本報記者 王志
在工業(yè)企業(yè)，職工只需在辦公室內掃描一張二維碼，就能通過(guò)3D虛擬場(chǎng)景“導航”到企業(yè)相應的設備，查看設備的狀態(tài)，并且在設備出現故障時(shí)，準確定位并找到故障設備，展示設備的運行狀態(tài)，不需要現場(chǎng)人員檢查實(shí)際的物理設備……
這些科幻的技術(shù)不是只在電影里才會(huì )出現，在我們的現實(shí)生活中也正在逐步實(shí)現。
日前，在羅克韋爾自動(dòng)化2019全球路演（RAOTM）的礦山、冶金和水泥行業(yè)論壇上，專(zhuān)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(dòng)化轉型升級成為智能化的企業(yè)，特別是如何助力鋼鐵企業(yè)轉型升級。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件新技術(shù)打破系統之間的孤島
羅克韋爾自動(dòng)化IIoT&MES（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)&制造執行系統）軟件業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理李海杰表示，在自動(dòng)化方面，很多企業(yè)已經(jīng)搭建好4層系統架構，即從L1層的過(guò)程自動(dòng)化控制（PLC/Sensor)、L2層的操作和監控（HMI-SCADA)、L3層的制造運營(yíng)（MES/MOM）、L4層的業(yè)務(wù)系統（ERP、SCM、PLC）。但是，這里邊的數據缺乏整合，不同崗位的人員對于數據的使用要求不一樣，使用和挖掘這些數據的工作量會(huì )非常大，需要反復查找，找出決策的依據。
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件新技術(shù)應用下，傳統的系統和系統之間的孤島已經(jīng)被打破，不同崗位的人員在整個(gè)系統中實(shí)現互聯(lián)互通，這就是工業(yè)物聯(lián)的技術(shù)體現。
羅克韋爾自動(dòng)化和美國參數技術(shù)公司（PTC）合作的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺（FactoryTalk InnovationSuite）通過(guò)把OT（操作技術(shù)）和IT（信息技術(shù)）系統的數據進(jìn)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據用新的邏輯組織在一起，從而實(shí)現不同部門(mén)的人員對于這些數據的使用要求。
該平臺的移動(dòng)功能可確保在任何地點(diǎn)通過(guò)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(wù)建議。
羅克韋爾自動(dòng)化還根據用戶(hù)的需求開(kāi)發(fā)了相應的工業(yè)APP，通過(guò)APP的界面，用戶(hù)能夠看到設備的數字孿生模型、設備運行的數據、設備的資產(chǎn)和臺賬信息、設備維修計劃和維修工單等內容。
實(shí)現工業(yè)互聯(lián)智能化的5個(gè)階段
信息自動(dòng)化的核心是數據，企業(yè)可以借助人工智能完成從數據采集到數據分析的工作。如果說(shuō)傳統意義上的自動(dòng)化實(shí)現了效率的提升（從人工到機器），那么，人工智能則是實(shí)現了機器的自主學(xué)習。人工智能的核心是信息自動(dòng)化，其包含4個(gè)過(guò)程：一是判斷發(fā)生什么事情，二是判斷這個(gè)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(lái)有可能發(fā)生的事情，給出有效的預防措施。
實(shí)現信息自動(dòng)化，特別是借助人工智能，將為實(shí)現工業(yè)互聯(lián)智能化打下基礎。
李海杰認為，實(shí)現工業(yè)互聯(lián)智能化主要有以下5個(gè)階段。
第一階段是實(shí)現數據互聯(lián)。企業(yè)要把傳統自動(dòng)化的每一層數據直接采集，通過(guò)各種軟件將數據做成報表展示，并將OT的相關(guān)數據、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）數據等進(jìn)行融合。
第二階段是業(yè)務(wù)模型的創(chuàng )建。企業(yè)要把從不同的設備系統收集到的數據在軟件中建模，模型的創(chuàng )建也是一個(gè)“數字化雙胞胎”（以數字化方式拷貝一個(gè)物理對象，模擬對象在現實(shí)環(huán)境中的行為，對產(chǎn)品、制造過(guò)程乃至整個(gè)工廠(chǎng)進(jìn)行虛擬仿真）建立的過(guò)程。在這一階段，企業(yè)要進(jìn)一步將數據可視化，可以用增強現實(shí)（AR）或者是虛擬現實(shí)（VR）來(lái)實(shí)現“數字化雙胞胎”。
第三階段是實(shí)施分析仿真。分析仿真主要是借助機器自主學(xué)習技術(shù)，對設備故障和工藝的優(yōu)化進(jìn)行運算和分析。
第四階段是實(shí)現流程驅動(dòng)。流程驅動(dòng)是指將流程數字化，并與相應的設備連接起來(lái)。
第五階段是完善用戶(hù)體驗。這里需要把一些場(chǎng)景通過(guò)用戶(hù)界面（UI）呈現給用戶(hù)。在這個(gè)環(huán)節，企業(yè)可以通過(guò)移動(dòng)端的應用，搭配增強現實(shí)（AR）和虛擬現實(shí)（VR）的組件，以簡(jiǎn)化對勞動(dòng)者軟件培訓的內容。
其中，虛擬現實(shí)（VR）是通過(guò)3D建模把用戶(hù)的主要設備放入虛擬空間，在空間里面把用戶(hù)關(guān)心的數據，用標簽在對應的位置予以提示，然后把虛擬空間的數據標簽與云端產(chǎn)生的數據連接起來(lái)，就打造出了一個(gè)虛擬世界。系統建成后，可以生成對應的二維碼，用戶(hù)用手機掃描此二維碼就可以看到虛擬世界?？蛻?hù)的設備動(dòng)態(tài)在虛擬世界中甚至可以被制作成動(dòng)畫(huà)效果，并把動(dòng)畫(huà)做成標簽，與真實(shí)的數據做連接。
增強現實(shí)（AR）是在3D空間內，把設備的一些數據標簽做進(jìn)系統中，并將這些標簽與設備的數據連接，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。
數字技術(shù)助力鋼鐵企業(yè)轉型
羅克韋爾自動(dòng)化冶金行業(yè)經(jīng)理張浩認為，鋼鐵企業(yè)在運營(yíng)方面面臨著(zhù)一些挑戰，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，張浩建議，鋼鐵企業(yè)可以借助數字技術(shù)來(lái)應對。一是通過(guò)分析改進(jìn)工藝、質(zhì)量和供應鏈；二是通過(guò)模擬降低成本，事先驗證策略；三是通過(guò)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(xué)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”的系統集成，實(shí)現整個(gè)供應鏈的可視化。
張浩介紹，羅克韋爾自動(dòng)化現在給國內鋼鐵企業(yè)客戶(hù)提供智能解決方案時(shí)，將智能解決方案貫穿到了每一個(gè)流程和環(huán)節。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看不到，現在都能看到。此外，在審視目前的自動(dòng)化現狀的基礎上，針對每一個(gè)客戶(hù)制訂不同的自動(dòng)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）
