當前,能源和第四次工業革命正在驅動市場變革,能源效率和生產力的提升是目前市場需求和產業結構變化的兩大驅動力。在能源領域,可再生能源、電動汽車、微型電網等技術正迅速發展,預計未來25年內在可再生能源領域的投資將達到約7萬億美元,到2030年電動汽車將占汽車總銷量的50%以上,2025年微型電網市場規模將達到50億美元,2020年能源管理市場規模將翻番達440億美元。在工業和制造業領域,很多國家都已經制訂了國家戰略來推進產業升級,例如德國的“工業4.0”、“中國制造2025”以及印度的“印度制造”等。在制造業升級中,以工業機器人為例,預計到2019年,工業機器人在全球的裝機量將達到260萬臺,而在工業機器人最大的市場——中國,預計工業機器人的密度會從2014年的每1萬名工人36臺機器人增長到2020年的150臺。
市場的變革以及對效率的追求,給用戶側和供應側的企業都帶來了諸多挑戰和機遇。能源和工業市場變革的背后是數字化技術的創新與發展,近幾年,無論是企業管理者還是技術專家都通過各種渠道對虛擬現實、軟件定義設備、機器學習、云計算、大數據、網絡安全以及區塊鏈等等技術詞匯耳熟能詳。過去10年甚至20年,很多顛覆性創新技術都是從消費領域開始,例如移動互聯網、物聯網、云計算和人工智能等。我們要特別感謝消費互聯網的蓬勃發展,因為在該領域產生的數據規模和應用場景促使整個計算、存儲、連接以及交互技術實現了飛躍,滿足了低成本和大規模的要求。在過去幾年,這些主要從消費領域發展起來的技術在工業領域也得到了快速的應用。行業研究報告表明,制造業、油氣、交通和樓宇等行業都處于數字化快速上升的拐點上,創新性的數字化技術正在對傳統行業的轉型產生深遠影響。
作為全球電氣產品、機器人及運動控制、工業自動化和電網領域的技術領導企業,ABB結合已經在全球安裝的7000多萬臺數字化設備和7萬多套自動化系統,推出了ABB Ability工業物聯網平臺以及180多個數字化解決方案,覆蓋了很多重要行業。
在工業領域,數字化轉型其實就是IT與OT融合,即兩化融合——信息化和自動化的融合。由于本人在CIO這個崗位上任職多年,現在又負責ABB數字化業務的發展,因此對兩化融合感觸很深。過去,IT與OT這兩部分在制造企業內部割裂十分嚴重,不僅是系統層面的割裂(或者看似是連接的,但是數據的交互產生的價值是有限的),還包括人員知識的割裂,做IT的不了解OT,做OT的對新的ICT技術的了解也比較欠缺。
數字化、智能化過程實際上是將各層級之間打通、貫穿的一個過程。從數據被采集到分析再到集成,從設備、邊緣計算到云計算再到不同平臺之間、跨越企業邊界的云互聯,無論如何,業務最終要與現實世界打交道,因此必須要具備“感知-分析-執行”的閉環能力,必須有能力去執行,而不是只停留在信息層面。智能化設備、控制系統以及連接都是其中非常關鍵的因素,這些也是ABB和我們的客戶長久以來積累的行業經驗之一。
未來的智能工廠會有很多種形態,但是有幾點是共通的。首先,未來工廠一定要滿足客戶多樣性的需求;其次,制造過程是柔性的、靈活的,能滿足大規模定制的需求;第三,生產率要提高,成本要下降,能耗要優化,運營要更安全;第四,未來的工廠一定是協作的,包括人與機器、機器與機器、機器與分析系統、云平臺之間的協作,以及跨越整個供應鏈(從供應商到最終客戶)的協作。互聯互通在智能工廠中的作用十分重要,因為只有集成了多維度的信息,加上設備層、邊緣計算層或者云端的分析能力以及最終的執行能力,才能形成“感知-分析-執行”的閉環,進而實現從自動化到自主化的演進。
為支持客戶智能制造和產業升級,ABB提供了非常多的解決方案以及產品,不但包括用于各行業的機器人解決方案、應用和自動化控制系統,也包括具有強大分析能力的生產運營管理平臺、基于工業大數據的資產健康管理平臺,以及遠程服務等企業級系統。制造是非常復雜和廣泛的課題,ABB的方案也在演進中,并不斷被應用于客戶和ABB自己的工廠中,也包括華為的松山湖制造基地。
在華為松山湖制造基地中,ABB的機器人已經與華為eLTE-U方案完成了對接,能夠回傳ABB機器人狀態和告警數據,為生產設備的預防性維護提供大數據通路。未來,雙方還將繼續深化合作,例如在生產設備中配備集成了eLTE-IoT模組的能耗采集模塊,可將設備電壓、電流和能源消耗情況回傳,及時發現并處理空耗情況,打造綠色工廠;通過部署eLTE-U網絡,可無線監控機器人和產線的情況,并實時回傳監控視頻,后續通過AR/VR的運用還可以進行遠程診斷以及指導現場工人排障等;此外,通過將eLTE-U模組集成到ABB機器人,利用無線網絡對機械臂進行遠程和實時控制,可實現精益化、高效生產,打造數字化、自動化和綠色的生產園區。
據Gartner預計,到2020年全球將有260億臺設備實現互聯,其中13%來自于制造業。連接是行業數字化與智能制造的關鍵因素,將連接與ABB以及華為等合作伙伴在垂直行業中的專業知識和能力相結合,可以為客戶和行業創造巨大的價值。以工業中的智能制造場景為例,機器人、傳動設備和電機等設備與系統也可以根據不同場景和需求采用不同的連接技術互聯以及連接到云端。
在遠程服務領域,可借助物聯網平臺進行預測性維護,避免故障停產,降低運營成本,這就需要利用eLTE-U、NB-IoT等無線技術實現工業設備隨時隨地接入網絡。例如,ABB與華為一起聯合研發的基于eLTE-U的機器人方案,將機器人與網絡高效連接起來,實時提取機器人的海量數據并進行分析,實現預測性維護,優化產線。
如果讓機器人移動起來會怎樣?在自動導航小車(AGV)和移動機器人領域,結合MES和上位調度系統讓機器人靈活移動,大大拓展了機器人在物流、倉儲和制造車間等場景中的應用,使得生產更靈活與柔性。這也對無線技術提出了更高要求。例如,機器人重復定位精度可以達到0.02mm,而小車的移動精度與之還有一定差距,如何滿足響應與執行效率、定位精度等多方面因素的需要,5G技術將使移動工作站變為可能,實現與上位系統數據實時快速交互以及設備定位,ABB與華為等合作伙伴也一直在努力運用更新的技術引領行業的創新。
在機器視覺領域,視頻不僅用于視頻監控,還可用來測量、檢驗、引導和識別,例如做質檢,檢查生產的產品是否有缺陷。尤其是結合云端的人工智能和認知服務,再結合具有執行能力的系統,來形成完整的自我反饋的學習系統。而網絡的大帶寬讓眼睛更“清晰”,低時延讓動作更快、更準。
創新性的數字化技術和應用可以大幅度提高生產效率、節約能耗、延長設備壽命。以ABB已經推出的解決方案為例,借助可連接的機器人、制造執行系統、能耗評估、網絡安全評估、機器人開發的數字化仿真、電能質量監測與需求響應、分布式控制系統,以及遠程監控與優化,我們的客戶可以將生產力提高200%、能耗降低30%、設備壽命延長30%。
在許多垂直行業,無線還有更大的發展空間。在流程制造業中,自動化程度相對較高,對信息的采集、傳輸和頻率要求也更高,場景和現場的條件也更復雜,我們結合多年積累的專業知識去分析和挖掘這些場景。在智能電網、智能水務和自動化港口領域都有很多非常好的應用。例如在地下礦中的智能煤流方案,通過對煤流的實時監控反饋、無線傳輸和集中控制,可以大幅度降低耗材成本,延長設備使用周期,給客戶帶來可觀的經濟效益。
數字化、物聯網和連接技術的發展已經大大促進了工業、制造、能源等行業的數字化進程。未來,需要OT、IT和ICT企業與客戶攜手,利用各自的專長和對行業的理解發掘出更多、更深層次的場景,從而帶動整個行業的發展。
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