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灯塔工厂里的工业元宇宙根在云上

来源:华体会登录页面    发布时间:2024-03-06 20:37:50

  2022年10月11日,世界经济论坛公布新一期灯塔工厂名单,全球有11家新工厂被评为灯塔工厂,其中有5家工厂来自中国。至此,中国的灯塔工厂数量已达到42家,位列世界第一。

  然而,相对于上千万的制造工厂、产业带,能入选灯塔工厂的只是凤毛麟角,无论在中国,还是在世界。为了走到今天,中国制造业用了40年,前二十年野蛮生长,后二十年奋力争先。但问题仍存在——主要在于中国制造业仍在发展转型之中,大多数企业面临着数字化转型困难、创新动力不足、生产管理效率较低等问题。

  如果你说,这样一些问题我们都知道、都了解。但我们只想要一个答案——如何尽快地成为一家灯塔企业、灯塔工厂?

  作为中国今后五年最权威的发展蓝图,二十大报告中提到,“建设现代化产业体系,坚持把发展经济的着力点放在实体经济上,推进新型工业化,加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国”。

  推进新型工业化为我们的发展指明了方向——作为世界第一制造大国,中国有庞大的制造业需要向数字化、智能化要生产力,因而中国也有全球最丰富的沃土,来生长、培育顶级制造业平台。

  中国是拥有“灯塔工厂”最多的国家,这在最大意义上彰显了东方大国成为制造强国的硬实力。同时,对目前风云变幻的国际地理政治学和经济旋涡而言,强大的制造业是中国经济稳步成长的压舱石。

  我们花一点时间,了解何为“灯塔工厂”——根据全球灯塔网络的官方说明,全球灯塔网络(Lighthouse Network)是一个生产工厂和其他设施的社区组织,在采用和整合第四次工业革命(4IR)的尖端技术方面处于世界领先地位。

  而构成灯塔网络的个体“灯塔工厂”,则是指在第四次工业革命尖端技术应用整合工作方面卓有成效,堪为全球表率的领先企业。

  中国制造业不断有新的企业入选灯塔工厂行列,意味着,中国正在以自己的方式,通过提升智能化水平提升制造业的竞争力,打造新一轮产业变革中的国家实力。

  不得不说,中国出现了这么多的灯塔工厂,政策支持和产业升级的需求牵引,起到了很大的作用。

  举一个实例,在灯塔工厂之一——三一重工北京桩机厂建成时,规划旋挖钻年产量大概是500台,需要2000名工人来完成制作的完整过程;然而,在灯塔工厂建设完成以后,工人缩减到500名,但是产量上升到3000台旋挖钻机。

  用原计划25%的人力资源,实现了产能600%的增长,实现了人均产值1000万元,这就是灯塔工厂;而2022年入选的三一重工长沙18号工厂,人均产值已经接近1500万元。

  再来一个横向数据,这10年里,中国制造业发力追赶,使得中国制造业的人均产值达到了50万,是美国制造业人均产值的三分之一左右。

  而三一重工的灯塔工厂里,人均产值是中国制造业平均产值的20—30倍,是美国制造业平均数的10倍以上,这已经不是赶超,而是跃迁。

  中国制造业的人口红利很快就要吃完了,从1980年到2010年,中国的劳动年龄人口从5.60亿增长到9.18亿,几乎翻了一番,这是过去30年支撑中国制造业腾飞的强大劳动力保障。

  然而,劳动年龄人口达峰后,就开始逐渐下降,如果以10年为单位来看,现在的劳动年龄人口已经比十年前减少了数千万,而且这个趋势大概率只会加快,很难逆转。

  当越来越多的企业家发表“年轻人不要送外卖,要进工厂”等言论时,中国不同产业间争夺劳动人口的内卷,已然开始。

  所以,灯塔工厂代表的超高人效、超高产值、超高产能,就成了中国应对人口老龄化的时代挑战,以及巩固世界制造业第一大国地位的施策要点。

  近年来,从“新基建”、“创新是发展的核心要素”等宏观擎画,到各部门不断推出普及新一代信息技术与制造业融合发展等引导性政策来看,推进以“灯塔工厂”为代表的制造业转变发展方式与经济转型,已经刻不容缓。

  而我国的制造业智能化升级到底是一个什么样的水平呢?用工信部的数据分析来看,可以认为是开局良好,但还没有“棋到中盘”。

  具体而言,工信部多个方面数据显示,在供给能力方面,人机一体化智能系统装备国内市场满足率超过50%。在推广应用成效上,试点示范项目生产效率平均提高45%,产品研制周期平均缩短35%,产品不良品率平均降低35%,离散型人机一体化智能系统、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等新模式新业态不断涌现。

  看到这一大串数据,你可能很懵。其实,这不要紧,关键还是那句话,企业“灯塔化”的题眼和抓手——工业互联网操作系统,到底是什么?

  灯塔工厂之所以在全球也只有100多个,是因为其内在的技术上的含金量极高,当然,其生产效率和品质也是惊人的。

  但如果你仔仔细细地观察,会发现一个有趣的现象——一旦一家公司拥有一座灯塔工厂,那么它拥有第二家、第三家、第n家的速度会慢慢的快。

  例如,海尔和美的已各自拥有5家灯塔工厂。此外,继三一重工北京桩机工厂后,三一重工长沙18号工厂也入选,是全球重工行业第二家获认证的灯塔工厂。而继宁德基地后,四川时代成为宁德时代第二家获评灯塔工厂的生产基地,这是目前全球锂电行业唯二的两座灯塔工厂。

  为什么出现这样的有趣现象呢?是因为灯塔工厂的核心实现要素是拥有工业网络站点平台,工业网络站点平台是灯塔工厂的操作系统。

  而打个比方,你要给一组服务器装操作系统,第一台一定是最难的,因为要适配各种情况,调整各种参数,但第二台、第三台……装载的速度会慢慢的快,到最后还可以“复制粘贴”。

  这就要说到工业网络站点平台操作系统在实现灯塔工厂快速复制中的灵魂属性和核心价值。

  操作系统有三个基本的最基本功能,第一是识别并控制各种软硬件资源;第二是和用户交互;第三是根据交互,运行的相互关联的系统软件程序来完成工作。

  拿一个最简单的例子,比如你需要在电脑上打开一张图片。那么,首先你的操作系统会接受你的指令,从硬盘或闪存中调取一组数字,然后通过GPU渲染这些数字使之成为你可以识别的图像,再通过调节你的显示器上无数个可以开关的像素点来显示这张图片。此后,当你做任何操作,比如缩放、剪辑或者增加滤镜,这样的一个过程都将重复一次,这就是操作系统及其搭载的软硬件资源经过无数次精密协同后为你做的一件“小事”。

  而根云工业互联网操作系统,大致也是如此,它的核心包括操作系统内核、工业大数据引擎、数据智能模型库和应用赋能开发服务四大组成部分,具备完整的操作系统能力;工业边缘服务提供工业设施及生产要素的连接、数据采集和边缘计算等服务;工业APP是数据驱动的工业应用。

  熟悉元宇宙的读者可能知道,数字孪生是元宇宙的起点,那么,根云操作系统能够理解为工业版的元宇宙,它提供了工业设施及生产要素的连接、数据采集和边缘计算等服务,会把包括遍布工厂的1540个传感器和200台全联网机器人,都实现数字孪生化,都变成可以在虚拟平台上可以读取、互动、操作的资源。

  其次,它会利用工业APP来驱动具体的功能,比如我们所说的各种物料供应、操控、加工、组装等环节,都是通过这一些程序来操作的。

  最后,它还会进行调度,根据各种各样的需求和外部环境变化,来调整资源和应用的协同。

  以今年入选的三一重工长沙18号工厂为例,基于树根互联根云工业网络站点平台,目前,18号工厂的全部9大工艺、32个典型场景都已实现“聪明作业”。

  很经典的一句话就是,三一集团董事、执行总裁兼总工程师易小刚表示,“凡是计算机能做的事,决不允许人来做”。

  在这里,每台泵车从原材料起就有一张专属“身份证”,由MOM“工厂大脑”全程智能调度,实现“一张钢板进,一台泵车出”的人机一体化智能系统全要素落地。

  钢板的切割和分拣完全交给了拥有3D视觉的AI机器人,将精度提升至1毫米同时,周期缩短60%,材料浪费减少了近一半。

  火花四溅的焊接中心基本不见工人身影。依托电弧跟踪技术,长3.7米,重达2.6吨的泵车转台在行业首次实现了“无夹具抓取与焊接”。

  在装配中心,三一“老师傅们”所拥有的专业技能,被参数化、软件化为机器人程序,大到70米长的臂架,小到2厘米的螺丝等自动化装配完成,效率指数级提升。

  传统工厂能生产的品类是有限的,一旦要增加新的品类,就要改造或增加新的流水线。但这座拥有“工业大脑”的灯塔工厂能轻松实现最大化的一专多能——端到端的物流系统,能轻松实现101320种不一样零件的自动搬运和上下料,能够混合生产163种阀块的机加中心是工厂“关灯式”柔性生产的示范单元,这使得该厂可生产多达263种机型,几乎是无所不能。

  看到这里,也许你会追问,所有的工业互联网操作系统都是一样的么?任何一个工业网络站点平台都可以把你的工厂改造成“灯塔工厂”么?

  不,这和你下载一个个人操作系统的安装包后傻瓜式一键安装不同,选择工业网络站点平台是门大学问,不同的工业互联网操作系统之间,也有高下之分。

  如何来判断一个工业互联网系统的优劣,我们大家可以从两个维度来看:对数据的应用程度,以及智能化水准。

  第一个维度是数据处理能力,以树根互联参与打造的三一重工18工厂为例,这里海量的传感器和机器人,每天能产生超过30TB的大数据,相当于一座20万人口的县城一天产生的手机网络流量。

  根云工业互联网操作系统的强大之处就在,在这个数据产生、交互、处理和沉淀的过程中,通过树根互联提供的根云平台及工业应用,将设计、制造和服务中的关键相关流程和数据无缝链接,实现实体工厂实时运行数据映射到了虚拟工厂,通过虚实结合让海量数字资产从“摸清楚、管起来”到“用起来”,实现了智能设计、柔性生产、智能供应与智能制造。

  简单说就是,它可以让你像用计算机、甚至像用游戏机一样的简单程度,管理整个复杂的工厂并实现诸多目标。

  第二个维度是智能化程度,工业互联网的智能化,也有两个环节很重要。第一个是操作系统如何对平台赋能,例如根云平台,自带有数据智能模型库和应用赋能开发服务,这就能够准确的通过大量已经沉淀和泛化好的基础模型,根据工厂建设和运行的需求,敏捷开发出各种应用服务,降低重复劳动和加快效率。

  而第二个环节更重要,灯塔工厂产生的大量数据并不仅仅用来生产,它还可通过根云操作系统中的工业大数据引擎,对数据来进行分析和再利用,如进行生产预测、提升和优化人工智能模型,训练新的人工智能模型并沉淀到平台上,使之成为一个不断进化的智能闭环。

  事实上,因为强大的能力,全球著名IT研究机构Gartner发布《2021全球工业网络站点平台魔力象限报告》中,树根互联旗下根云平台已连续3年以唯一一家中国工业互联网平台身份入选,成为典型的“双跨平台”并助力多家企业成为灯塔工厂。

  我们可以认为,灯塔工厂是“新兴工业化”的一个子集或者一种落地模式,而事实上,中国已经树立起自己的“数字领航”标杆——继今年8月工信部办公厅发布关于组织并且开展2022年新一代信息技术与制造业融合发展试点示范申报工作的通知之后,经过企业主动申报,由工信部遴选的首批“数字领航”企业于近日新鲜出炉,由树根互联深度赋能的三一集团赫然在列,这也体现了树根互联工业互联网操作系统作为“三一集团数智化转型底座”的技术领先性和性能的高可靠性。

  由此,这批企业的出炉,为树立一批数字化转型领域行业领航标杆,充分的发挥价值引领、辐射带动作用,为国内企业组织转型实践明确路径,都提供了价值标杆。

  从概念上来看,“灯塔工厂”比较宽泛,它泛指在第四次工业革命尖端技术应用整合工作方面卓有成效,堪为全球表率的领先企业——世界经济论坛并不是一个政策制定机构,而是一个趋势研究机构,但中国的“数字领航”由工信部负责牵引,它既是政策制定的机构,又是具体的牵引者、组织者和评估者。

  定位和角色的不同,注定了相比“灯塔工厂”这个概念来说,数字领航企业的提法更全面、更科学、更务实,也更符合中国国情。

  例如,它提出,“数字领航”企业的遴选,要“以我国制造业数字化转型关键指标为评价标准”,并且进一步指出,这一些企业“在智能制造方面已成功实践出具有可复制性、可推广的新模式、新方案、新路径,且转型效果非常明显,可引领、示范、辐射带动全国制造业转型升级和高水平质量的发展,同时还能够为全国制造业数字化、网络化、智能化发展提供借鉴和学习的模板”。

  由此可见,除了先进性,“可引领、示范、辐射带动全国制造业转型升级和高水平发展”很重要,而要实现这种引领、借鉴和可复制性,就必须立足有具体的、经过实践的工业网络站点平台操作系统,它是“可复制性”的根本保证。

  而先进性是另一个重要指标,因此,一位资深研究者指出:“根云平台深耕中国是一个巨大的差异化优势,因为它会在工业互联网普及的过程中,先于其他几个国家的类似企业,遇到各种各样的问题和挑战,而一旦先于其他几个国家解决这样一些问题和挑战,它就能做出了不起的创新,从而成为第四次工业革命的创新源头企业之一。”

  推广数字领航企业,就绕不开工业互联网操作系统,而前面的章节,我们主要是从功能的角度去解释何为工业互联网操作系统。现在,我们主要是从商业模式和服务能力闭环的角度,去讲一下根云的体系性能力。

  灯塔工厂的建设是一个超级工程,也是一个极度复杂的IT项目。此前,国际上对此类项目,一般都有两三个角色相互配合。通常来说,IBM和埃森哲这样的企业会对整个实施提供各种咨询和设计服务,然后Oracle、SAP等专业企业则提供ERP、数据库这样的系统级产品,然后再由一批生态链公司参与落地实施。

  而形成鲜明不同的是,树根互联在自己的体系内就设计了这三重角色的统一,从而为用户节省了成本并提升了整个交付的效率。

  简单来说,树根互联提供了四种咨询模式,针对整个项目的整体规划咨询、针对具体环节的精益规划咨询、针对落地的建设咨询和针对与企业其他数字化系统打通的全场景咨询。

  而通过咨询后,树根互联提供了基于根云平台之上的各种智能服务门类,以及从平台生长和延伸落地到所有的环节的中台建设、组件开发、服务集成,最终提供“交钥匙”式的整体交付和伴随式的服务体系。

  而且,树根互联不断丰富“根云工具箱”的庞大阵容,基于根云工业互联网操作系统能够给大家提供一站式工业互联网底层基础架构和运算能力。向上,根云工业网络站点平台能够给大家提供资产管理、能源管理、后市场服务等各类通用应用以及应用集成管理能力;中间,根云数据平台层提供强大的工业大数据处理和分析能力,包括物联接入服务、物联数据服务、工业区块链服务、工业标识解析服务和其他数据服务;向下,根云数据边缘层提供稳定的物联接入、数据获取能力。

  事实上,随着云计算、AIOT、大数据智能等先进的技术的应用,现今企业在应用IT能力的复杂性上大幅度降低,传统IT咨询的价值正在下降,而树根互联这种结合实践的、全程伴随式的ALL IN ONE模式,不但更有效率,而且在解决具体的落地问题上更有明确的目的性,是一种显而易见的更存在竞争力的商业模式。

  随着二十大的召开和“新兴工业化”的目标的提出,中国制造业从数字化向智能化迈进的路线图逐渐清晰,而亟待改造的产业量级可谓超级蓝海,为这样的领域提供了几乎看不见的天花板。

  无论是灯塔工厂,还是数字领航企业,我们都应该视之为一个宏伟的目标,它不应该是一家两家、几十家几百家巨头企业的专利,而是所有制造业企业都要瞄准的目标。

  而中国制造业在数字化、智能化上存在着较为严重的不平衡,因此,新型工业化也是一个长期的、庞大的工作规划。我们不应该把工业互联网视之为一个风口带来的“红利”,而要像树根互联这样,既加强基础研发上的投入,也打磨商业模式和交付体系的成熟和系统化,只有这样,中国制造业才具备底层致胜的能力,才能把短期“红利”变成长期的“复利”。

  扎根于实践,目标在云端,这在某种程度上预示着,中国的工业互联网,前途远大,但要走的路和要爬的坡,也很多很多。