迎接工业物联网腾飞商机论坛:数码转型,势在必行
- 宋丁仪
金秋时节的上海,习习凉风吹去了夏日的沉闷,也吹来了「制造人」对于未来蓝图的那份憧憬。9月18日,由国内国际工业博览会(简称「工博会」)组委会主办,东浩兰生集团上海工业商务展览有限公司与DIGITIMES三度携手,举办「数码转型.势在必行-迎接工业物联网的腾飞商机论坛」。上海市经济和信息化委员会电子信息产业处副处长顾伟华出席并致欢迎辞。
顾伟华副处长在致辞中表示,工业物联网的商机,不仅限于制造业,在油电燃气业、公用事业、零售业、健康照护业、交通运输业等诸多产业更是商机无限,同时也日益成为迈向数码转型的智能城市导入的积极解决方案。
作为2019国际工业互联网大会暨数码工业系列峰会多元话题分论坛之一,围绕未来工业制造升级趋势与商机,邀请中兴通讯、展湾科技、研华科技、西门子、众里数码以及DIGITIMES研究中心等企业与产业专家带来前瞻观点,从政策分享、专题发布、产业前瞻以及圆桌研讨等环节,针对工业物联网的发展核心、转型契机、关键趋势进行剖析,呈现一场精彩的信息交流盛宴,现场座无虚席,激荡交流火花,可以看出,在新一轮技术变革的背景下,走过21个年头的上海工博会正在全面转向「智能+」,也代表着国内大陆制造产业更加着重「内涵」。
数据产生价值 共创迎接未来
在人工智能的发展下,如今,智能制造(AIoT)的商业模式已在成形中,无论是物联网设备、边缘运算架构或平台系统,各调研机构的预测都认为其市场产值在10年内将有巨幅成长,全球多数产业分支都被赋予更多“数码化”转型的契机。而研华想做的是,成为这个契机的「推手」。
「智能制造是国内大陆制造的重要方向,也是未来制造业发展的趋势。在制造业走向智能制造的转型升级过程中,企业数码化是必经之路。」研华(国内)公司工业物联网事业群业务总监李景恩表示,驱使奔跑在这条必经之路上的「马达」是数据与共创。
从全球范围来看,工业物联网的发展可分为自动化与嵌入式平台、物联网解决方案平台、系统与专业整合解决方案等三个面向。目前大多数产业仍停留在起步阶段,原因在于传感器的布建点数仍低、传输费用偏高,再加上没有用于进行方案示范的大型场域。解决这些问题的关键,就在于让数据「活」起来。
以研华为例,在研华WISE-PaaS工业物联网云平台中, WISE-PaaS/AFS(AI Framework Service)人工智能模型训练与部署服务框架堪称一大亮点,能説明软件发展者、数据科学家加速开发AIoT方案,实现标准产品的规模化,同时满足CPU/GPU/vCPU运算资源整合管理需求。
同时,为了更进一步加速物联网的发展进程,2018年底研华将WISE-PaaS更新至 3.0版本,提供了网络连接、设备管理、数据架构、机器学习与应用支持等五大核心功能,在此本平台中,原本散居产业各环节的系统整合与专业领域系统商将可对接,形成产业共创模式。
李景恩认为,目前工业物联网内的生态体系将进行四个阶段的转变:「云基础建设-建构平台服务-各产业整合商-所有产业转型」,而研华则致力于第二与第三阶段。随着市场就绪解决方案(SRP)已逐渐增多,而与各系统整合商、专业领域系统商联手组成的共创生态圈也渐趋完整。
对于未来发展,李景恩则认为,边缘运算将会是AIoT的重点,而边缘运算产品的设计必须具备包括实时智能化能力、安全与隐私需求、高网络带宽与高性价比等四大特色,研华借由近年来建立的共创生态圈,将可协助客户掌握AI商机,让企业价值可进一步优化。
与研华的想法「不谋而合」的还有展湾科技,一家致力于见证数据奇迹的「魔术师」。
「数据演算法模型是把从生产设备中采集到的一堆杂乱无章的数据用数学模型找出规律,把不可视的变成可视的,把未知的变成已知的,这就是展湾的演算法模型,企业根据演算法模型预测产品的品质、设备的故障、生产的产能和节拍,快速实现价值回报。」展湾科技CEO唐栎进一步阐述道,基于人工智能的数据分析是实现制造业转型升级的一个非常关键的要素,第一步是采集和分析生产和设备的数据,第二步要把分析结果和知识传递给正确的人,并做出正确的决策。利用人工智能解决数据和管理融合的问题是解决制造业挑战的关键所在,那麽透明、实时、分层是整个制造业转型升级的前提条件。
换句话说, 「AI最大的用处,对于我们现在来讲就是,站在当下,我们知道未来。」
那麽,工业大数据、人工智能满天飞的当今世界,究竟该如何落地,走向未来?用唐栎的话说,「以数据驱动的结合AI技术的工业物联网,需要5个层级和4个转换,才能实现智能工厂的价值创造。”展湾产品的本质是提质增效。
以焊接机器人举例而言,在焊接机器人的使用快速普及的同时,机器人焊接过程中出现的偏焊、熔深不足、气孔等品质缺陷的问题日益显着。以偏焊为例,机器人焊接过程中一旦出现偏焊,所焊的焊缝必须全部打磨掉,打磨工作效率低、劳动强度大、工作环境恶劣,严重影响机器人焊接的良率和效率。针对这一情况,展湾自主开发的展湾智能通工业互联网平台偏焊演算法选项包,説明车间实现在线实时监测焊接机器人焊缝轨迹,避免偏焊,目前在汽车、工程机械已有多个实际客户案例。
唐栎表示,通过连接在工业生产现场的展湾边缘计算闸道,展湾智能通能够实时监测到焊接机器人和焊机的工艺参数和运行参数,并建立起基于神经网络的深度学习数学模型。与传统的事后质检或是费用高昂的视觉传感监测方式相比,展湾智能通工业互联网平台能够帮助用户在事中甚至是事前发现问题,以可控制的成本换取大幅度的质效提升,落实提升客户在固定资产方面的投资回报率。
5G赋能「智造+」
如果说创造价值的AI引爆了人们对未来的遐想,那麽,5G就是通往未来的路。5G不仅仅是一种通讯技术,更是云计算、大数据、人工智能、虚拟实境等技术落地的核心基础设施。
据赛迪研究院发布的《2019先进制造业城市发展指数》报告预测,2020-2025年,5G直接拉动的物联网连接规模将累计达到124.5亿元。庞大的用户数量和连接形态将使先进制造业与现代服务业的产品形态边界逐渐模糊,且实现相互融合,这将成为制造业发展的重要趋势。
那麽,5G将如何赋能智能制造?
DIGITIMES研究中心总监黄建智分析,5G跟过去的4G、3G时代最大的不同是,前者更重视所谓的垂直领域,而后者则更强调B2C市场。而5G也将进一步提升用户体验:在容量方面,5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流程量增长1000倍;在传输速率方面,单使用者典型数据速率提升10到100倍,峰值传输速率可达10Gbps(相当于4G网络速率的100倍);端到端时延缩短5倍;在可接入性方面:可联网设备的数量增加10到100倍;在可靠性和能耗方面:每比特能源消耗应降至千分之一,低功率电池续航时间增加10倍。
换句话说,在「制造」这一场景中,显而易见,智能制造过程中云平台和工厂生产设施的实时通信、以及海量传感器和人工智能平台的信息交互,和人机界面的高效交互,对通信网络有多样化需求以及极为苛刻的性能要求,并且需要引入高可靠的无线通讯技术。
对于5G的「超能力」,作为国内大陆信息通信大厂的中兴通讯自然深谙其道。
中兴通讯5G行业产品线总工程师钱祺表示,工业互联网是数码化向网络化、智能化发展的基石,实现真正端到端的垂直融合和横向联合,人工智能会引领智能制造产业的发展,那麽5G将作为一个重要的互联手段,将贯穿制造过程中的研发、生产、销售、维护等环节。
「天下武功,唯快不破」,而超高可靠性的高带宽,低时延,正是5G的关键性特点。不过,钱祺表示,5G领域第一部分主要应用场景可能还是以增强类的移动宽频为主,是一些视讯和影像处理的业务为主,目前低时延和高可靠通信标准还没有完全冻结。
以搭载5G工业视觉系统的轮毂淬火工艺优化为例,钱祺介绍到,中兴通过在车间内部署高像素镜头,通过5G将高像素影像及视讯传输至服务器;通过边缘计算的机器视觉分析模块,对轴承的送件位置、加热线圈的定位位置以及轴承加热后的热成像图进行分析。结合历史上该生产工艺的样本数据,该系统能智能地检测生产设备的运行状态、故障和预测维护等数据,保证生产的安全性,提高轴承的成品率。
简而言之,5G赋能下的智能制造具有以下特徵:以智能工厂为载体,以关键制造环节的智能化为核心,以端到端数据流程为基础,以通信网络为基础支撑。通过自组织的柔性制造系统,实现高效的个性化生产的目标。
随着智能制造场景的引入,制造对无线通讯网络的需求已经显现,5G网络可为高度模块化和柔性的生产系统提供多样化高品质的通信保障,成为智能制造的关键使能者。
软件助力数码转型
有了数据、AI以及5G加持,「制造」奔向「智造」的特快列车自然可以运转起来,但要到达「任我游」的目的地,以更加柔性的生产满足越来越个性化的市场需求,却还需要一张「看不到、摸不着」的「网」—工业软件,将工业领域的各种应用互连互通,并将产业上下游、生产上下游的诸多智能「个体」集结在一个平台上。
作为推动全球工业转型的国际软件大厂,西门子通过此次工博会,首次在国内大陆全面展示了贯穿评估、谘询、整合、实施与数据服务,涵盖企业数码化转型全周期的一站式产品组合及服务,为不同规模和发展阶段的企业提供数码化转型落地的解决方案。
「西门子现在不仅仅是一家工业公司,而是一家软件公司。」西门子工业软件业务发展总监李庆在演讲时表示,在众多的数码化转型路径中,企业实际也比较迷茫,因此企业可能需要一个数码化的能力模型,涵盖从战略规划、组织管理、系统整合、生产管理、数据整理等六个维度,为企业进行全面的数码化能力评估。而这正是“数码双胞胎」模型。
所谓「数码双胞胎」模型,是以数码化方式为物理物件创建的虚拟模型,来类比其在现实环境中的行为。制造企业通过搭建整合制造流程的生产系统「数码双胞胎」模型,能实现从产品设计、生产计划到制造执行的全过程数码化。
在传统模式中,完成设计后必须先制造出实体零组件,才能对设计方案的品质和可制造性进行评估,这意味着成本和风险的增加。而通过建立「数码双胞胎」模型,任何零组件在被实际制造出来之前,都可以预测其成品品质,识别是否存在设计缺陷,比如零组件之间的干扰,设计是否符法遵格等。找到产生设计缺陷的原因,在数码双胞胎模型中直接修改设计,并重新进行制造模拟,查看问题是否得到解决。
「比如在工业控制领域内,很多工业企业生产所需的阀门控制、压缩机控制等,以前只能是监视,现在依靠工业应用App,基于大数据不仅能够提前预测维修情况,一旦出现问题还能够在屏幕上显示其采购商,以及此前的维护数据等。」李庆表示。
在李庆看来,西门子的愿景是通过説明企业搭建「数码双胞胎」模型,将产品创新、制造效率和有效性水准提升至一个新的高度。
工控安全为制造保驾护航
纵观前面研华及西门子的报告综述,不难看出智能制造的浪潮与网络技术的发展密切相关,需要将传统的程序控制网络、企业的内部网络以及工业物联网的数据实时采集、上传,形成工业互联网。这就导致工控系统从传统封闭式系统演变到开放式网络系统,从信息孤岛演变到程序控制和企业信息系统的整合。而在这一转变中,信息安全问题更加凸显出来。
苏州众里数码科技CEO竺时育表示,研华及西门子的工控方案都是时代最新的科技,但要真正利用科技的优势,安全是其底层一定要做的工作。从其经历过四百家国内大陆顶级高科技大厂的经验来说,或多或少都有经历勒索病毒的攻击,故工控安全防护刻不容缓。他观察到自2017年来,勒索病毒在世界各地肆虐,赎金也在过去几年大幅上涨,黑客从过往的炫技转敛财为目的,所以病毒因为有利趋使,只会不断增加。因之许多半导体及相关高科技大厂在过去一两年都或多或少者遭受勒索病毒的侵袭,世界第一大半导体厂台积电甚至在三天之内损失超10亿人民币。
竺时育表示,过往旧思维以为有防火墙,有防毒软件就够了,以为生产网隔离就不会中毒。在众里数码经历的许多事件中,外界的病毒变种有增无减,而且很多病毒是人为带入厂区,甚至跟着机台进入厂区。因为勒索病毒主动在网络上扩散的特性加上高科技厂自动化程度较高的情况,一旦病毒进入工厂网络,将导致火烧连营,产线崩溃。目前大家都在做机台联网,而病毒肆虐的情况愈演愈烈,若不特别做更深入防护,中毒而导致产线受影响恐怕是迟早的事情。
根据众里数码过去服务超过四百家国内大陆顶级高科技大厂的经验,竺总看到了在高科技制造业在工控安全方面的一些变化:
(一) 机台上装轻量级白环境软件,防未知病毒的写入
若机台允许装代理软件,不少大厂已经在机台上装上白环境软件:观察原始机台标准程序并锁定,让外部未授权的程序无法写入,不需更新同时也不会影响机台的效能,且能支持到win2000等级的老旧机台。且透过其细致的分权管理,能让中央整体控制,又可让设备工程师能管理每台机台的运作。这是国内大陆大厂最受欢迎的保护方式。
(二) 匝道防护:机台外架设工控防火墙
工控防火墙的功能在于保护机台不被周围机台的病毒侵入,若本身有病毒也不会扩散至其他机台。进一步地,工控防火墙可以辨别多种工控协定,阻挡工控协定漏洞攻击,彻底保护机台安全。
(三) 多引擎定制化扫毒取代单一扫毒引擎
单一杀毒引擎经常无法阻挡最新的病毒,仅能比对过去出现过的病毒,市场开始有结合多个杀毒引擎成为一体机的方案,放置于工厂的出入口,要求所有进入场内的电脑、U盘等档都必须经过8-12个整合的杀毒引擎一体机的查杀,以阻绝外部携带病毒进入工厂网络。
(四) 安全平台——监控网内风吹草动
公司产线若遭勒索病毒攻击,若无特别工具,将看到全线机台不断重启,却找不到源头,将是IT主管最怕的恶梦。而多家大厂已建立安全平台,可以记录及分析机台的各种日志及流量,能立即找到攻击源头并断网,同时可追查扩散路径,让事件在第一时间就得到控制。
(五) 供应链开始严格执行机台法遵入厂
以新闻中提到半导体大厂的中毒事件可能也是新机台中有病毒而导致,业界在事件以后大幅提高了新机台入厂时的法遵要求及严格检查。众里数码也跟多家设备大厂及高科技大厂一同探讨新机台交货时的安全流程,如何确保机台安全无毒,并保证工作效率,预计在未来的1-3年内可以形成国内大陆自己的供应链机台安全交货标准。而各家大厂也对于若出现违反法遵交货的情况列出重罚的机制。
以上就是苏州众里数码科技在经历过数百家半导体、光电、新能源等各种高科技大厂而看到的一些变化。在大会的圆桌会议上,众里数码CEO竺时育也再度提醒与会者:华人的老板都是不愿在跟生产无关的工控防毒上做太多投入,然而现在高科技工厂都自动化了,都联网了,那勒索病毒对产线的危害就更大了。只要一次导致产线瘫痪,其损失将远远高于防勒索病毒的费用。他也看到多起CIO因为勒索病毒而去职的事件,故特别再次提醒大家:安全是自动化或工业互联网的基础,建议尽快提案做相关防护,让大家在病毒肆虐的今日远离相关风险,让我们的自动化及智能化能真正发挥其效益。
苏州众里数码科技成立于2011年,是专注于高科技大厂的安全方案,特别在工控机台安全及数据防泄密等方案,是大陆大部分半导体、光电、新能源等顶级大厂的安全合作夥伴。其拥有数十项专利及相关证照,并经营有数十个高科技大厂CIO、CSO微信群,众里在线安全讲坛亦是业界知名的安全信息交流平台。众里数码自我期许顺应国内制造2025的大方向,成为高科技大厂「众里难寻」的安全合作夥伴。(宋丁仪整理报导)