ABB:互联世界中的智能制造

国际金属加工网 2018年03月02日

数字化技术催生能源及工业市场创新

当前,能源和第四次工业革命正在驱动市场变革,能源效率和生产力的提升是目前市场需求和产业结构变化的两大驱动力。在能源领域,可再生能源、电动汽车、微型电网等技术正迅速发展,预计未来25年内在可再生能源领域的投资将达到约7万亿美元,到2030年电动汽车将占汽车总销量的50%以上,2025年微型电网市场规模将达到50亿美元,2020年能源管理市场规模将翻番达440亿美元。在工业和制造业领域,很多国家都已经制订了国家战略来推进产业升级,例如德国的“工业4.0”、“中国制造2025”以及印度的“印度制造”等。在制造业升级中,以工业机器人为例,预计到2019年,工业机器人在全球的装机量将达到260万台,而在工业机器人最大的市场——中国,预计工业机器人的密度会从2014年的每1万名工人36台机器人增长到2020年的150台。

市场的变革以及对效率的追求,给用户侧和供应侧的企业都带来了诸多挑战和机遇。能源和工业市场变革的背后是数字化技术的创新与发展,近几年,无论是企业管理者还是技术专家都通过各种渠道对虚拟现实、软件定义设备、机器学习、云计算、大数据、网络安全以及区块链等等技术词汇耳熟能详。过去10年甚至20年,很多颠覆性创新技术都是从消费领域开始,例如移动互联网、物联网、云计算和人工智能等。我们要特别感谢消费互联网的蓬勃发展,因为在该领域产生的数据规模和应用场景促使整个计算、存储、连接以及交互技术实现了飞跃,满足了低成本和大规模的要求。在过去几年,这些主要从消费领域发展起来的技术在工业领域也得到了快速的应用。行业研究报告表明,制造业、油气、交通和楼宇等行业都处于数字化快速上升的拐点上,创新性的数字化技术正在对传统行业的转型产生深远影响。

互联+行业专长创造新的客户价值

作为全球电气产品、机器人及运动控制、工业自动化和电网领域的技术领导企业,ABB结合已经在全球安装的7000多万台数字化设备和7万多套自动化系统,推出了ABB Ability工业物联网平台以及180多个数字化解决方案,覆盖了很多重要行业。

在工业领域,数字化转型其实就是IT与OT融合,即两化融合——信息化和自动化的融合。由于本人在CIO这个岗位上任职多年,现在又负责ABB数字化业务的发展,因此对两化融合感触很深。过去,IT与OT这两部分在制造企业内部割裂十分严重,不仅是系统层面的割裂(或者看似是连接的,但是数据的交互产生的价值是有限的),还包括人员知识的割裂,做IT的不了解OT,做OT的对新的ICT技术的了解也比较欠缺。

数字化、智能化过程实际上是将各层级之间打通、贯穿的一个过程。从数据被采集到分析再到集成,从设备、边缘计算到云计算再到不同平台之间、跨越企业边界的云互联,无论如何,业务最终要与现实世界打交道,因此必须要具备“感知-分析-执行”的闭环能力,必须有能力去执行,而不是只停留在信息层面。智能化设备、控制系统以及连接都是其中非常关键的因素,这些也是ABB和我们的客户长久以来积累的行业经验之一。

未来的智能工厂

未来的智能工厂会有很多种形态,但是有几点是共通的。首先,未来工厂一定要满足客户多样性的需求;其次,制造过程是柔性的、灵活的,能满足大规模定制的需求;第三,生产率要提高,成本要下降,能耗要优化,运营要更安全;第四,未来的工厂一定是协作的,包括人与机器、机器与机器、机器与分析系统、云平台之间的协作,以及跨越整个供应链(从供应商到最终客户)的协作。互联互通在智能工厂中的作用十分重要,因为只有集成了多维度的信息,加上设备层、边缘计算层或者云端的分析能力以及最终的执行能力,才能形成“感知-分析-执行”的闭环,进而实现从自动化到自主化的演进。

为支持客户智能制造和产业升级,ABB提供了非常多的解决方案以及产品,不但包括用于各行业的机器人解决方案、应用和自动化控制系统,也包括具有强大分析能力的生产运营管理平台、基于工业大数据的资产健康管理平台,以及远程服务等企业级系统。制造是非常复杂和广泛的课题,ABB的方案也在演进中,并不断被应用于客户和ABB自己的工厂中,也包括华为的松山湖制造基地。

在华为松山湖制造基地中,ABB的机器人已经与华为eLTE-U方案完成了对接,能够回传ABB机器人状态和告警数据,为生产设备的预防性维护提供大数据通路。未来,双方还将继续深化合作,例如在生产设备中配备集成了eLTE-IoT模组的能耗采集模块,可将设备电压、电流和能源消耗情况回传,及时发现并处理空耗情况,打造绿色工厂;通过部署eLTE-U网络,可无线监控机器人和产线的情况,并实时回传监控视频,后续通过AR/VR的运用还可以进行远程诊断以及指导现场工人排障等;此外,通过将eLTE-U模组集成到ABB机器人,利用无线网络对机械臂进行远程和实时控制,可实现精益化、高效生产,打造数字化、自动化和绿色的生产园区。

行业数字化与智能制造的关键因素——互通互联

据Gartner预计,到2020年全球将有260亿台设备实现互联,其中13%来自于制造业。连接是行业数字化与智能制造的关键因素,将连接与ABB以及华为等合作伙伴在垂直行业中的专业知识和能力相结合,可以为客户和行业创造巨大的价值。以工业中的智能制造场景为例,机器人、传动设备和电机等设备与系统也可以根据不同场景和需求采用不同的连接技术互联以及连接到云端。

在远程服务领域,可借助物联网平台进行预测性维护,避免故障停产,降低运营成本,这就需要利用eLTE-U、NB-IoT等无线技术实现工业设备随时随地接入网络。例如,ABB与华为一起联合研发的基于eLTE-U的机器人方案,将机器人与网络高效连接起来,实时提取机器人的海量数据并进行分析,实现预测性维护,优化产线。

如果让机器人移动起来会怎样?在自动导航小车(AGV)和移动机器人领域,结合MES和上位调度系统让机器人灵活移动,大大拓展了机器人在物流、仓储和制造车间等场景中的应用,使得生产更灵活与柔性。这也对无线技术提出了更高要求。例如,机器人重复定位精度可以达到0.02mm,而小车的移动精度与之还有一定差距,如何满足响应与执行效率、定位精度等多方面因素的需要,5G技术将使移动工作站变为可能,实现与上位系统数据实时快速交互以及设备定位,ABB与华为等合作伙伴也一直在努力运用更新的技术引领行业的创新。

在机器视觉领域,视频不仅用于视频监控,还可用来测量、检验、引导和识别,例如做质检,检查生产的产品是否有缺陷。尤其是结合云端的人工智能和认知服务,再结合具有执行能力的系统,来形成完整的自我反馈的学习系统。而网络的大带宽让眼睛更“清晰”,低时延让动作更快、更准。

创新性的数字化技术和应用可以大幅度提高生产效率、节约能耗、延长设备寿命。以ABB已经推出的解决方案为例,借助可连接的机器人、制造执行系统、能耗评估、网络安全评估、机器人开发的数字化仿真、电能质量监测与需求响应、分布式控制系统,以及远程监控与优化,我们的客户可以将生产力提高200%、能耗降低30%、设备寿命延长30%。

在许多垂直行业,无线还有更大的发展空间。在流程制造业中,自动化程度相对较高,对信息的采集、传输和频率要求也更高,场景和现场的条件也更复杂,我们结合多年积累的专业知识去分析和挖掘这些场景。在智能电网、智能水务和自动化港口领域都有很多非常好的应用。例如在地下矿中的智能煤流方案,通过对煤流的实时监控反馈、无线传输和集中控制,可以大幅度降低耗材成本,延长设备使用周期,给客户带来可观的经济效益。

数字化、物联网和连接技术的发展已经大大促进了工业、制造、能源等行业的数字化进程。未来,需要OT、IT和ICT企业与客户携手,利用各自的专长和对行业的理解发掘出更多、更深层次的场景,从而带动整个行业的发展。

【附】华为与ABB合作历程分享

中哈天然气管道项目

中哈天然气管道是中石油在海外距离最长、等级最高的跨国能源大动脉之一,也是中亚-中国天然气战略管道的重要组成部分,在哈萨克斯坦境内单线全长约1300公里。

为改变传统模拟上传、手工报表、人工巡检的管道运营模式,华为为该项目提供了创新数字管道集成通信解决方案,满足了管道沿线通信覆盖、生产通信和综合安全的需求。在“通信与SCADA融合”子系统中,华为与ABB携手,成功实现了通信网络与SCADA系统的无缝集成,保障了生产数据的可靠、高效传输,让远在千里之外的控制中心实时监控管道运行的各种数据,实现了对管道的远程控制,提高了决策效率和应急响应效率。

油气生产通信与SCADA集成解决方案

以中哈天然气管道项目为起点,ABB与华为进一步深度推进解决方案融合,联合推出“油气生产通信与SCADA集成解决方案”。该方案从自动化监视与控制、网络、通信、安全4个方面全方位支撑业务,针对油气生成与运输环节的各种复杂场景,提供生产自动化方案和多种基础网络解决方案,以及集群通信系统和视频监控系统。

该方案中,华为的基础网络、集群通信、统一通信和视频监控等通信系统与ABB的SCADA系统实现了无缝集成,为行业客户提供了一站式的通信与自动化整体解决方案。方案最大的特点是实现了油气SCADA系统与通信系统的无缝集成,高度可靠的通信网络保障了SCADA数据采集和监控的及时性和稳定性,其中“SCADA与IVS视频系统融合”和“SCADA与eSight网管系统融合”是双方在油气行业的首创。

华为与ABB签订合作备忘录

在华为2016全联接大会(Huawei Connect 2016)上,华为与全球领先的电力和自动化技术集团ABB签订合作备忘录,双方共同研发将基于4G LTE的华为OneAir产品和技术应用到ABB的机器人和工业自动化解决方案中,实现机器人的远程无线监控管理、配置、运维、大数据应用和可视化智能生产,携手致力于“工业4.0”领域的全联接。

(ABB)

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