物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0

圖1 放眼全球，這樣的協(xié)同合作將使整個(gè)市場蓬勃發(fā)展

自動化行業(yè)對工業(yè)4.0的總體態(tài)度如何呢?在實(shí)施工業(yè)4.0的過程中，您認(rèn)為最好的機(jī)遇和最大的阻礙是什么?

Bernhard Quendt博士：目前來說，行業(yè)總體態(tài)度是非常積極的，從大家對工業(yè)展會所表現(xiàn)出的濃厚興趣就可以證明這一點(diǎn)。針對這個(gè)問題我們與各種利益群體展開了討論，從中小企業(yè)到咨詢公司再到大的用戶群體。目前已有實(shí)例證明工業(yè)4.0使生產(chǎn)率得到大幅提高，這表明發(fā)展工業(yè)4.0是值得的。在我看來，目前許多行業(yè)仍然猶豫不決，特別是中小企業(yè)。我建議現(xiàn)在就開始實(shí)施工業(yè)4.0，而不是等到市場競爭逼迫著自己去做。顯然沒有哪家公司可以在短時(shí)間內(nèi)就更新其所有的軟件和整個(gè)IT基礎(chǔ)設(shè)施，重要的是要在正確時(shí)機(jī)開始布局，并通過有前瞻性的遷移計(jì)劃，對公司進(jìn)行其經(jīng)濟(jì)上可以承受的改造。數(shù)字化的第一步通常已經(jīng)能夠帶來不少好處，例如引入數(shù)據(jù)Backbones和Teamcenter。

Robert Wachendorff：從這樣一個(gè)廣義的標(biāo)題中能出現(xiàn)這么多與之相關(guān)的延伸內(nèi)容可見大家對工業(yè)4.0的總體看法肯定是積極的。我們作為自動化解決方案供應(yīng)商，研發(fā)我們信任的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能為我們的客戶指路，教他們?nèi)绾握_的實(shí)施工業(yè)4.0。許多工業(yè)4.0概念下的延伸內(nèi)容正好就是我們近幾十年在Wachendoff研究的主要內(nèi)容，對此我們有豐富的經(jīng)驗(yàn)。此外，我們還想研究出一款全面的具有分散智能的產(chǎn)品組合。設(shè)備制造商和工業(yè)企業(yè)都能在此找到合適的產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)自己的工業(yè)4.0.

在我看來，最大的機(jī)遇是決策者們能夠獲取更多經(jīng)過優(yōu)化的信息，并可將此作為決策基礎(chǔ)，使決策更加有理有據(jù)。這樣一來，決策過程一定會加快。未來在理想的情況下，該過程將盡可能由設(shè)備來獨(dú)立完成。此外，德國采取的地方保護(hù)、符合效能要求的改進(jìn)以及標(biāo)準(zhǔn)化也都帶了巨大的機(jī)遇。最大的阻礙或風(fēng)險(xiǎn)在于顧慮重重、預(yù)算不足和Adhoc規(guī)劃不嚴(yán)謹(jǐn)。

圖2  具體實(shí)例表明邁入工業(yè)4.0是值得的

Rahman Jamal：不久前物聯(lián)網(wǎng)還被認(rèn)為只是炒作而已，然而只要觀察一下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)便可發(fā)現(xiàn)這個(gè)概念其實(shí)早已具體地呈現(xiàn)在了我們面前。我們在此已經(jīng)看到了針對解決實(shí)質(zhì)性問題的首批研究成果，如互操作性、開放的商業(yè)模式和參考結(jié)構(gòu)。工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型RAMI 4.0現(xiàn)在已經(jīng)能夠具體用于標(biāo)準(zhǔn)化過程。

與此同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC與工業(yè)4.0平臺之間的關(guān)系也越來越密切，例如RAMI中的部分內(nèi)容已經(jīng)被IIC采納。放眼全球，這樣的協(xié)同合作將使整個(gè)市場蓬勃發(fā)展。作為一家全球性企業(yè)，我們支持在全球范圍內(nèi)推進(jìn)工業(yè)4.0，并活躍于IIC和工業(yè)4.0平臺。在NI(美國國家儀器有限公司)的協(xié)助下，IIC已經(jīng)擁有了4個(gè)測試平臺，即跟蹤與追蹤，微電網(wǎng)通信和控制，狀態(tài)檢測和預(yù)測性維護(hù)以及生產(chǎn)環(huán)境中TNS的使用。

不僅如此，美國和德國之間的合作也表明當(dāng)前形勢正好。例如2016年1月在德國駐華盛頓大使館的倡議下舉行了一次專家會議，約有50人參加了這次IoT/CPS專題研討會，其中有Manfred Broy教授(慕尼黑工業(yè)大學(xué))，Edward Lee教授(美國加州大學(xué)伯克利分)和眾多的行業(yè)代表，如博世、思科、通用電器、通用汽車、霍尼韋爾自動化和控制解決方案、英飛凌科技，美國國家儀器，SAP和西斯科。美國國家儀器公司CEO及聯(lián)合創(chuàng)始人James Truchard博士是此次研討會的發(fā)言人之一。他解釋了Big Analog Data 和CPS與日俱增的重要性。然而不可否認(rèn)，工業(yè)4.0過程中仍然存在一些阻礙。

目前，自動化行業(yè)還一直缺少需要與不同公司一起合作完成的，并能被視為工業(yè)4.0標(biāo)桿的大型項(xiàng)目。而在汽車行業(yè)就已有的概念汽車這樣的大型項(xiàng)目，它通過實(shí)施工業(yè)4.0讓未來呈現(xiàn)于眼前。此外，活躍于智能工廠領(lǐng)域的公司必須進(jìn)行重組，找尋新的商業(yè)模式。在新模式中不需要也不可再將重點(diǎn)放在作為主要收入來源的硬件上。美國在開發(fā)新的商業(yè)模式這方面已明顯處于領(lǐng)先地位。為了在競爭中不被淘汰，德國的工業(yè)4.0企業(yè)必須迅速搭上這班車，并在技術(shù)研發(fā)方面開展更多的合作，而不是閉門造車。

為數(shù)字化量身定制的商業(yè)模式就一定需要有一個(gè)正確的戰(zhàn)略。貴公司是否已經(jīng)有這樣的策略呢?有哪些戰(zhàn)略性措施是您覺得值得推薦的呢?

Bernhard Quendt博士：十幾年前，我們就已經(jīng)擁有明確的數(shù)字化戰(zhàn)略。2007年，我們成功收購了美國PLM供應(yīng)商UGS，該戰(zhàn)略初見成效。在那以后，我們持續(xù)對這一領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模投資，掌握了專業(yè)技術(shù)，并能利用我們的產(chǎn)品來演示具體的生產(chǎn)過程。這樣的經(jīng)驗(yàn)使我們能夠成為客戶的合作伙伴。此外，我們的產(chǎn)品種類豐富，我們的客戶可以通過這些產(chǎn)品現(xiàn)在就對未來的解決方案進(jìn)行投資。這些解決方案將使他們逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0.

我們的工業(yè)4.0解決方案主要用于企業(yè)數(shù)字化，其實(shí)施過程包含四個(gè)相輔相成的核心要素，即數(shù)字化企業(yè)軟件套件、工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)、安全自動化和個(gè)性化定制服務(wù)。數(shù)字化企業(yè)軟件套件是在15年前創(chuàng)建的一款軟件工具組合產(chǎn)品。該套件以Teamcenter這一協(xié)作平臺為基礎(chǔ)，無縫集成PLM(產(chǎn)品生命周期管理)、MES/MOM(制造執(zhí)行系統(tǒng)/制造運(yùn)營管理)和博途(TIA Portal)。在未來幾年里，我們將對數(shù)字化企業(yè)套件進(jìn)行擴(kuò)充和完善。

Robert Wachendorff：Wachendorff Automation作為旋轉(zhuǎn)編碼器制造商多年以來一直在推進(jìn)公司研發(fā)和生產(chǎn)過程的數(shù)字化。我們在裝配車間研究并創(chuàng)建了一套自己的Lean-Q理論。目前，我們的裝配車間能夠完全無紙化工作，并存儲所有追蹤和分析所需的重要數(shù)據(jù)。只有這樣才能使完全以客戶需求為導(dǎo)向、靈活高效的單件流生產(chǎn)成為可能。想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的其他目標(biāo)只需對我們的生產(chǎn)系統(tǒng)稍作調(diào)整即可，因?yàn)槲覀円呀?jīng)為此打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

創(chuàng)立于1978年的Wachendorff Prozesstechnik作為自動化產(chǎn)品供應(yīng)商在系統(tǒng)地改進(jìn)生產(chǎn)和設(shè)備工藝流程方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。例如，VDMA標(biāo)準(zhǔn)版66412就能提供具體有效的幫助，它里面對 KPI(關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo))給出了有趣的定義。我認(rèn)為如何從大數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的、能夠真正起到輔助決策作用的數(shù)據(jù)是最重要的主題之一。

工業(yè)4.0不是一蹴而就的，必須一步一步腳踏實(shí)地才能得以實(shí)現(xiàn)。工業(yè)4.0這個(gè)主題包含的內(nèi)容太多了，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的成本也相當(dāng)高。我們提供面向未來的可擴(kuò)展產(chǎn)品。這些產(chǎn)品服務(wù)于數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)采集，到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與傳輸，再到數(shù)據(jù)的顯示與處理?？蛻艨梢酝ㄟ^這些產(chǎn)品逐步實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)想，在未來還將對其繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)展。

Rahman Jamal：要想能夠應(yīng)對這些挑戰(zhàn)和實(shí)施以工業(yè)4.0為導(dǎo)向的各種項(xiàng)目首先需要保持企業(yè)的靈活性，也只有這樣，企業(yè)才能快速適應(yīng)不斷變化的需求。只要稍加留意，就會發(fā)現(xiàn)沒有以平臺為基礎(chǔ)以及可為用戶制定的實(shí)施方案是無法辦到這些的，因?yàn)橹挥型ㄟ^平臺才能利用現(xiàn)有的高性能硬件不斷創(chuàng)新。試想下移動設(shè)備：IOS和Android操作系統(tǒng)形成了兩個(gè)巨大的平臺。這兩個(gè)平臺一方面影響著這些移動設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，另一方面也使許多其他市場發(fā)生了翻天覆地的變化。智能手機(jī)和平板電腦的功能可以通過升級應(yīng)用程序和固件不斷更新和擴(kuò)展，不會再設(shè)計(jì)自定義硬件。我們可以用現(xiàn)有的平臺為基礎(chǔ)，或創(chuàng)建一個(gè)全新的平臺?？v觀當(dāng)今的測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)很快就能清楚發(fā)現(xiàn)以平臺為中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是必需的。這樣的設(shè)計(jì)方案能使不斷創(chuàng)新成為可能，以下三點(diǎn)是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，首先需要利用現(xiàn)有的可重構(gòu)模塊化硬件;其次是相同的軟件環(huán)境，在此情況下可以確定系統(tǒng)的整體行為;再則是商業(yè)技術(shù)無縫集成的可行性。這不僅為用戶提供了必要的靈活性，還能降低研發(fā)成本和簡化生命周期管理。我們的客戶已經(jīng)使用以NI平臺為基礎(chǔ)的系統(tǒng)方案多年，并且其成效顯著。

您認(rèn)為BMWi的工業(yè)4.0平臺走上正軌了么?為了讓中型企業(yè)能夠輕松地邁入工業(yè)4.0還有哪些是必須要做的?或者說還有哪些是工業(yè)企業(yè)必須學(xué)習(xí)的?安全問題是最大的阻礙么?

Bernhard Quendt博士：我們歡迎工業(yè)4.0平臺，并積極參與其中。如今，我們首批用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)面世。隨著網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化程度日益增高，人們對數(shù)據(jù)安全和過程安全的要求也越來越高。網(wǎng)絡(luò)安全是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是數(shù)字經(jīng)濟(jì)里一個(gè)重要的競爭因素。安全性是非常重要的，我們的客戶希望生產(chǎn)工藝安全也能包含數(shù)據(jù)安全。西門子公司以縱深防御理念來檢測其安全策略，制定有效措施。

Robert Wachendorff：這些問題涉及長期發(fā)展前景。通常情況下，解決這些問題的方法和過程是可以不斷改進(jìn)的。我不會在此給出具體的建議，大家在專業(yè)刊物上可以看到許多由權(quán)威專家給出的更加具體的建議。這些專家對工業(yè)4.0主題的研究更加深入。在我看來，工業(yè)4.0與許多其他主題一樣，需要充分發(fā)揮團(tuán)體智慧、集合眾人經(jīng)驗(yàn)、早作分析、穩(wěn)步實(shí)施對企業(yè)自身最有效的方案。為了能夠認(rèn)清可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，反復(fù)思考是有必要的，但如果反復(fù)思考后不是努力地去把風(fēng)險(xiǎn)降到最低，而是將此作為什么都不做的理由，那就岌岌可危了。

任何技術(shù)和理論體系都存在風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇，要想突破就必須積極的投身其中。在任何情況下我們都必須對安全問題及其后果保持清醒的認(rèn)識。在工業(yè)4.0和自動化方面，我們將成為客戶強(qiáng)有力的合作伙伴，為其指明風(fēng)險(xiǎn)，并提供實(shí)用的解決方案。

Rahman Jamal：工業(yè)4.0并不是一個(gè)全新的概念, 它只不過是CIM的延續(xù)。CIM計(jì)算機(jī)集成制造理念在70年代就已經(jīng)開始得到推廣，其目的是數(shù)字信息集成，主要用于生產(chǎn)。工業(yè)4.0這個(gè)術(shù)語在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上首次出現(xiàn)，與其說它是一場革命，不如說是一次持續(xù)的進(jìn)化。

對適用于工業(yè)4.0的系統(tǒng)的研究已經(jīng)開展很長時(shí)間了，現(xiàn)在只需要將這些系統(tǒng)介紹給中小企業(yè)。以上提到的IIC測試平臺為例，這樣測試平臺可以檢測產(chǎn)品的實(shí)用性，并將結(jié)果公之于眾。BMWi稱大量研究表明中小企業(yè)仍然沒有認(rèn)識到數(shù)字化世界里的機(jī)遇與商機(jī)。

因此這里需要信息傳遞。中小企業(yè)工業(yè)4.0能力中心將演示這些實(shí)例如何對他們的商業(yè)模式產(chǎn)生積極影響。此外，對此感興趣的公司可以在工業(yè)4.0領(lǐng)域的安全和應(yīng)用問題方面獲得幫助。我們希望焦點(diǎn)不僅僅只是落在德國和工業(yè)4.0上，還應(yīng)該關(guān)注促進(jìn)像IIC測試平臺這樣的國際合作上，因?yàn)閿?shù)字化關(guān)系到我們所有人，是一個(gè)全新的話題。所有的企業(yè)和國家都必須同心協(xié)力，制定共同的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)體系，而不是只守好自己的一片土地。