當我們在聊"數(shù)字工廠"時，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)制造領域轉型升級的呼聲越來越高。作為工業(yè)轉型升級的重要手段之一，數(shù)字科技順勢進入了工業(yè)企業(yè)的視野。以美的集團為例，2022年， iBUILDING數(shù)字化改造先后在其西區(qū)工業(yè)園、重慶水機工廠、荊州工廠改造落地，以數(shù)字孿生技術為底座的碳管理系統(tǒng)實現(xiàn)了這些工業(yè)園區(qū)能源供應系統(tǒng)、負荷系統(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)測和管理。這種模式正在得到美的以外多個制造業(yè)園區(qū)、工廠的廣泛推廣。可以說，在工業(yè)制造領域，從智慧生產(chǎn)，到園區(qū)管理，一場重大而深遠的數(shù)字革命正在漸行漸近。
可以說，工業(yè)制造是經(jīng)濟體系內(nèi)最先嘗試與數(shù)字技術結合的細分領域。德國早在2014年左右就提出"工業(yè)4.0"理念，美國制造業(yè)龍頭GE在2016年推出Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。但彼時，由于技術與政策上的原因，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底層技術雖然逐步成熟，但物聯(lián)通信技術發(fā)展還比較局限，工業(yè)協(xié)議之間互相不通導致設備端、系統(tǒng)應用端相互割裂。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，而其決策權很多時候又很集中，難以避免地導致企業(yè)決策效率低，對外界變化的反饋時間長。比如2016年，我們國家的能源工業(yè)提出"四表合一"，即電、氣、水、暖四表合并，但在實際操作中，這些領域的管理都自成體系，四個系統(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通信技術的成熟給智慧工業(yè)帶來了轉機。5G技術很好的打破了4G"多點接入""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)和云計算以及人工智無縫融合，實現(xiàn)了智能感知控制、更實現(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)在以下幾個環(huán)節(jié)。
在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)正被作為生產(chǎn)車間的通訊根基。通過5G技術將不同設備與通訊網(wǎng)絡連接，可較好的收集設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過邊緣計算方式完成數(shù)據(jù)就地分析和存儲。例如，大數(shù)據(jù)可以依托產(chǎn)線機器人等生產(chǎn)設備實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的基礎上，以ERP、MES等管理軟件作為中樞管理系統(tǒng)，通過RFID標簽、掃碼器、條碼、傳感器等為組件，實現(xiàn)科學決策、智能設計、合理排產(chǎn)，從而提高整個生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。
在工藝控制方面，數(shù)字技術可以為工業(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、設備管理等模塊，實現(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)行平臺及規(guī)范的定義接口，使生產(chǎn)計劃、控制命令、信息數(shù)據(jù)在整個MES系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、自動化體系中透明、及時、順暢地交互傳遞，最終實現(xiàn)生產(chǎn)全過程數(shù)字化。
在物流倉儲方面，通過應用智能物流平臺可快速完成產(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，提升倉庫貨位周轉效率，降低倉庫轉運過程造成的人工成本，實現(xiàn)倉庫儲流數(shù)字化管控和智能化運輸。
可以說，利用各種感應設備、數(shù)字孿生、云平臺、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，當然，在碳中和時代，更少不了工業(yè)園區(qū)的碳管理。
30、60目標提出后，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，工業(yè)領域能源消費量占全國總體消費量65%左右，如何實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的節(jié)能降耗，除了引進低碳設備和優(yōu)化工藝，更需工廠通過數(shù)字化和電氣化的途徑來實現(xiàn)長期的綠色轉型和能效優(yōu)化。這不僅包括新能源技術的應用，生產(chǎn)工藝的革新，同時也包括產(chǎn)品全生命周期的碳足跡。作為進軍智慧樓宇、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工廠、美的樓宇科技荊州工業(yè)園等多個零碳工廠，在實現(xiàn)全場景低碳行業(yè)碳中和之后，未來預計會在中央空調(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。
當數(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，作為連接電源側和負荷側的電網(wǎng)"智能管家"，虛擬電廠可依托美的iBUILDING支持擴大負荷側可調(diào)節(jié)資源接入規(guī)模，共同探索負荷側需求響應、現(xiàn)貨市場、輔助服務市場的商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)化應用，帶動源網(wǎng)荷友好互動，打破電網(wǎng)側和用電側邊界，通過對設備負荷的動態(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技術的應用，也不僅僅是個技術命題，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)工廠運行模式的變革，工廠，工種、部門和人才結構等都會遇到挑戰(zhàn)。因此，數(shù)字技術可能會先一步應用到具有高附加值和個性化產(chǎn)品中，工業(yè)制造的智慧之路，也將是一個循序漸進的過程。
