本報記者 王志
在工業(yè)企業(yè)，職工只需在辦公室內(nèi)掃描一張二維碼，就能通過3D虛擬場景“導航”到企業(yè)相應的設備，查看設備的狀態(tài)，并且在設備出現(xiàn)故障時，準確定位并找到故障設備，展示設備的運行狀態(tài)，不需要現(xiàn)場人員檢查實際的物理設備……
這些科幻的技術(shù)不是只在電影里才會出現(xiàn)，在我們的現(xiàn)實生活中也正在逐步實現(xiàn)。
日前，在羅克韋爾自動化2019全球路演（RAOTM）的礦山、冶金和水泥行業(yè)論壇上，專業(yè)人士為大家闡述了什么是智能制造，以及羅克韋爾如何助力工業(yè)企業(yè)從自動化轉(zhuǎn)型升級成為智能化的企業(yè)，特別是如何助力鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件新技術(shù)打破系統(tǒng)之間的孤島
羅克韋爾自動化IIoT&MES（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)&制造執(zhí)行系統(tǒng)）軟件業(yè)務拓展經(jīng)理李海杰表示，在自動化方面，很多企業(yè)已經(jīng)搭建好4層系統(tǒng)架構(gòu)，即從L1層的過程自動化控制（PLC/Sensor)、L2層的操作和監(jiān)控（HMI-SCADA)、L3層的制造運營（MES/MOM）、L4層的業(yè)務系統(tǒng)（ERP、SCM、PLC）。但是，這里邊的數(shù)據(jù)缺乏整合，不同崗位的人員對于數(shù)據(jù)的使用要求不一樣，使用和挖掘這些數(shù)據(jù)的工作量會非常大，需要反復查找，找出決策的依據(jù)。
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件新技術(shù)應用下，傳統(tǒng)的系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的孤島已經(jīng)被打破，不同崗位的人員在整個系統(tǒng)中實現(xiàn)互聯(lián)互通，這就是工業(yè)物聯(lián)的技術(shù)體現(xiàn)。
羅克韋爾自動化和美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）合作的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺（FactoryTalk InnovationSuite）通過把OT（操作技術(shù)）和IT（信息技術(shù)）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行連接和整合，把管理人員、設備維護人員、質(zhì)量人員和操作人員各自需要的數(shù)據(jù)用新的邏輯組織在一起，從而實現(xiàn)不同部門的人員對于這些數(shù)據(jù)的使用要求。
該平臺的移動功能可確保在任何地點通過任何設備把握關(guān)鍵信息，使技術(shù)人員能夠毫不費力地了解設備維護歷史記錄、工單和服務建議。
羅克韋爾自動化還根據(jù)用戶的需求開發(fā)了相應的工業(yè)APP，通過APP的界面，用戶能夠看到設備的數(shù)字孿生模型、設備運行的數(shù)據(jù)、設備的資產(chǎn)和臺賬信息、設備維修計劃和維修工單等內(nèi)容。
實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)智能化的5個階段
信息自動化的核心是數(shù)據(jù)，企業(yè)可以借助人工智能完成從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析的工作。如果說傳統(tǒng)意義上的自動化實現(xiàn)了效率的提升（從人工到機器），那么，人工智能則是實現(xiàn)了機器的自主學習。人工智能的核心是信息自動化，其包含4個過程：一是判斷發(fā)生什么事情，二是判斷這個事情為什么發(fā)生，三是預測要發(fā)生的事，四是針對預測到的將來有可能發(fā)生的事情，給出有效的預防措施。
實現(xiàn)信息自動化，特別是借助人工智能，將為實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)智能化打下基礎。
李海杰認為，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)智能化主要有以下5個階段。
第一階段是實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。企業(yè)要把傳統(tǒng)自動化的每一層數(shù)據(jù)直接采集，通過各種軟件將數(shù)據(jù)做成報表展示，并將OT的相關(guān)數(shù)據(jù)、設備工程圖紙，例如CAD（計算機輔助設計）模型、PLC（可編程邏輯控制器）數(shù)據(jù)等進行融合。
第二階段是業(yè)務模型的創(chuàng)建。企業(yè)要把從不同的設備系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)在軟件中建模，模型的創(chuàng)建也是一個“數(shù)字化雙胞胎”（以數(shù)字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真）建立的過程。在這一階段，企業(yè)要進一步將數(shù)據(jù)可視化，可以用增強現(xiàn)實（AR）或者是虛擬現(xiàn)實（VR）來實現(xiàn)“數(shù)字化雙胞胎”。
第三階段是實施分析仿真。分析仿真主要是借助機器自主學習技術(shù)，對設備故障和工藝的優(yōu)化進行運算和分析。
第四階段是實現(xiàn)流程驅(qū)動。流程驅(qū)動是指將流程數(shù)字化，并與相應的設備連接起來。
第五階段是完善用戶體驗。這里需要把一些場景通過用戶界面（UI）呈現(xiàn)給用戶。在這個環(huán)節(jié)，企業(yè)可以通過移動端的應用，搭配增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）的組件，以簡化對勞動者軟件培訓的內(nèi)容。
其中，虛擬現(xiàn)實（VR）是通過3D建模把用戶的主要設備放入虛擬空間，在空間里面把用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)，用標簽在對應的位置予以提示，然后把虛擬空間的數(shù)據(jù)標簽與云端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)連接起來，就打造出了一個虛擬世界。系統(tǒng)建成后，可以生成對應的二維碼，用戶用手機掃描此二維碼就可以看到虛擬世界?？蛻舻脑O備動態(tài)在虛擬世界中甚至可以被制作成動畫效果，并把動畫做成標簽，與真實的數(shù)據(jù)做連接。
增強現(xiàn)實（AR）是在3D空間內(nèi)，把設備的一些數(shù)據(jù)標簽做進系統(tǒng)中，并將這些標簽與設備的數(shù)據(jù)連接，完成后生成二維碼貼在設備上。設備操作者用VR眼鏡或者手機掃描此二維碼，就能在屏幕上看到一些設備的報表，包括看到設備的狀態(tài)，比如能耗等。
數(shù)字技術(shù)助力鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型
羅克韋爾自動化冶金行業(yè)經(jīng)理張浩認為，鋼鐵企業(yè)在運營方面面臨著一些挑戰(zhàn)，比如資本和成本管理、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、產(chǎn)品創(chuàng)新、柔性生產(chǎn)計劃、縮短交貨期、安全性、排放和能源等。
面對這些挑戰(zhàn)，張浩建議，鋼鐵企業(yè)可以借助數(shù)字技術(shù)來應對。一是通過分析改進工藝、質(zhì)量和供應鏈；二是通過模擬降低成本，事先驗證策略；三是通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器，更好地跟蹤材料、人員、消耗品和排放物；四是用AI（人工智能）和ML（機器學習）預測故障和提高產(chǎn)量；五是可降低維護成本和提高人員生產(chǎn)效率；六是AR和VR技術(shù)可以更好地協(xié)作以確保安全操作；七是做到“端到端”的系統(tǒng)集成，實現(xiàn)整個供應鏈的可視化。
張浩介紹，羅克韋爾自動化現(xiàn)在給國內(nèi)鋼鐵企業(yè)客戶提供智能解決方案時，將智能解決方案貫穿到了每一個流程和環(huán)節(jié)。例如基礎層級中的智能電機控制中心(MCC)里面有一些智能模塊，以前電機控制中心柜內(nèi)看不到，現(xiàn)在都能看到。此外，在審視目前的自動化現(xiàn)狀的基礎上，針對每一個客戶制訂不同的自動化解決方案，幫助他們更好地發(fā)展。
《中國冶金報》（2019年06月13日 03版三版）
