當(dāng)前,能源和第四次工業(yè)革命正在驅(qū)動(dòng)市場變革,能源效率和生產(chǎn)力的提升是目前市場需求和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的兩大驅(qū)動(dòng)力。在能源領(lǐng)域,可再生能源、電動(dòng)汽車、微型電網(wǎng)等技術(shù)正迅速發(fā)展,預(yù)計(jì)未來25年內(nèi)在可再生能源領(lǐng)域的投資將達(dá)到約7萬億美元,到2030年電動(dòng)汽車將占汽車總銷量的50%以上,2025年微型電網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到50億美元,2020年能源管理市場規(guī)模將翻番達(dá)440億美元。在工業(yè)和制造業(yè)領(lǐng)域,很多國家都已經(jīng)制訂了國家戰(zhàn)略來推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級,例如德國的“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”以及印度的“印度制造”等。在制造業(yè)升級中,以工業(yè)機(jī)器人為例,預(yù)計(jì)到2019年,工業(yè)機(jī)器人在全球的裝機(jī)量將達(dá)到260萬臺,而在工業(yè)機(jī)器人最大的市場——中國,預(yù)計(jì)工業(yè)機(jī)器人的密度會從2014年的每1萬名工人36臺機(jī)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(cè)和供應(yīng)側(cè)的企業(yè)都帶來了諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。能源和工業(yè)市場變革的背后是數(shù)字化技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,近幾年,無論是企業(yè)管理者還是技術(shù)專家都通過各種渠道對虛擬現(xiàn)實(shí)、軟件定義設(shè)備、機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)安全以及區(qū)塊鏈等等技術(shù)詞匯耳熟能詳。過去10年甚至20年,很多顛覆性創(chuàng)新技術(shù)都是從消費(fèi)領(lǐng)域開始,例如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能等。我們要特別感謝消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展,因?yàn)樵谠擃I(lǐng)域產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模和應(yīng)用場景促使整個(gè)計(jì)算、存儲、連接以及交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛躍,滿足了低成本和大規(guī)模的要求。在過去幾年,這些主要從消費(fèi)領(lǐng)域發(fā)展起來的技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域也得到了快速的應(yīng)用。行業(yè)研究報(bào)告表明,制造業(yè)、油氣、交通和樓宇等行業(yè)都處于數(shù)字化快速上升的拐點(diǎn)上,創(chuàng)新性的數(shù)字化技術(shù)正在對傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
互聯(lián)+行業(yè)專長創(chuàng)造新的客戶價(jià)值
作為全球電氣產(chǎn)品、機(jī)器人及運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)自動(dòng)化和電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè),ABB結(jié)合已經(jīng)在全球安裝的7000多萬臺數(shù)字化設(shè)備和7萬多套自動(dòng)化系統(tǒng),推出了ABB Ability工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺以及180多個(gè)數(shù)字化解決方案,覆蓋了很多重要行業(yè)。
在工業(yè)領(lǐng)域,數(shù)字化轉(zhuǎn)型其實(shí)就是IT與OT融合,即兩化融合——信息化和自動(dòng)化的融合。由于本人在CIO這個(gè)崗位上任職多年,現(xiàn)在又負(fù)責(zé)ABB數(shù)字化業(yè)務(wù)的發(fā)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(yè)內(nèi)部割裂十分嚴(yán)重,不僅是系統(tǒng)層面的割裂(或者看似是連接的,但是數(shù)據(jù)的交互產(chǎn)生的價(jià)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(shù)的了解也比較欠缺。
數(shù)字化、智能化過程實(shí)際上是將各層級之間打通、貫穿的一個(gè)過程。從數(shù)據(jù)被采集到分析再到集成,從設(shè)備、邊緣計(jì)算到云計(jì)算再到不同平臺之間、跨越企業(yè)邊界的云互聯(lián),無論如何,業(yè)務(wù)最終要與現(xiàn)實(shí)世界打交道,因此必須要具備“感知-分析-執(zhí)行”的閉環(huán)能力,必須有能力去執(zhí)行,而不是只停留在信息層面。智能化設(shè)備、控制系統(tǒng)以及連接都是其中非常關(guān)鍵的因素,這些也是ABB和我們的客戶長久以來積累的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)之一。
未來的智能工廠
未來的智能工廠會有很多種形態(tài),但是有幾點(diǎn)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(guī)模定制的需求;第三,生產(chǎn)率要提高,成本要下降,能耗要優(yōu)化,運(yùn)營要更安全;第四,未來的工廠一定是協(xié)作的,包括人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器、機(jī)器與分析系統(tǒng)、云平臺之間的協(xié)作,以及跨越整個(gè)供應(yīng)鏈(從供應(yīng)商到最終客戶)的協(xié)作。互聯(lián)互通在智能工廠中的作用十分重要,因?yàn)橹挥屑闪硕嗑S度的信息,加上設(shè)備層、邊緣計(jì)算層或者云端的分析能力以及最終的執(zhí)行能力,才能形成“感知-分析-執(zhí)行”的閉環(huán),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從自動(dòng)化到自主化的演進(jìn)。
為支持客戶智能制造和產(chǎn)業(yè)升級,ABB提供了非常多的解決方案以及產(chǎn)品,不但包括用于各行業(yè)的機(jī)器人解決方案、應(yīng)用和自動(dòng)化控制系統(tǒng),也包括具有強(qiáng)大分析能力的生產(chǎn)運(yùn)營管理平臺、基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的資產(chǎn)健康管理平臺,以及遠(yuǎn)程服務(wù)等企業(yè)級系統(tǒng)。制造是非常復(fù)雜和廣泛的課題,ABB的方案也在演進(jìn)中,并不斷被應(yīng)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(jī)器人已經(jīng)與華為eLTE-U方案完成了對接,能夠回傳ABB機(jī)器人狀態(tài)和告警數(shù)據(jù),為生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)提供大數(shù)據(jù)通路。未來,雙方還將繼續(xù)深化合作,例如在生產(chǎn)設(shè)備中配備集成了eLTE-IoT模組的能耗采集模塊,可將設(shè)備電壓、電流和能源消耗情況回傳,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理空耗情況,打造綠色工廠;通過部署eLTE-U網(wǎng)絡(luò),可無線監(jiān)控機(jī)器人和產(chǎn)線的情況,并實(shí)時(shí)回傳監(jiān)控視頻,后續(xù)通過AR/VR的運(yùn)用還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷以及指導(dǎo)現(xiàn)場工人排障等;此外,通過將eLTE-U模組集成到ABB機(jī)器人,利用無線網(wǎng)絡(luò)對機(jī)械臂進(jìn)行遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)控制,可實(shí)現(xiàn)精益化、高效生產(chǎn),打造數(shù)字化、自動(dòng)化和綠色的生產(chǎn)園區(qū)。
行業(yè)數(shù)字化與智能制造的關(guān)鍵因素——互通互聯(lián)
據(jù)Gartner預(yù)計(jì),到2020年全球?qū)⒂?60億臺設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián),其中13%來自于制造業(yè)。連接是行業(yè)數(shù)字化與智能制造的關(guān)鍵因素,將連接與ABB以及華為等合作伙伴在垂直行業(yè)中的專業(yè)知識和能力相結(jié)合,可以為客戶和行業(yè)創(chuàng)造巨大的價(jià)值。以工業(yè)中的智能制造場景為例,機(jī)器人、傳動(dòng)設(shè)備和電機(jī)等設(shè)備與系統(tǒng)也可以根據(jù)不同場景和需求采用不同的連接技術(shù)互聯(lián)以及連接到云端。
在遠(yuǎn)程服務(wù)領(lǐng)域,可借助物聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行預(yù)測性維護(hù),避免故障停產(chǎn),降低運(yùn)營成本,這就需要利用eLTE-U、NB-IoT等無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)。例如,ABB與華為一起聯(lián)合研發(fā)的基于eLTE-U的機(jī)器人方案,將機(jī)器人與網(wǎng)絡(luò)高效連接起來,實(shí)時(shí)提取機(jī)器人的海量數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù),優(yōu)化產(chǎn)線。
如果讓機(jī)器人移動(dòng)起來會怎樣?在自動(dòng)導(dǎo)航小車(AGV)和移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域,結(jié)合MES和上位調(diào)度系統(tǒng)讓機(jī)器人靈活移動(dòng),大大拓展了機(jī)器人在物流、倉儲和制造車間等場景中的應(yīng)用,使得生產(chǎn)更靈活與柔性。這也對無線技術(shù)提出了更高要求。例如,機(jī)器人重復(fù)定位精度可以達(dá)到0.02mm,而小車的移動(dòng)精度與之還有一定差距,如何滿足響應(yīng)與執(zhí)行效率、定位精度等多方面因素的需要,5G技術(shù)將使移動(dòng)工作站變?yōu)榭赡,?shí)現(xiàn)與上位系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)快速交互以及設(shè)備定位,ABB與華為等合作伙伴也一直在努力運(yùn)用更新的技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)的創(chuàng)新。
在機(jī)器視覺領(lǐng)域,視頻不僅用于視頻監(jiān)控,還可用來測量、檢驗(yàn)、引導(dǎo)和識別,例如做質(zhì)檢,檢查生產(chǎn)的產(chǎn)品是否有缺陷。尤其是結(jié)合云端的人工智能和認(rèn)知服務(wù),再結(jié)合具有執(zhí)行能力的系統(tǒng),來形成完整的自我反饋的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。而網(wǎng)絡(luò)的大帶寬讓眼睛更“清晰”,低時(shí)延讓動(dòng)作更快、更準(zhǔn)。
創(chuàng)新性的數(shù)字化技術(shù)和應(yīng)用可以大幅度提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能耗、延長設(shè)備壽命。以ABB已經(jīng)推出的解決方案為例,借助可連接的機(jī)器人、制造執(zhí)行系統(tǒng)、能耗評估、網(wǎng)絡(luò)安全評估、機(jī)器人開發(fā)的數(shù)字化仿真、電能質(zhì)量監(jiān)測與需求響應(yīng)、分布式控制系統(tǒng),以及遠(yuǎn)程監(jiān)控與優(yōu)化,我們的客戶可以將生產(chǎn)力提高200%、能耗降低30%、設(shè)備壽命延長30%。
在許多垂直行業(yè),無線還有更大的發(fā)展空間。在流程制造業(yè)中,自動(dòng)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(xiàn)場的條件也更復(fù)雜,我們結(jié)合多年積累的專業(yè)知識去分析和挖掘這些場景。在智能電網(wǎng)、智能水務(wù)和自動(dòng)化港口領(lǐng)域都有很多非常好的應(yīng)用。例如在地下礦中的智能煤流方案,通過對煤流的實(shí)時(shí)監(jiān)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(shè)備使用周期,給客戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)和連接技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)大大促進(jìn)了工業(yè)、制造、能源等行業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程。未來,需要OT、IT和ICT企業(yè)與客戶攜手,利用各自的專長和對行業(yè)的理解發(fā)掘出更多、更深層次的場景,從而帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。
【附】華為與ABB合作歷程分享
中哈天然氣管道項(xiàng)目
中哈天然氣管道是中石油在海外距離最長、等級最高的跨國能源大動(dòng)脈之一,也是中亞-中國天然氣戰(zhàn)略管道的重要組成部分,在哈薩克斯坦境內(nèi)單線全長約1300公里。
為改變傳統(tǒng)模擬上傳、手工報(bào)表、人工巡檢的管道運(yùn)營模式,華為為該項(xiàng)目提供了創(chuàng)新數(shù)字管道集成通信解決方案,滿足了管道沿線通信覆蓋、生產(chǎn)通信和綜合安全的需求。在“通信與SCADA融合”子系統(tǒng)中,華為與ABB攜手,成功實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)與SCADA系統(tǒng)的無縫集成,保障了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可靠、高效傳輸,讓遠(yuǎn)在千里之外的控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控管道運(yùn)行的各種數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了對管道的遠(yuǎn)程控制,提高了決策效率和應(yīng)急響應(yīng)效率。
油氣生產(chǎn)通信與SCADA集成解決方案
以中哈天然氣管道項(xiàng)目為起點(diǎn),ABB與華為進(jìn)一步深度推進(jìn)解決方案融合,聯(lián)合推出“油氣生產(chǎn)通信與SCADA集成解決方案”。該方案從自動(dòng)化監(jiān)視與控制、網(wǎng)絡(luò)、通信、安全4個(gè)方面全方位支撐業(yè)務(wù),針對油氣生成與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的各種復(fù)雜場景,提供生產(chǎn)自動(dòng)化方案和多種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)解決方案,以及集群通信系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
該方案中,華為的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、集群通信、統(tǒng)一通信和視頻監(jiān)控等通信系統(tǒng)與ABB的SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無縫集成,為行業(yè)客戶提供了一站式的通信與自動(dòng)化整體解決方案。方案最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了油氣SCADA系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的無縫集成,高度可靠的通信網(wǎng)絡(luò)保障了SCADA數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的及時(shí)性和穩(wěn)定性,其中“SCADA與IVS視頻系統(tǒng)融合”和“SCADA與eSight網(wǎng)管系統(tǒng)融合”是雙方在油氣行業(yè)的首創(chuàng)。
華為與ABB簽訂合作備忘錄
在華為2016全聯(lián)接大會(Huawei Connect 2016)上,華為與全球領(lǐng)先的電力和自動(dòng)化技術(shù)集團(tuán)ABB簽訂合作備忘錄,雙方共同研發(fā)將基于4G LTE的華為OneAir產(chǎn)品和技術(shù)應(yīng)用到ABB的機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化解決方案中,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控管理、配置、運(yùn)維、大數(shù)據(jù)應(yīng)用和可視化智能生產(chǎn),攜手致力于“工業(yè)4.0”領(lǐng)域的全聯(lián)接。