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更智能的工厂

当德国在2013年向世界发布工业4.0标准时,熟悉zenon的人很自然的对此产品的未来前景感到振奋。Stefan Reuther当时有参与有关工业物联网及其延伸出来的智能工厂等概念的激烈辩论。在其与本文作者的交谈时,身为zenon产品全球销售总裁的他回顾了这一历程,并总结反思了下一步可能的市场走向。
工业4.0开始兴起于2015年前后,在其推出后即在各行业中引起了巨大轰动。在当时许多公司都有针对工业物联网和智能工厂等概念进行过深入讨论。“在那时,各类问题(解决方案)的讨论又重新获得了动力。但在模块自动化或网络物理系统等方法仍尚未普及,“ Stefan Reuther就些回忆道。那时的zenon已经在上述领域处于非常领先的地位。“当时其它竞争者谈论的新技术仅处于书面论述的阶段时,像垂直整合这类概念对zenon来说已经是标准模块了,“Reuther谈到。“而其它的如人工智能等顶级技术则是到现在才算真正走到最前沿。

工业 4.0是否适用于所有系统?
炒作上述概念的流行语可以通过刺激公众参与讨论来加速其发展。同样在2015年左右,几乎所有的系统都突然变成为工业4.0系统。 “一夜之间,所有人都突然跳了出来宣称已加入这个行列,” Reuther谈到。然而,许多公司到目前甚至还没有为工业 3.0 做好准备。其与与工业4.0 相关的许多基础要素还处于缺失状态。

解决方案不是PPT
当Stefan Reuther 与全球各地的客户交流沟通时,他们有的时候会谈到诸如Manufacturing-X之类的新名词。但他认为这些新名词的作用有限。“大家已经听够了这些新名词,现在我们不希望能看到的仅是幻灯片演示了。人人都在问:'我应该怎么来解决各类实际问题? 这也是zenon的思路。 也就是说,我们希望能够提供给大家现成的解决方案 —— 从带有储能的光伏发电解决方案到自动化信息收集处理应用。简化方案及实施即意味着可以将产品内置的经验完整传递给我们的业务合作伙伴。

科技巨头的弱点
大型科技公司有时难以理解工业客户在自动化领域的挑战和需求。事实上,他们至今也无法在上述领域站稳脚跟,最多也只能是缓慢地跟进,这是因为自动化市场相对较小。而这些科技巨头作为上市公司就必须要迅速地取得财务上的成功,只有这样才能让它们的投资者感到满意。因此,相对需要持久发力才能出成果的业务领域对它们比较困难。其后果是由此产生的技术(例如 Google IoT Core)在停产时则更会产生负面影响。
而zenon 的市场定位是不一样的。“我们只针对工业自动化。而且真的很擅长这个领域。因为我们已了解这方面的每一个技术细节。所以客户就对我们十分信任。为此我们所准备的可不仅仅是流行名词,“Reuther 就此谈述道。
这家工业软件行走在坚实的基础上,其公司策略拒绝并购,并通过一步一步地成功来实现稳定增长。“我们产品的成功应用是建立在一定程度的长期稳健的基础上,”公司的首席技术官说道。“因为工业系统有时要运行 20多 年,为此厂商必须持续支持对使用产品的长期维护。目前看任何试图将开源软件拼凑在一起以希望构建出成功工业应用方案的努力都已失败了。
然而,在参加了2023年初在达沃斯举行世界经济论坛的数次会议讨论后,Reuther 明确地感受觉到了大公司在用户应用方面的敏捷性。当前第四次工业革命的技术正在得到越来越多的应用,工业设施及其价值链,以及相关的商业模式必须得到快速的优化,才能确保企业获得可观的财务和和营运回报。
“问题在于传统的生产制造商们还没有准备好面对上述挑战, 特别是在先进制造方面。也许仅有20%的公司实际在这样做了。 其余则仍在使用传统的自动化方式。然而,先进的制造或智能制造概念现在可以在越来越多的系统中找到。在这方面 zenon 已经做好了充分的准备。
在可持续化发展的领域也是如此, 人们经常能发现大中型公司中的需求不同。目前仅有少数中型公司在计划编制环境、社会和公司治理(ESG)报告。相对说大公司在这方面的能力更强,因此,如果将来这类报告成为强制性要求时,他们会准备得更好。作为规范 3(温室气体 (GHG) 议定书的重要支柱)的一部分,企业还希望包括其供应商能达到二氧化碳消耗量的平衡。他们以额外报告的形式将这种压力转嫁给供应商。在此情况下,最关键的就是必须迅速采取行动,以维持对企业最重要的客户关系。

代价高昂的能源转型
在如今,数字化项目通常是与可持续发展或“孪生过渡”目标 相关联着,用另一个流行名词来说就是:传统的能源监控应用必须能够记录来自智能电表的数据,以便使能源消耗透明化,并将其与生产输出相关联。公司想知道他们的生产效率如何。在追求净零排放和能源成本上升的过程中,这个话题已变得非常重要。只有最佳的透明度才能帮助应对这一挑战。为了提高效率,客户必须确保精准地测量消耗。

规范 3
除了传统的节能目标外,企业还在尝试探索循环经济和合规规范3的方式。后两者都会影响着未来的系统。Stefan Reuther 回忆其与一位用户机械工程师的一个对话时谈道:“这位机械工程师的公司之前是每五年会推出一台新设计的机器设备。现在这家公司想让其所生产的机器设备的运行时间延至更长的9年,以达至减少在其产品生命周期内的二氧化碳足迹。为此,他必须模块化设计 机器设备,以内置可更换的组件——而模块化的功能设计方式已经很容易用zenon来做到。

模块化未来
在模块化领域,zenon已经为模块式封装(MTP)提供了非常先进的解决方案。根据Stefan Reuther的说法,目前这个方式已在市场上变得越来越成熟。为了使工业设备更耐用,从而成为循环经济的一部分,很快它也将会变得更加重要:“设备制造商必须提前考虑其生产的设备如何能在未来被公司回收。这是自然而然的事情。这不仅是因为可持续性的理念,还因为它可以创造更多的竞争优势。

专有酿造
工业4.0的另一个主题是互动性。当前的OPC-UA已将自己确立为一些应用领域的标准和通信驱动。
另一方面,Stefan Reuther 仍然认为大型自动化企业仍会倾向于保护自己的产品并设计自己的(专有)解决方案,以将竞争对手拒之门外。
“大多数大公司仍然使用自己创建的协议,尽管他们也可以使用OPC-UA。这表明许多人仍然希望保护他们自己。然而,我相信,随着它的成熟,MTP将越来越多地结束这些做法。
这也是zenon计划进一步深入研究开放式分布式控制系统(Open DCS)主题的另一个原因。

共享数据而不是信息孤岛方式
人们常常会被大型供应商的专有系统困住,Reuther解释道。“现有的封闭式DCS系统很难被取代;在最终实现上述目标之前,在用户被其逼死之前,它必须一次又一次地以高昂的成本进行现代化改造。但我们未来有机会提供给这类用户一个非常好的替代方案。销售和安装专有系统只会是过去的事情。上述系统已过时。今天的新系统必须包括网络和开放式通讯、摆脱信息孤岛并走向开放的数据共享。

数字化的数据基础
工业自动化的未来会是什么样子?今天的公司应该制定什么路线来为未来的挑战做好准备?对于Stefan Reuther来说,重要的第一步,也是未来几年数字化的基本要求,是一个坚实的数据平台。如果数据没有得到适当的记录和情境化,那么考虑工业4.0或先进的制造业就没有意义。
企业保存其所有的数据没有必要的。而这在很长一段时间内都在被大部分人推动着,其愿景是希望有一天“人工智能会完成剩下的工作”。

不久的将来:实现自我配置生产
从zenon公司 CSO的角度来看,人工智能与模块化技术的交互可以在各个层面实现全新的应用场景。“它一方面会影响到机械,另一方面也能影响自动化技术。这意味着现有的生产单元可以灵活地相互交换和组合。这甚至会让系统知道生产X工件需要哪些不同的设备和资源,系统将自主地找到它们并将其布置到位。根据Reuther 的说法,由模块化组件制成的生产线可实现极短且灵活的切换时间——将生产批量定义为 1件产品 的目标已越来越近。应用于此的模块化技术已经存在。在人工智能的帮助下,动态安排将很快成为现实。“如果就此进一步的思考,人工智能组件可以自己配置生产流程并进一步优化它们。
这正是工业界面临的挑战。例如,Reuther 描述了来自特定国家/地区的订单,该订单需要快速周转并切换到不同的生产系统。目前,需要大量的人工来确定其下各国工厂的可用产能。未来的解决方案可以让系统独立承担这项任务,并报告哪些资源在什么位置、什么时间它们可用。
Stefan Reuther 坚信:“所有这一切都不仅仅是未来的梦想,它们已经变得触手可及。这些技术今天已经存在,尽管做得还不够好,不能只需按一下按钮即可工作。我们已准备好与规划这类技术实现的客户讨论这些方法。例如,我们正在开发食品和饮料行业如何快速生产消费品领域的原型。

斯蒂芬·鲁瑟
执行委员会成员

 

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