对不同环境下的抗震、耐高温、抗酸碱腐蚀以及防水防撞等工业属性的特殊要求,在技术选择上也需要进行创新和取舍。

比如在钢铁厂的冷轧过程中,为了精确地测量钢板的温度,传感器必须部署在温度极高的环境中,大大超过传统有线通信的能力,必须采用高效的无线传输技术;而在石油炼化工厂中,存在大量密集的金属管线,对无线信号有比较强的屏蔽效应,这时候就需要考虑绕射和穿透力强的技术,如e LTE。这些行业上的特殊要求,一方面需要设备厂商深入了解工业环境需求,选择合适的技术和产品来应对,另一方面也需要结合多厂商的优势,组合成适合行业特点、面向特定需求的解决方案。

除了要面向行业之外,基于工业4 .0的解决方案还需要考虑在广泛实现智能互联的基础上实现系统的弹性,一方面能够适应在不同规模的企业中应用,另外也应考虑如何实现快速的优化和迭代。这需要解决方案构建标准化的开放架构,并在此架构下构建可裁剪的组件。在未来的工厂中,解决方案就像搭积木一样,根据实际需求,快速地通过组件来构建和优化。

最后,工业4.0将逐步驱动行业核心领域开放,通过嵌入式技术、网络技术、云数据中心和安全数据交换,实现多个设备之间、多个工厂之间的协作,从而实现产业集群,以集群化的优势去提升竞争力。

近几年,华为在行业解决方案领域持续投入,在智慧城市、智能交通、智慧能源、智能电网和智能制造领域积累了深厚的经验,联合合作伙伴一起,规划和设计了一大批可复制的解决方案。

制造行业:聚焦智能工厂和智能工程机械

面向工业4. 0的解决方案中,智能工厂是一个重要的方向,其通过采用网络化的分布式生产设施,组合成智能化生产系统,实现智能化生产过程。在智能工厂中,将实现智能生产,这也是工业4.0的一个核心话题,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

为了实现智能工厂和智能生产,需要考虑对现有工厂的设备进行智能化改造,采用有线无线一体化的网络打破生产网络和办公网络之间的屏障。在此过程中,需要重点考虑设备和网络开放带来的安全风险,提供端到端的安全保障。同时,为了实现智能制造,设备和生产过程产生的大量数据也要有效地加以利用,以构建先进的制造云平台,提供生产数据的大数据分析和处理,优化生产流程,保证产品质量,提高生产效率和生产安全。

华为的智能工厂解决方案采用多种网络技术,将短距无线通信和广覆盖无线通信之间有效配合,也将无线网络和有线网络融合起来实现无缝的接入,最终统一智能工厂的网络,有效地保障设备与设备之间、设备与制造云数据中心之间的数据交换,为智能工厂提供网络基础。同时,华为能提供面向服务的、可弹性扩展的一体化制造云解决方案,为制造业的大数据分析、存储及计算提供强有力的ICT基础设施保障。

另外,在制造领域,工程机械也是很大的一块市场。目前工程机械正面临着向服务转型的巨大机遇。据统计,目前欧美发达市场上,工厂机械的服务销售占比高达70%,而以中国为首的亚太区域,工程机械的服务销售占比只有30%,估计到2016年,中国工程机械服务市场规模将达到1600亿美元。在工程机械向服务转型的过程中,预测性维护是当前的热点,其将工程机械的当前位置、运行数据、运行状态实时上报给厂商维护中心,通过对故障进行建模和数据分析,为工程机械的高效率使用提供保障。

在预测性维护的解决方案中,实时有效的数据采集和回传是非常重要的。目前在中国,大部分工程机械已经实现了基于GPS的定位功能,厂商可以基于此功能对工程机械实现简单的定位和数据采集。但是要做到预测性维护,还需要提供更加实时的数据传输,在这方面,华为可发挥网络优势,将工程机械设备上的传感网络、工程车辆的车载传感网络和运营商的无线网络、工程机械集散地的场区网络无缝连接在一起,并通过统一的物联网连接管理平台对终端、传感器进行有效管理,确保数据连接的可靠性。

同时,华为也和合作伙伴一起为工程机械制造商提供创新的应用平台,逐步实现工程机械性能监测、健康评估、故障诊断、智能维护、使用培训、再制造、二手交易等方面的全生命周期管理,以及机群优化调度等智能云服务,全面推动工程机械行业从“生产型制造”向“服务型制造”的转型升级。

能源行业:提升生产效率和HSE

在能源行业,特别是油气领域,生产事故或者危险物质泄漏造成的人身安全、财产损失层出不穷,在局部区域,对环境也带来巨大的危害。因此,HSE在油气行业广受重视,而最新物联网技术带来的传感器和通信成本的大大降低,也进一步推动了HSE(Health, Safety, and Environment,健康、安全和环境管理体系的简称)相关解决方案的快速发展。

以石油炼化工厂为例,由于行业的特殊性,在生产过程中,会排放出大量的废水、废气,同时厂区内还存在一些有毒、易燃、易爆气体泄漏的问题,极大地影响石化员工的人生安全,降低了整个工厂的生产效率。为了确保管线的生产安全,目前行业内采用大规模的人工巡检方式,这需要投入大量人力,也带来人身安全的隐患。

以管道测厚为例,一个中等规模的化工厂,针对不同的管道类型,每月需要定期巡检一次,同时针对高危管线和位置,巡检的频度还需要加强。在这种情况下,基于物联网技术采用无线测厚装置,能够极大提升测量的准确率,降低测量的工作量,避免漏测、测不准带来的安全风险。另外,危险区域的有毒气体检测也非常重要,一方面有毒气体的提前预警,能够避免人员误入危险区域,降低人身损害;另一方面,有毒气体的监控,也能够及时有效地对问题进行处理,提高问题解决的时效性,避免大规模的环境污染。

为了应对HSE的需求,华为无线智能工厂解决方案通过物联网技术和4G移动通信技术相结合,实现对生产装置、罐区和厂区环境的全面感知和监控;同时实现各岗位的协同工作,紧密连接生产经营的各个环节,达到降本增效、协同响应、移动化作业和管理的效果。

无线智能工厂解决方案在逻辑上主要分为3层:

•应用层:负责石油炼化环境监控、运行管理、协同调度等;主要包括物联网相关的应用,如HSE环境监测系统、排污监测系统和智能巡检系统等,也包括宽带无线集群调度系统、视频监控系统和人员定位系统等协同调度的应用。

•网络层:实现石化生产各种业务的承载;保证业务的实时性、可靠性、安全性;华为提供企业级的4G网络,为终端和传感器提供有效的接入手段。同时,华为还创新性引入LTE-M技术,通过低功耗、强覆盖的低速广域网络覆盖,解决化工厂区因管线密集、装置遮挡等原因造成的无线弱覆盖问题。

•终端及传感器层:实现一线语音、视频的回传和各种类型传感器及传感网络的无线网络接入,包含环境感知传感器、移动终端、CPE、视频监控摄像头和人员定位终端等设备。为了保障企业的投资,华为也支持传统的Wireless Hart、ISA-100和WI-PA等短距网络的接入和中继。

车联网行业:交通控制网络和车载系统是当前热点

工业4.0除了将在制造和能源领域产生巨大的影响之外,在车联网、可穿戴等诸多和人们生活密切相关的领域,也将带来深远的影响。以车联网为例,虽然现在很多车辆上已经安装了GPS,而且也能够通过GPRS或者3G网络上传车辆的位置信息,但是未来,随着物联网技术的进一步发展,车与车、车与路、车与人、车与传感设备等的交互将会更加频繁。通过车与车、车与人、车与路互联互通,可实现信息共享,收集车辆、道路和环境的信息,并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布,根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管,并提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。

在车联网领域,华为积极和车厂、运营商及政府相关部门合作,2014年10月,华为和东风汽车签署了合作协议,在车载电子产品、车联网、智能汽车等相关产品,以及代表未来方向的车载通信设备产品和解决方案等领域展开合作,双方合作步骤分为3个阶段:

•第一阶段:华为为东风开发系列车机及服务,提供强大的智能互联能力,并成功应用在东风风神AX7车型。该车机采用高分辨率的9英寸触摸屏,具有强大的人机交互界面,可通过有线和无线两种形式连接智能终端,实现车机和手机的双屏互动。

•第二阶段:双方聚焦车联网领域规划未来的合作产品,包括车人、车车、车云之间互联互通,实现车辆互联的智能化,实现车内网、车际网、移动互联网的三网融合。

•第三阶段:共同研发智能汽车,通过辅人阶段、拟人阶段和共生阶段,最终实现具有情感化自动驾驶的智慧汽车。

建立“德国工程能力中心”

2014年10月10日,中德双方在第三轮中德政府磋商后发表《中德合作行动纲要》宣布,两国将开展“工业4.0”合作,该领域合作有望成为中德未来产业合作的新方向。

为了响应政府号召,进一步推动华为和德国工业界在工业4.0方面的合作,华为将在慕尼黑建立“德国工程能力中心”,充分利用德国在人才、技术和研发等方面的优势资源,提升华为在整机及硅光制造、自动化与智能机器人、测试、实时供应链管理等领域能力。同时,华为将继续与德国产业界开展合作,支持德国政府提出的“数字议程2014~2017”和“工业4.0”战略。


来源:            责任编辑:刘晶
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