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新天鋼德材:智能制造“奧斯卡”背后的“燈塔”

2022-04-08 16:28:26    來源:中國電子報

走進天津市新天鋼德材科技集團冷軋薄板有限公司的智慧工廠,所看到的景象與想象中的飛塵滿天、火花四濺完全不同。門口處,人臉識別裝置兢兢業業地“站崗”;工廠內,視頻自動巡檢極大提高了員工的工作效率;車間里,各條生產線有條不紊地自動運轉,工人師傅們只需坐在監控大屏前,就能將設備、車輛、人員、能耗等多項數據實時變化情況盡收眼底。

從每月虧損數億元,到扭虧為盈、成為行業標桿企業,新天鋼冷軋薄板有限公司完成了一場智能制造的華麗蛻變。據新天鋼冷軋薄板有限公司副總經理王耀東介紹,實現智能化改造后,工廠的運營成本降低了25%,報表統計效率提高30%,生產、銷售等各個環節的決策效率提升了57%,整體制造及管理水平得到了質的飛躍。如果沒有軟件將底層物理設備與上層應用串聯在一起,實現數據無障礙流通,像這樣的智慧工廠恐怕也只能存在于想象中。

傳統工業思維正在發生巨變

燈塔工廠素有智能制造“奧斯卡”之稱,是由達沃斯世界經濟論壇和麥肯錫咨詢公司共同遴選的數字化制造和全球化4.0示范者,代表全球制造業領域智能制造和數字化最高水平。

麥肯錫公司全球董事合伙人、數字制造業全球負責人Enno de Boer表示:“過去,實現可持續性和韌性通常要以犧牲效率為代價,但如今這已經發生改變。企業現在可以使用數字指南和科技工具,提高運營的靈活性、敏捷性和可持續性。有了這些工具,他們就可以增強人的能力,實現可持續發展領域的突破并加快科技創新,這就是智能制造的秘訣。”

在這103家燈塔工廠,乃至更多走在數字化轉型道路上的制造企業背后,軟件所扮演的角色愈發重要。從生產工具到智能制造的“大腦”和“靈魂”,軟件正在攪動著整個工業“江湖”。

大家耳熟能詳的“復興號”是我國自主研發、具有完全知識產權的新一代高速列車,最高時速可達400公里及以上。很多人不知道,“復興號”研發之初,研發團隊整整設計了46種頭型概念方案。在最終決策中,工業仿真軟件立下了大功。

據中國中車科學家、國家高速動車組總成工程技術研究中心主任丁叁叁介紹,當時研發團隊構建了多個全工況高速列車空氣動力學仿真模型,經過氣動阻力、氣動升力、側向力及隧道效應等18類、上百次仿真計算,才確定7種備選頭型,然后又結合風洞試驗和動模型試驗進行方案驗證與多目標迭代優化,最終確定“飛龍”頭型方案。

這一個個鮮活的例子,傳遞出一個重要信號——傳統工業思維正在發生巨變。在傳統工業制造領域,生產效率是第一目標,因此“重硬件、輕軟件”“重局部、輕整體”的思維模式普遍存在。彼時,軟件更多的是被當作硬件設備提升效能的輔助工具,在工業生產制造過程中雖然有用,但作用有限。后來,隨著大數據、AI、云計算等數字技術的快速發展,軟件能發揮的作用越來越大,地位也越來越高。

工業企業也將是軟件企業

智能制造的核心要義是實現人、機器、設備和網絡的互聯。軟件作為底層硬件與上層應用之間的橋梁,不再是一個可有可無的工具,而是數據流通與作用的關鍵。智能產品生產需要軟件,設計研發需要軟件,控制和優化需要軟件,從采購到銷售的整個工業鏈也需要軟件,涉及工業生產和運營管理流程的方方面面都離不開軟件。

專家指出,軟件以數據的自動流動,化解制造系統的不確定性、多樣性和復雜性,推動了制造業生產范式遷移,對現代制造企業的生產力、競爭力以及未來可持續發展的可能性產生決定性作用。

“傳統的工業控制系統、監控系統、動力和執行系統等環節,全部被軟件重新定義和賦能,變成了工業系統龐大閉環體系的一環。”麒麟軟件有限公司副總裁李震寧在接受《中國電子報》記者采訪時表示,“在軟件的驅動下,工業體系的關鍵環節都可以在虛擬環境里充分測試,在物理世界中不斷收集數據反饋,再回到虛擬世界優化提升,通過軟件和數據流,對工業行業的效率、成本和質量進行全新的定義和構建。”

賽迪顧問軟件與信息服務業研究中心總經理高丹舉例說:“比如在研發設計環節,傳統草圖繪制工具變成了虛擬化設計,同時配以虛擬現實技術讓設計、中試、小試環節更加生動形象,也讓設計產生更多可能。”

軟件定義工業帶來的根本性變化還包括對企業管理思維的改變。天津市新天鋼冷軋薄板有限公司數字信息化部長孫石對記者說道:“(軟件的應用)使得工業企業能清晰分析自身缺陷,有效優化生產方式以及更好應對突發重大情況。通過數字化轉型,企業管理者能對生產、管理、供應鏈全盤數據都有清晰的了解。尤其在面對突發重大情況時,管理者可以基于工業軟件了解全局狀況做出正確的判斷,響應緊急需求。”

“工業3.0時代的軟件多是流程軟件和工具類軟件,工業4.0時代則更多的是基于數據驅動的軟件,是把生產要素數字化以后,基于數據分析、數據建模以及人工智能來輔助生產決策。”王耀東表示,“軟件定義工業將構建出新型價值創造平臺和生態體系。”

軟件正在重塑工業生態

“軟件正在重塑工業生態。”高丹指出,“傳統的工業產業鏈是從設計-原材料-生產-檢測-運輸物流銷售到最終用戶,而軟件的介入讓這條產業鏈上的各個環節都加速走向數字化。數字化程度高的工業企業,很有可能改變工業生態的整體格局。”

也正因為如此,傳統制造商與軟件廠商在工業軟件這條賽道上正面相遇。國外的西門子、波音、特斯拉等企業,以及國內的航天科工集團、中國船舶工業集團、三一重工、格力、美的等大型制造商均涉足了工業軟件的研發。公開資料顯示,波音787整個研制過程中使用的8000多種工業軟件,其中只有不到1000種是商業化軟件,剩下的7000多種都是波音多年積累的私有軟件。美的目前除了ERP的財務模塊繼續沿用原來的軟件,其他所有軟件都被自研模塊代替。

究其原因,一位業內人士分析稱:“這些制造業企業最開始自研軟件主要是為了滿足自身發展需求,或者支撐未來發展戰略,后來經過內部孵化后推向市場,不止是為了實現工業技術和工業知識的價值轉化,也是希望能夠提升核心競爭力,在整個智能制造生態鏈上掌握更多話語權。”王耀東在接受記者采訪時直言:“未來制造業中,設備和數據分析能力必然相連,工業企業也將是軟件企業。”

有趣的是,在傳統制造商“軟化”的同時,一些軟件廠商則在走向“硬化”。北京東方國信科技股份有限公司高級副總裁敖志強表示:“如果沒有工業方面的積累和工業思維給軟件賦能,軟件的實用價值會很低,得不到客戶的認可。”

德國工業軟件巨頭SAP早早認識到了這一點。此前,它曾與中科院沈陽自動化所在沈陽合作打造了一條智能制造示范產線,通過在真實生產場景的應用實踐來提升自身的軟件服務能力。專家分析稱,軟件廠商之所以變得“硬”起來,是為了彌補自身在工業知識、工業技術積累方面的短板,更好地“催熟”自己的軟件產品,在產業鏈上站穩腳跟。

“實際上,在軟件定義趨勢下,傳統制造業和軟件企業反而會比之前更加緊密地綁定在一起。”高丹表示,“特別是開啟智能制造后,出現了工業互聯網平臺企業,這些企業一部分是傳統制造企業通過不斷的數字化升級和改造積累了經驗以后,將自身數字化業務剝離出來形成了工業互聯網企業。這類企業對制造業流程十分了解。另一部分是軟件企業在工業領域不斷積累形成了工業互聯網企業,這類企業對技術變革更加敏感。從這個角度來看,軟件企業和傳統制造企業之間的技術融合是大趨勢。”

李震寧談道:“在軟件定義工業的時代,沒有任何一類傳統企業能成為主導。軟件廠商如果缺少對工業領域的深入融合,最終結果必然是工業數字化空心化。而傳統制造企業如果缺乏技術能力支撐,也無法獨立承擔工業數字化轉型的核心能力。未來,長期專注工業細分領域的軟件企業會憑借對產業的深入理解和行業洞察脫穎而出。”

高端工業軟件依然是痛點

智能制造浪潮下,軟件已經演變為一種全新的生產力,在工業體系升級換代過程中扮演著重要角色。然而,“軟件定義制造”并非是所有的軟件都能定義制造。中國工程院院士李培根認為:“能定義制造的軟件主要是工業軟件,而非一般的通用軟件。”不同于一般軟件,工業軟件的工業屬性更強,復雜程度也更高。工業軟件往往不是單個分散的技術,而是一個體系,是各學科知識的集合,需要在生產實踐中與各種知識融合,進而更新迭代。

從目前發展情況來看,國內的工業軟件發展雖已起步,但整體水平有限,關鍵技術對外依存度較高。高端工業軟件依然是我們的痛點。“我國的自主工業軟件系統生態處于起步階段,研發設計類的CAD、EDA、CAE等高端工業軟件領域技術壁壘高,短板情況最為嚴峻。”李震寧坦言,“像麒麟軟件圍繞自主生態已經營多年,但基于工業領域的國產軟硬件適配數量相較通用領域仍顯稀少。能夠適配的軟件多數是運營管理類軟件,但工業領域重要的生產管控、研發設計類軟件少。”

與此同時,由于工業軟件是工業知識、工業經驗和技術訣竅的凝聚和沉淀,無論是開發,還是使用的門檻都很高,而國內相關人才的儲備存在一定斷檔。據《關鍵軟件人才需求預測報告》預測,到2025年,我國關鍵軟件人才新增缺口將達到83萬人,其中工業軟件人才缺口將為12萬人,工業軟件將成為人才緊缺度最高的領域之一。

與傳統軟件人才培養不同,工業軟件人才的培養更多需要注意的問題是對制造業行業的深入理解和對工業企業信息化問題的了解。賽迪智庫信息化與軟件產業研究所高級分析師王菲指出,從短期看,應該著力加大人才引進力度,提升管理和保障水平;從長期看,應該大力推動企業發展與人才培養雙輪驅動。

此外,多位專家指出,工業基礎薄弱導致的“累積效應”、高額轉換成本帶來的“鎖定效應”、平臺化構成的“生態效應”壁壘等都將給軟件定義工業帶來重重阻礙。

孫石建議,要實現跨企業、跨產業邊界調配社會資源,促進產業協同。在產業上下游、產業集群的內部,通過構建全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接,促進各行業深度融合、上下游聯動,最大化、高效地匹配社會資源。

“在激烈的國際競爭中,我國工業體系要想獲得長足的發展,首先要有兼具廣度與深度的產業生態環境,同時要有一個年輕化、梯度化的優質人才隊伍,最后是具備長期發展的市場和資金實力。”李震寧說道。

標簽: 新天鋼德材 智能制造 社會資源 全產業鏈 高額轉換成本

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