【观察】“工程机械”+“工业互联网”=?

2020-02-27

近年来,工业互联网再次成为热词,被国内外各行各业关注、追赶,其作为中国制造业转型升级的关键基础设施,正被视为推动智能化发展和新业态应用的重要支撑。工程机械身为工业领域一个重要分支,也正逐步受到工业互联网的影响,改变着它,也被它改变着。

据权威数据统计,2010年,全球网络连接设备数为125亿个;2015年全球网络连接设备数为250亿个;预计2020年,全球网络连接设备数将达到520亿个之多,全球人均上网终端数将达到7台之多。不难看出,互联能力的快速发展正给世界带来变革性的影响,同时为工业互联网的产生奠定基础。工业互联网一词最早由美国通用电气公司(GE)于2014年提出,其本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来,共享工业生产全流程的各种要素资源,使其数字化、网络化、自动化、智能化,从而实现效率提升和成本降低。

站在制造业的角度来说,工业互联网可以帮助制造业实现跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通,从而提高效率;还可以实现制造业向服务业的跨越式发展,在物流、人流、过程流、金融流、讯息流、技术流实现融合,各种要素资源高效共享。

美国通用是工业互联网开山鼻祖,其开发的Predix平台被国内外众多工业互联网平台视为标杆。Predix是针对整个工业领域的基础性系统平台,并且其是一个开放的平台,可以应用在工业制造、能源、医疗等各个领域。众所周知,美国通用具备生产大型复杂工业产品(如飞机发动机、风力发电机、燃气轮机)的实力,而Predix的核心解决方案——Predix Cloud的构建也是围绕业务特点所开发的,即密围绕着离散制造行业里的大型高端装备的设计、生产和运维,提供以丰富的工业数据采集、分析、建模以及工业应用开发的能力,方便构建高端装备行业的应用。

不可否认,Predix Cloud是一个功能异常强大的平台,不仅集成了以工业设备数据分析为主线的一系列能力,还发展了一系列可以快速实现集成的货架式微服务。在Predix Cloud发展过程中,由于平台优异的开放性,很多其他行业,包括很多流程制造和服务的客户,也在利用Predix Cloud开发相关应用,无异于为想搭建工业互联网平台却又实力有限的公司指明了方向,提供了便利。

西门子是全球电子电气工程领域的领先企业,业务主要集中在工业、能源、基础设施与城市及医疗4大领域。与美国通用电气公司一样,西门子于2016年开发的MindSphere平台也具有领先地位。MindSphere平台采用基于云的开放物联网架构,可以将传感器、控制器以及各种信息系统收集的工业现场设备数据,通过安全通道实时传输到云端,并在云端为企业提供大数据分析挖掘、工业APP开发以及智能应用增值等服务。

MindSphere平台基于开放的物联网框架,包括边缘连接层、开发运营层、应用服务层三个层级。主要包括MindConnect、MindClound、MindApps三个核心要素,其中MindConnect负责将数据传输到云平台,MindClound为用户提供数据分析,应用开发环境及应用开发工具,MindApps为用户提供集成行业经验和数据分析结果的工业智能应用。MindSphere平台目前已在北美和欧洲的100多家企业开始试用,并在2017年汉诺威展上与埃森哲、Evosoft、SAP、微软、亚马逊和Bluvision等合作伙伴展示了多种微服务和工业APP。截至目前,平台已经实现了约100万台设备和系统的互联。

国内三大工程机械巨头虽然与GE和西门子存在差距,但也逐步投身工业互联网平台。早在2017年,三一集团旗下的树根互联发布其“根云”平台;2018年,中联重科旗下中科云谷正式发布工业互联网平台ZValley OS。

以徐工为例,徐工集团于2014年孵化工业互联网公司——徐工信息,也是工程机械行业的代表。2016年7月,徐工信息经过前期探索,开启平台化发展,发布了Xrea工业互联网平台,开始向工业互联网和智能制造服务领域聚焦。2018年底,Xrea平台进行品牌升级,命名为徐工信息汉云工业互联网平台,完成了从单一功能平台向多功能服务平台的转变,完成了从产品管理平台向智能制造支撑平台的转变,完成了从封闭平台向开放平台的转变,完成了从服务徐工向服务外部用户的转变。迄今为止,汉云工业互联网平台已形成开放的生态体系,服务企业超过1000余家,涉及工程机械、有色冶炼、新能源、智慧交通等诸多领域。

伴随着5G网络的逐步布局,徐工信息也着力于5G技术与汉云平台的融合发展,主要聚焦于三个场景:5G智能终端应用试验、5G通信的遥操作技术、5G智能工厂典型应用打造。目前,徐工信息已与华为云展开合作,华为云鲲鹏将为汉云提供5G链接、AI智能、鲲鹏计算以及ROMA集成等能力,汉云在面向企业的应用侧将为华为提供更贴近业务的行业Know-How能力以及应用聚合能力。

徐工信息在服务大型企业的同时,重点拓展中小型企业,如泰隆减速机、海进机械、艺诚机械等企业,这些中小企业在生产计划、质量优化、库存管理、运营管理等方面均有待进步,其中,徐工信息与泰隆减速机公司合作的成效较为突出。江苏泰隆减速机公司是减速机行业龙头企业、中国机械工业500强。拥有大型数控磨齿机、数控镗铣床、蜗杆磨床、加工中心等生产设备,其中高精尖设备占比达到66%,但设备不能互联互通、综合效率不高、质量追溯体系不健全、维护成本高等问题成为制约企业发展的瓶颈。徐工信息通过汉云平台提供的IaaS、PaaS及 SaaS层资源和工具提供运营排产计划下发、动态监测、故障诊断、预测性维护、仓储备件、能耗分析等应用场景的工业APP,如云MES、设备画像、能耗监测等,帮助企业实现生产过程的透明化,提高企业生产效率,降低企业运营成本和维护成本,提供产品质量一致性。
项目实施之后,机床维修成本每年将节省300万元,设备利用率提高3.6%,生产订单的计划达成率提升8.3%,一次成品率上升2.1%,以年产2.4万台的BW(BL)1815型号减速机为例,实施后预计公司每年将减少700万元的损失。

工程机械龙头企业率先发力工业互联网,其具备一定的优势。第一,工程机械龙头企业具备丰富的工业经验,在产品研发、制造、服务及智能化都有了深度的认识和应用,并且已经积累了数年、几十万设备的演练,在优化工业现场生产过程、优化企业运营管理决策、优化生产资源的配置与协同、优化产品全生命周期的管理与服务等方面具有突出表现。

第二,这些企业在接入能力上具备优势,其覆盖的工业协议和通讯协议足够广泛,并且数据的流向具备双向性,即设备的动态数据能够采集上来,控制设备的数据也可以落实下去。

第三,这些企业具备跨行业、跨领域的实力。以树根互联为例,它具备提供平台能力层,具有快速进行数据清理和建模的大数据平台,具备快速构建可视化报表和设备呈现的云视界的能力,以这些基础能力可以构建行业工具和应用,最终可以打造P to P to B商业模式,提供一个平台(Plat),客户是合作伙伴(Partner),联手为终端客户(Business)服务。

而除了徐工汉云、树根互联、中科云谷外,其他工程机械制造企业IT技术相对薄弱,急需补课信息化时代的差距,依赖企业自身IT能力部署工业互联网难以落地。另一个问题,如果纯粹从应用角度来看,单独做生产流程管理、后市场管理、能耗管理难度不大,但这些应用的内在架构和机理不同,系统之间难以打通,导致现在很多企业面临信息孤岛问题,难以形成统一场景、统一应用,这也是传统信息化方案最难的地方。

未来,工业互联网在工程机械领域的发展还有诸多方向。第一,因为需求的变化,中国制造业乃至工程机械行业需要从原来的大规模生产与库存化生产,转变为个性化生产。第二,工业互联网的推广会推动后市场的发展,其广泛应用会促进后市场净利润有所增加。第三,数据会成为继土地、厂房、设备之后的一个更重要的生产元素,谁掌握数据,谁掌握未来。第四,继续打造开放的工业互联网共享生态,未来制造业最关键的是拥有平台,原来通行的“一流企业做标准,二流企业卖产品”,未来将是一流企业建设生态平台。第五,复合型人才非常稀缺,创新面临瓶颈,未来跨界需要工业专家、数据专家、互联网技术专家真正聚集在一起,未来工业互联网和智能制造需要基础学科的人才来研究最核心的技术。第六,随着中低端制造业在向东南亚转移以及大型设备出海,有望搭建更广阔的全球服务工业互联网平台。第七,随着物理模型、知识系统、统计模型等进一步融合,将从状态检测、故障诊断向状态预测演进。

工业互联网在工程机械的应用日趋成熟,同时也有更多可以挖掘的价值。未来,随着国家对工业互联网的进一步布局,随着国家相关政策的支持,随着龙头企业的带动作用,中小企业迟早也会搭上工业互联网这般车,为客户及自身的发展创造源源不断的价值。