當(dāng)我們?cè)诹?quot;數(shù)字工廠"時(shí)，我們到底在說什么？
佛山2023年3月14日 /美通社/ -- 近年來，工業(yè)制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級(jí)的呼聲越來越高。作為工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段之一，數(shù)字科技順勢(shì)進(jìn)入了工業(yè)企業(yè)的視野。以美的集團(tuán)為例，2022年， iBUILDING數(shù)字化改造先后在其西區(qū)工業(yè)園、重慶水機(jī)工廠、荊州工廠改造落地，以數(shù)字孿生技術(shù)為底座的碳管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了這些工業(yè)園區(qū)能源供應(yīng)系統(tǒng)、負(fù)荷系統(tǒng)、操作系統(tǒng)的連接，工作人員線上即完成了園區(qū)碳排放的監(jiān)測(cè)和管理。這種模式正在得到美的以外多個(gè)制造業(yè)園區(qū)、工廠的廣泛推廣?？梢哉f，在工業(yè)制造領(lǐng)域，從智慧生產(chǎn)，到園區(qū)管理，一場(chǎng)重大而深遠(yuǎn)的數(shù)字革命正在漸行漸近。
可以說，工業(yè)制造是經(jīng)濟(jì)體系內(nèi)最先嘗試與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的細(xì)分領(lǐng)域。德國(guó)早在2014年左右就提出"工業(yè)4.0"理念，美國(guó)制造業(yè)龍頭GE在2016年推出Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。但彼時(shí)，由于技術(shù)與政策上的原因，其在全球范圍的發(fā)展還不盡如人意，究其原因，在于物聯(lián)網(wǎng)、AI底層技術(shù)雖然逐步成熟，但物聯(lián)通信技術(shù)發(fā)展還比較局限，工業(yè)協(xié)議之間互相不通導(dǎo)致設(shè)備端、系統(tǒng)應(yīng)用端相互割裂。此外，在制造業(yè)企業(yè)內(nèi)部，由于生產(chǎn)所面臨的工作量比較龐大，工業(yè)生產(chǎn)格局中心化程度高，生產(chǎn)、工藝、物流等部門之間開放程度不夠，而其決策權(quán)很多時(shí)候又很集中，難以避免地導(dǎo)致企業(yè)決策效率低，對(duì)外界變化的反饋時(shí)間長(zhǎng)。比如2016年，我們國(guó)家的能源工業(yè)提出"四表合一"，即電、氣、水、暖四表合并，但在實(shí)際操作中，這些領(lǐng)域的管理都自成體系，四個(gè)系統(tǒng)各自為陣，各自按自己行業(yè)的管理模式開展工作，無法資源共享，形成信息孤島，最終使得各方參與的積極性不足。
但2021年以后，5G通信技術(shù)的成熟給智慧工業(yè)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。5G技術(shù)很好的打破了4G"多點(diǎn)接入""通信效率""高速穩(wěn)定"的問題，打破了傳輸數(shù)據(jù)從采集到?jīng)Q策的全過程，將物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算以及人工智無縫融合，實(shí)現(xiàn)了智能感知控制、更實(shí)現(xiàn)了"互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)"產(chǎn)生數(shù)據(jù)到"工業(yè)大數(shù)據(jù)"的轉(zhuǎn)型，從此，智慧工業(yè)的發(fā)展駛上了快車道。
智慧工業(yè)的未來潛力巨大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。
在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)正被作為生產(chǎn)車間的通訊根基。通過5G技術(shù)將不同設(shè)備與通訊網(wǎng)絡(luò)連接，可較好的收集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過邊緣計(jì)算方式完成數(shù)據(jù)就地分析和存儲(chǔ)。例如，大數(shù)據(jù)可以依托產(chǎn)線機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，以ERP、MES等管理軟件作為中樞管理系統(tǒng)，通過RFID標(biāo)簽、掃碼器、條碼、傳感器等為組件，實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策、智能設(shè)計(jì)、合理排產(chǎn)，從而提高整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。
在工藝控制方面，數(shù)字技術(shù)可以為工業(yè)生產(chǎn)打造一套更高效的管理體系。通過數(shù)字科技建立的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，可運(yùn)用到生產(chǎn)調(diào)度管理、工藝執(zhí)行與管理、過程控制管理、排程管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等模塊，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造全流程優(yōu)化。通過開發(fā)數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行平臺(tái)及規(guī)范的定義接口，使生產(chǎn)計(jì)劃、控制命令、信息數(shù)據(jù)在整個(gè)MES系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、自動(dòng)化體系中透明、及時(shí)、順暢地交互傳遞，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程數(shù)字化。
在物流倉(cāng)儲(chǔ)方面，通過應(yīng)用智能物流平臺(tái)可快速完成產(chǎn)品原材料、產(chǎn)品配套件、成品件之間快速流轉(zhuǎn)和輸送工作，加快企業(yè)內(nèi)部溝通與外部銜接效率，提升倉(cāng)庫(kù)貨位周轉(zhuǎn)效率，降低倉(cāng)庫(kù)轉(zhuǎn)運(yùn)過程造成的人工成本，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)流數(shù)字化管控和智能化運(yùn)輸。
可以說，利用各種感應(yīng)設(shè)備、數(shù)字孿生、云平臺(tái)、5G通訊和軟件集成，打造的新型工業(yè)，讓制造業(yè)的未來發(fā)展呈現(xiàn)出了更多的可能性，當(dāng)然，在碳中和時(shí)代，更少不了工業(yè)園區(qū)的碳管理。
30、60目標(biāo)提出后，制造業(yè)面臨的碳排放問題也擺在了眼前。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，工業(yè)領(lǐng)域能源消費(fèi)量占全國(guó)總體消費(fèi)量65%左右，如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的節(jié)能降耗，除了引進(jìn)低碳設(shè)備和優(yōu)化工藝，更需工廠通過數(shù)字化和電氣化的途徑來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的綠色轉(zhuǎn)型和能效優(yōu)化。這不僅包括新能源技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)工藝的革新，同時(shí)也包括產(chǎn)品全生命周期的碳足跡。作為進(jìn)軍智慧樓宇、智慧工業(yè)的高端制造企業(yè)，美的旗下的美的樓宇科技發(fā)布GREEN FOR ONE戰(zhàn)略，并先后已有美的工業(yè)園西區(qū)、美的樓宇科技重慶水機(jī)工廠、美的樓宇科技荊州工業(yè)園等多個(gè)零碳工廠，在實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景低碳行業(yè)碳中和之后，未來預(yù)計(jì)會(huì)在中央空調(diào)產(chǎn)品、熱泵等占比較高的產(chǎn)品中，更加注重全生命周期碳足跡管理的需求，提供全鏈路低碳產(chǎn)品和服務(wù)。
當(dāng)數(shù)字科技賦能碳管理，更多的商業(yè)模式也因此誕生，虛擬電廠就是其一。從南方電網(wǎng)與美的樓宇科技的合作案例來看，作為連接電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的電網(wǎng)"智能管家"，虛擬電廠可依托美的iBUILDING支持?jǐn)U大負(fù)荷側(cè)可調(diào)節(jié)資源接入規(guī)模，共同探索負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)的商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，帶動(dòng)源網(wǎng)荷友好互動(dòng)，打破電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)邊界，通過對(duì)設(shè)備負(fù)荷的動(dòng)態(tài)調(diào)控，智能推薦更優(yōu)的用能方案，最大化能源利用效率。
可以說，智慧工業(yè)為商業(yè)模式的創(chuàng)新帶來無窮想象，其解決方案也并非單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，也不僅僅是個(gè)技術(shù)命題，需要企業(yè)因地制宜，探索適合自己的商業(yè)模式和突破口。值得注意的是，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型得過程中，工廠生產(chǎn)過程將更加智能化和綠色化，從而引發(fā)工廠運(yùn)行模式的變革，工廠，工種、部門和人才結(jié)構(gòu)等都會(huì)遇到挑戰(zhàn)。因此，數(shù)字技術(shù)可能會(huì)先一步應(yīng)用到具有高附加值和個(gè)性化產(chǎn)品中，工業(yè)制造的智慧之路，也將是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。
