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      1. 以數據驅動價值服務 建構工業賦能之路

        生態助力數字升級 智造轉型

        文:整理自/工業富聯首席數據官 劉宗長現場演講實錄(全文有刪減)

        數字化轉型 新技術 工業互聯網

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        站在富士康的角度,我們更多談的是從實踐出發,怎樣把理念轉化成技術,并利用這些技術真正轉化成價值。熄燈工廠是在富士康內部代表智能化制造水平最高的工廠,我們現在在全世界有八座這樣的工廠,下面簡單介紹一下我們在做燈塔工廠期間的一些理念和體會。

        ?熄燈工廠?的背后是?無憂工廠?

        首先燈塔工廠的定義就是麥肯錫和達沃斯世界經濟論壇WEF共同評定在工業4.0推廣歷程中,無論在技術可行性還是經濟可行性上,都具有典范作用的工廠。我們為什么把它叫做燈塔工廠?其實我們要實現的是三個W的優化:一個W叫Waste Reduction節能,就是怎樣減少浪費,過去靠的更多的是組織,包括流程改善、人員訓練等,現在我們慢慢要把它變成數字化的精益,讓浪費變得可見,并且能夠及時管控,這是我們做的第一步。第二W叫Work Reduction減勞,這并不意味全部替代人工,而是說把像電子制造、裝備制造這樣的制造業中大量的重復性工作,或者一些危險性的工作以及人不愿意做的工作,用這些自動化設備替代掉。 在自動化領域里,除了過去強調和追求的全自動化之外,我們更關注柔性生產,也就是自動化怎樣適應并滿足工業4.0階段下的小批量個性化定制。第三個W叫Worry Reduction無憂,我們??吹降淖詣踊S,在車間里還有很多人,那些人會經常需要現場巡視,確保不會出現設備宕機、關鍵參數出錯等這樣的問題。所以如果我們能用數據分析,實現這些隱患的自動識別并且能夠及時預測,這樣在生產現場就沒有憂慮了,那個時候我們就可以把燈關掉。所以熄燈工廠的核心并不是無人,而是說我們要把它做到無憂,也就是無憂工廠。

        因此燈塔工廠衍生出了兩個重要價值,首先是在“創新生產系統”上的價值,就是怎樣用更高的效率、最小的成本,生產出最高最好質量的產品。在這其中我們更看重的是,在生產系統中怎樣避免不確定性,其中我們所要優化的一個對象是每單位小時能夠帶來的利潤。另一個價值面向是“創新端到端價值鏈”,如何整合供應鏈資源快速推出新的產品和服務,從而更加靈活地適應及滿足小批量多批次生產模式下,更短的生產周期和更快的產品迭代要求。

        ??燈塔工廠?價值引領創新場景應用

        在這樣的價值驅動下可以說 “燈塔工廠”引領了三大科技趨勢,一個是互聯,就是在離散的網絡節點之間建立連QQ截圖20201201113447.png接。過去不論是工廠自動化還是信息化,都是在單點設備上或者在產線上單點做一些數字化轉變?,F在我們要更關注的是怎么能夠建立一個互聯互通網絡,并希望有更好的靈活性以及更好的拓展性,同時能夠具備更好的安全性和更好的私有化。這方面將會有非常多的探索。第二個就是工業智能,通過互聯網絡把這些設備連接起來后將產生很多數據,智能就是怎樣迅速地把數據轉化成洞察,再變為決策的過程。這里我們會關注怎樣完成一個事件的自動識別,過去雖然把設備連起來了,并且數據做到可視化,但是到底發生了什么事情,還是靠人的經驗來判斷進而做出決策。能不能基于數據分析,基于AI來實現自動化決策,也體現了在工廠上的智能化。第三方面我們叫靈活的自動化,人機料法環所有的這些流程或元素能不能在一個平臺上被整合,這些決策能不能迅速地下達到制造系統中去,從而被迅速執行。過去都是人在現場盯著事,現在能夠讓事情來主動找人,從而實現一些自動化的決策支持。

        從具體應用場景的角度,我們看到全世界的燈塔工廠當中,其實用的最多的一些應用,還是在OEE管理、人員管理、設備健康管理、過程質量和過程關鍵參數的管理,以及物料和資源協同和匹配的優化。我們看到很多的需求可能是共性的,但是在不同行業中,應該怎么被具體體現,應該會整合哪些要素,這些可能是會有些區別。

        連接人事務 構建工業智能協同閉環

        回到剛剛提到的工業智能。我引用一下我的導師李杰教授新書中的一張圖,其實在整個生產系統中的幾個重要要素是人、物還有系統。其實不論是互聯網或是移動互聯網,更多是把人和人連在一起,網約車、外賣等這些O2O服務,則更多的是實現人和服務之間的連接。而在工業領域,大概十年前互聯網技術才剛剛有了突破。

        在?物?上加傳感器和網絡,會發現?物?中的一些狀態和關鍵數據就可以告訴?人?,?人?在接收到這些數據后,就可以去管理?物?,這是過去互聯網的思維。這期間其實并沒有看到系統性的提升,或是效率的大幅改善。這其中很重要的原因在于,如果我們只是把人從現場不操作換成了遠程操作,其中的決策機制和人扮演的角色其實并沒有本質上的變化。所以這里我們看到的是,把事和系統連起來,把物和事跟系統連起來,然后系統再去對接人。我們怎么把人機料法環所有這些用一個系統管理起來,設備加上傳感器加上網絡,再結合軟件,從而構成這樣一個系統,才能真正體現和實現協同。QQ截圖20201201113500.png

        在物和系統的連接上,核心技術就是信息物理系統CPS,這里是5個C,即智能化的連接、智能化的分析、數字化的建模、還有包括智能的認知以及自動化的決策。在人和系統的連接上,我們提出的?六流?和?六管?,其中?六流?就是怎么去管理數據流、技術流、資金流、人員流、物料流和過程流。大量的工業軟件比如MES,就是管理我們的過程流或者技術流, ERP管理我們的物料流,過去我們的很多管理其實是線性平行的,現在我們要把它變成一個個離散的節點,一起織成一張網。 同時我們也關注系統層面的一些技術,我們認為工業互聯網的四大支撐技術就是數據技術(DT)、分析技術(AT)、平臺技術(PT)、運營技術(OT),在這個閉環中,我們要通過數據3R分析不斷地讓這個閉環自動運轉起來。這里我們首先我們需要對數據做來源性分析,即劃分不同來源的數據,對應做管理、應用和分析;第二需要從數據中尋找關系性,比如產品質量跟中間過程的關系,關鍵過程參數如何定性定量地把它建模出來;第三就是參照性,什么樣的數據對應什么樣的管理指標體系,這背后對應了做決策的一些需求。

        工業智能核心價值:自主識別事件并轉化為決策

        因此,我們認為如果能夠把這樣的機制建立起來,就可以變成一個自成長的智能化工業系統,從而實現自主完成事件識別并轉化為決策。所以我們會關注從設備到數據采集,到數據服務,然后到分析建模再到工業應用系統,通過這樣的循環,讓設備數據進到AI模型中去,變成分析后的洞察,再反饋到決策。

        但這其中還有很多問題要去解決,比如從設備到數據,這里面會有幾個問題,首先我們現在發現采集數據也變成了難題,并不是傳感器貼上去這數據就采對了,我們要關注這個設備,熟悉它的機理,還包括數據采集和信號處理的一些技術。另外我們發現在工業領域的建模能力是比較弱的,所以要有一些工具能夠迅速地去建立敏捷低門檻的建模和開發平臺。那模型訓練好了,怎么能夠上線?借用安博士提到的所謂微服務池的概念,其實每一個模型和算法背后都是一個服務,服務要在建模平臺建好之后快速上線,而不再被中間的平臺開發技術所束縛,這就需要一個快速上線的模型服務運行環境。因此,我們需要的是云平臺架構,不一定是一個云平臺,并不是所有的數據都要上云,但是我們希望未來我們的工廠IT系統都能夠使用云平臺架構下的一些開放系統。

        最后,從分析到執行中間還要解決一個問題,就是分析的時效性、確定性和活動閉環。在工業系統中,很多問題是開放性的,有很多不確定性,我們怎么去管理這種不確定性?這個是我們從分析的結果到執行閉環中所要打通的一個重要環節。另外就是我們可能并不需要所有的事,所有的分析都是集中式的,并不一定都要放在云端,或者放在工廠的服務器當中,我們也可以把它放到我們的邊緣計算層當中,這樣也會更加靈活。?

        打造富士康工業互聯網生態體系

        整體而言,工業富聯的業務理念可以借用李杰教授的?煎蛋模型?概念來說明,“蛋黃”部分代表我們的核心產品,包括云網層、平臺層、核心層這三個方面,還有燈塔工廠整體解決方案,在“蛋白”部分的賦能就是類似Micro Cloud這樣對外的服務生態以及包含節能、環保、安全等在內的周邊賦能層面,從而打造雙蛋黃和蛋白的增長引擎。

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        除此之外,我們也希望打造富士康工業互聯網的生態體系,包括鼎捷也是我們非常緊密的合作伙伴,無論是服務性的工業軟件,還是在硬件設備層,我們也跟很多硬件廠商合作,將設備變成聯網的智能設備。未來希望跟我們的合作伙伴共同攜手,打造整個工業互聯網生態,推動行業發展和進步,降低我們的制造業客戶應用工業互聯網的門檻。

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