媒体报道

数字化?智能化?中国企业智能制造现状究竟如何

2021-03-22 13:53:35 pr2019 261

搞“制造”,应精于机械、工艺、产品和自动化等工程问题;而搞“智能”应精于工程建模、机器学习(基于在线数据)和智能系统架构开发。

本文从机械化、自动化、数字化和智能化的角度探讨各国智能制造现状,以及中国应有的努力方向。

文 | 李炳积,德国工程和美国软件双博士,30年欧美亚各国智能制造经验。


中国与欧美在核心领域智能制造现状对比



暂不作信息技术和数字制造技术等方面的对比,也不谈在工业核心软件方面的差距,仅从智能制造的核心领域——工程建模、机器学习和智能系统架构开发来看,中国企业相对于欧美的现状究竟如何?从机械化、自动化、数字化和智能化四个发展阶段看,中国企业目前还在哪个阶段?

考察智能制造基本要求,从对相关要求的满足程度可以探测出各国智能制造的基本现状。目前机器代人是努力方向之一,但这只是在自动化层面上。要实现最优化的机器代人,首先必须对工程问题和工程参数进行建模,然后利用所采集到的高质量数据进行模型的机器学习;此后的模型则与机械设备和生产现状深度绑定。基于这些可以开发出智能系统,继而产生出即时可变的、一直是最优化的生产参数,交给基础自动化执行。这最优化的机器代人正是智能制造。这些,中国目前还不多,主要存在于一些平台商。

在欧美技术基础上做的大量优化与扩展(比如开发了新一代二级系统),因系统之庞大(常有百万行源程序)和逻辑之复杂,在开发中国项目时,主要是基于已有源程序改写。西方的智能系统通常都经历过几十年的技术积累,中国在此领域有待于提高。

当生产过程不够优化时,首先在无自动化的情况下进行诊断分析;这可以认为是在机械化层面。直到相关的问题都解决了,才对自动化问题进行审核。所有这一切都可以通过数字化加以快速诊断和总体确认,即当现场采集到高质量数据时,可以通过数据鉴别出哪个环节是弱点。现在市面上有一种“IT+OT技术”(信息技术+运营技术),在数字化阶段将所有工程问题简化成OT(尽管这对智能制造有些过于简化)。通过数据看板,确实可以看出很多问题,但是数据看板的使用者必须对生产过程有足够的的理解。如果生产线只有数字制造,而没有智能制造,必须要有工程师对现场的指导,因为操作工人很难从数据上看出很多问题,更难根据复杂的数据找出解决方案。

比如在建智能产线时,因为不明确什么是智能制造,而将只建成了具有基础自动化、MES和ERP的产线,误认为是智能产线。此类产线缺乏的正是智能制造的核心:智能系统。这类只有数据看板的产线只有工程师可以运行,问题较多,甚至出现了对此类智能产线投入则“快死”,不投入则“慢死”的两难境地。

机械化确保产品能生产出来,自动化使得产品能自动生产出来(机器代人),数字化以大量数据便于审核,以确保机械化和自动化的实现,而智能化确保最优化和无人操作(最优化的机器代人)。

中国和欧美国家所处的机械化、自动化、数字化和智能化阶段目前国内很多较弱的企业仍然在机械化阶段,较好的企业则在机械化、自动化和数字化阶段。虽然通过数据看板能看出很多问题,但这只是在自动化和数字化领域的“补课”。中国企业数据质量是各家的软肋。欧美国家的机器代人阶段早已完成,生产线主要依赖于自动化而非人工;而且绝大多数欧美国家数字化的需求已经基本上得到满足。在智能化方面,很多较好的欧美企业有较好的智能系统,稍微差的企业也正在努力尝试智能系统。

目前中国的智能制造主要在制造过程的首尾两端,比如智能仓储、来料及成品的运送等等,而对智能制造的主体过程,比如生产过程的优化,涉及的不是很多。欧美国家正在努力推进智能制造。在智能制造中,大量工作都编入智能系统中了,工程师或技术人员主要在后台持续优化此系统;优化后的系统由现场人员操作以完成生产;同时经理人员注重观察此系统。这样大家劲往一处使,生产持续优化。


中国应建立严格数据质量奖惩制度



欧美在智能化阶段,中国智能化刚开始。大多数中国企业的机械化阶段已基本完成,正在自动化和数字化阶段。

机器代人是典型的自动化。数字化的数据看板,能够使得机械化和自动化的状况一目了然,因而具有强大的应用前景。欧美国家的机械化和自动化早已完成,因此机器代人已不是主要问题。除了极少数企业外,欧美国家的数字化也已经完成。

数字化中,数据质量是关键。中国企业数据质量不足是关键障碍。除了技术之外,管理是阻碍数据质量的主要因素,多数企业对数据丢失没有足够的惩罚力度。智能化是凌驾于机械化、自动化和数字化之上的最高级制造过程,对数据质量的要求远远高于数字化。

首先需要对一系列待研究的工程问题或工程参数建立模型,这就需要对工艺产品、设备和自动化等工程领域极为熟悉;其次,需要采集高质量的在线数据,并基于此数据对工程模型进行机器学习,使之与生产线充分绑定。然后建立智能系统,将生产线的模型和大量的场景用例结合到智能系统中,并产生出即时可变的最优化的生产参数组合,交给基础自动化执行。

可见,智能制造是最优化的机器代人。目前中国只在制造的头尾部分比如智能仓储方面进行了一定的智能制造,而在制造过程甚为稀少,主要是一些平台开发商。欧美国家技术较好的公司已经成功应用了智能制造,而技术一般的公司尚在努力中。

中国推进智能制造的主要策略是在数字化、自动化甚至在机械化方面的补课,鼓励自动化和数字化,同时鼓励智能化的开发与实施。中国各个企业要严格在技术和管理层面重视数据质量,在数据质量方面要有严格的奖惩制度。应该减少智能产线建设中忽视智能系统的行为。中国当前在何为真正的智能制造方面误解颇多,很多作为智能制造必要基础的数字制造甚至自动化制造,被当成了智能制造。



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