工业智能制造新格局:智能工厂为引,供应商及平台赋能

以智能制造为主攻方向,我国制造业产业模式、企业形态正在发生根本性的转变。

作为我国制造业转型、升级的纲领性文件,近日,一份由工信部等八部门联合印发的《“十四五”智能制造发展规划》(下称《规划》)提出一系列具体目标,包括到2025年“建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂”等。

为此,中国工业互联网研究院总工程师王宝友在接受第一财经采访时表示,从目标来看,《规划》对智能制造在推广应用、供给能力、基础支撑方面做出了明确的指导,一方面它是问题导向的,要解决我国当前智能制造现存的问题,同时也是根据现阶段发展情况做出的规划,对解决实际问题、促进融通发展、构建产业生态有积极的指导意义。

上述具体目标如何分步实施?制造业产业、企业应该依据怎样的原则进行实践?王宝友表示,现阶段我国制造企业智能化水平参差不齐,技术发展、区域发展也不平衡。一些优秀企业已经率先推进了智能制造,但仍有很多企业处在发展自动化和信息化的阶段。有些中小企业,当前标准已经能满足其自身发展需求,效益良好,让它们花费更大的成本投入更高级的智能化建设,并不现实。

“因此,要加快智能化转型更需要分层级、分梯度深入推进,逐步将龙头企业的数字化、智能化能力向中小企业迁移,龙头企业自身实现智能化的前提下,着力推动上下游企业协同,提供以场景、生产线等更加集中的解决方案与试点示范。”

智能制造示范工厂怎么建

何谓“智能制造示范工厂”?王宝友解释说,智能制造示范工厂是实现智能制造的重要载体,主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施,实现生产过程的智能化,其本质是要实现人与机器的相互协调合作。

“智能制造示范工厂是由许多智能制造装备、控制和信息系统构成的。”王宝友说,打造此类工厂的几个核心要素包括:第一,设备联网与管理,通过低延时、大带宽的网络基础设施,实现集成化的车间联网环境,解决不同设备之间的联网问题,高效进行传输与管理。

第二,数据的采集和分析,通过传感器、数控系统自动进行数据采集,显示实时生产状态,实现工序之间的协作、柔性自动化生产等。

第三,生产质量的管理,通过智能装备包括智能生产设备、智能监测设备等实现自动检测、记录、分析、持续改进。

第四,智能制造,利用制造执行系统(MES)、先进规划与排程系统(APS),提升全周期全流程的效率。

另外,还可以运用数字孪生技术、CPS(信息物理系统)等技术实现虚实融合。

从制造业企业实践来看,在智能制造工厂建设过程中,经营痛点、产品需求是考量的重点。为此,上海电气集团副总裁阳虹告诉记者:“以我们集团旗下的‘海立冰箱压缩机’来说,该产品在制造端现已实现了标准化,数字化的赋能是为了进一步降低成本;再比如我们的风电板块,由于一般风电(工厂)都会设在地广人稀的场地,定期运维成本很大,因此,该板块在融入数字化过程中,发挥了远程监测作用,我们坐在上海漕宝路总部,也能对当地风电(工厂)的运行状态进行分析,包括对其故障进行诊断并提出相应的维修方案。”

企业在智能制造工厂建造过程中还需克服哪些短板?上海市人工智能研究院数字经济研究中心主任郑茂宽告诉记者,目前看来,一些大企业的智能制造单体工厂(由智能的装备、控制、管理构成)做得都很不错,其中自动化设备比较普遍;企业较为薄弱的环节反而是数据的互联互通。“工厂外,数据的互联互通包括:产品交付市场后的质量数据跟踪、反馈;工厂内,数据的互联互通则包括:跨车间、跨产线的生产数据能否打通;此外,还有不同年份、时间建设的产线在需要时能否调动等,这就面临要针对传统产线做智能化更新、改造等工作。”

供应商、平台如何赋能

根据《规划》的主要目标,到2025年,要培育150家以上专业水平高、服务能力强的智能制造系统解决方案供应商;建成120个以上具有行业和区域影响力的工业互联网平台。

如何理解上述概念?王宝友表示,工业互联网平台,是向下连接海量工业设备,向上对接面向各类工业场景的优化应用,发挥着工业资源汇聚和配置的关键作用。因而,工业互联网平台须具备各类资源整合的能力,包括整合控制系统、通信协议、生产装备、执行系统、管理工具、专业软件等;同时,平台还需要具有强大的基础技术能力、优秀的应用服务能力、可持续的投入产出能力等。

王宝友进一步告诉记者,无论是供应商还是平台,它们不仅是将网络、数据在工业中进行简单应用,更需要和实体经济深度融合,重塑企业形态、工业链和产业链,为企业解决实际生产问题,实现降本增效、产品升级。

供应商、平台如何进一步发挥好自身优势?王宝友表示,供应商、平台需精准定位。一方面,要提供优质、差异化的服务;另一方面,要围绕不同对象的工业应用场景进行匹配。

王宝友建议,跨行业、跨领域的综合型平台,可以通过汇聚产业资源,实现技术创新和产业升级;特定行业及特定区域的特色型平台,可以服务装备、消费品、能源、电子信息等重点产业及产业转型需求迫切的区域;单点技术突破与集成的专业型平台,则需推动数字孪生、工业大数据分析、边缘计算、远程监控等领域前沿技术与工业机理模型融合创新,解决制造业产业、企业在设计、制造、管理等方面的问题。

针对不同企业也有不同策略。王宝友表示,针对头部企业,供应商、平台的做法是可以打通企业的内部数据通道,开展协同设计、共享制造、供应链协同、资源统一调度等,加快企业创新,构建新的利润增长点。而针对中小型企业,可提供“低成本、快部署、易运维、强安全”的轻量化服务,赋能中小型企业快速形成自身数字化能力,有效降低中小型企业数字化转型门槛。

为此,郑茂宽也结合实践表示,实际上,工业互联网平台就包括了要为企业提供系统解决方案,但从过往企业的实操层面来看,由于企业智能制造解决方案的复用率较低,那么对供应商来说资金周转率也会较低(从设计到交付历时大多超过6个月),工业互联网在这一领域的实施成本很高。

郑茂宽告诉第一财经,中小企业做智能制造转型、升级,可以利用一些开放性的“低代码平台”购买自身所需要的应用模块,这些模块拖拉拽功能强,且涵盖生产计划、质量分析、仓库管理等。这样下来,中小企业耗费的成本低、模块开发周期短,操作也会相对简单,是当下的一种趋势。

供应商、平台还将如何创新?王宝友则认为,供应商、平台除了接受政策支持和投资,也要探索新型商业模式,实现可持续运营。平台、系统集成商、工业软件服务商等共同提供赋能企业的解决方案并进行分成;还可以释放数据资产价值潜力,例如开展服务订阅收费、数据交易、模型交易等。

实现IT与OT“人才融合”

记者在调研多家制造业企业过程中也了解到,要顺利进行数字化、智能化转型,技术人才与业务人才的融合与衔接也是一大挑战。

上海航天精密机械研究所副所长、总工程师戴铮对第一财经称,在他所承担的“航天离散协同制造工业互联网平台”建设过程中,仅架构论证环节,所里就成立了涵盖信息化、业务部门、咨询公司核心人员的专业团队,70余人次近20家单位密集调研求证,近30次的架构论证研讨和技术交流后,才得以将系统解决方案敲定。

结合制造业企业实践,王宝友表示,传统制造业的转型、升级中不仅需要OT(操作技术)和IT(信息技术)复合型人才,也需要企业管理人才、行业领军人才、专业技术人才、产业工人等多维度、多层次人才,在开展行业应用时,还需要掌握特定行业相关工艺、业务流程、工程经验等行业特色内容。

而现阶段,工业互联网复合型人才供给非常缺乏,且培养面临诸多困难。原因在于:一是岗位规范化程度较低,导致人才供需两端匹配度不高。二是工业互联网人才培养体系尚未形成,有部分高校积极探索该领域人才培养,但由于缺乏课程、教材、师资及专门的实训环境,教学过程面临很大困难。三是工业互联网相关专科、本科、研究生专业与职业匹配度需进一步提升,工业互联网相关专业类别与职业小类的匹配率上,数据显示,专科教育、本科教育、研究生教育依次为33.3%、39.4%、34.1%,有待进一步提升。

为此,王宝友表示,一方面,要加强产业和教育融合,汇聚研究院所、企业、社会团体、产教融合解决方案供应商等共建人才培养生态;另一方面,充分发挥职业教育的作用,加大高素质、技术技能应用型人才的培养力度,创新职业教育校企合作模式,满足制造业转型升级对人才的结构性需求。此外,工业互联网相关职业人员,则可通过企业岗位培训、继续教育学习等不断提高员工对职业的匹配度。