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迎接工業物聯網騰飛商機論壇:數位轉型,勢在必行

  • 宋丁儀

上海市經濟和信息化委員會電子信息產業處副處長顧偉華

金秋時節的上海,習習涼風吹去了夏日的沉悶,也吹來了「製造人」對於未來藍圖的那份憧憬。9月18日,由中國國際工業博覽會(簡稱「工博會」)組委會主辦,東浩蘭生集團上海工業商務展覽有限公司與DIGITIMES三度攜手,舉辦「數位轉型.勢在必行-迎接工業物聯網的騰飛商機論壇」。上海市經濟和信息化委員會電子信息產業處副處長顧偉華出席並致歡迎辭。

顧偉華副處長在致辭中表示,工業物聯網的商機,不僅限於製造業,在油電燃氣業、公用事業、零售業、健康照護業、交通運輸業等諸多產業更是商機無限,同時也日益成為邁向數位轉型的智慧城市導入的積極解決方案。

蘇州眾里數碼科技CEO竺時育

西門子工業軟體業務發展總監李慶

中興通訊5G行業產品線總工程師錢祺

DIGITIMES研究中心總監黃建智

展灣科技CEO唐櫟

研華(中國)公司工業物聯網事業群業務總監李景恩

作為2019國際工業互聯網大會暨數位工業系列峰會多元話題分論壇之一,圍繞未來工業製造升級趨勢與商機,邀請中興通訊、展灣科技、研華科技、西門子、眾里數碼以及DIGITIMES研究中心等企業與產業專家帶來前瞻觀點,從政策分享、專題發布、產業前瞻以及圓桌研討等環節,針對工業物聯網的發展核心、轉型契機、關鍵趨勢進行剖析,呈現一場精彩的資訊交流盛宴,現場座無虛席,激蕩交流火花,可以看出,在新一輪技術變革的背景下,走過21個年頭的上海工博會正在全面轉向「智慧+」,也代表著中國大陸製造產業更加著重「內涵」。

數據產生價值 共創迎接未來

在人工智慧的發展下,如今,智慧製造(AIoT)的商業模式已在成形中,無論是物聯網設備、邊緣運算架構或平台系統,各調研機構的預測都認為其市場產值在10年內將有巨幅成長,全球多數產業分支都被賦予更多“數位化”轉型的契機。而研華想做的是,成為這個契機的「推手」。

「智慧製造是中國大陸製造的重要方向,也是未來製造業發展的趨勢。在製造業走向智慧製造的轉型升級過程中,企業數位化是必經之路。」研華(中國)公司工業物聯網事業群業務總監李景恩表示,驅使奔跑在這條必經之路上的「馬達」是數據與共創。

從全球範圍來看,工業物聯網的發展可分為自動化與嵌入式平台、物聯網解決方案平台、系統與專業整合解決方案等三個面向。目前大多數產業仍停留在起步階段,原因在於感測器的布建點數仍低、傳輸費用偏高,再加上沒有用於進行方案示範的大型場域。解決這些問題的關鍵,就在於讓數據「活」起來。

以研華為例,在研華WISE-PaaS工業物聯網雲平台中, WISE-PaaS/AFS(AI Framework Service)人工智慧模型訓練與部署服務框架堪稱一大亮點,能説明軟體發展者、數據科學家加速開發AIoT方案,實現標準產品的規模化,同時滿足CPU/GPU/vCPU運算資源整合管理需求。

同時,為了更進一步加速物聯網的發展進程,2018年底研華將WISE-PaaS更新至 3.0版本,提供了網路連接、設備管理、數據架構、機器學習與應用支援等五大核心功能,在此本平台中,原本散居產業各環節的系統整合與專業領域系統商將可對接,形成產業共創模式。

李景恩認為,目前工業物聯網內的生態體系將進行四個階段的轉變:「雲基礎建設-建構平台服務-各產業整合商-所有產業轉型」,而研華則致力於第二與第三階段。隨著市場就緒解決方案(SRP)已逐漸增多,而與各系統整合商、專業領域系統商聯手組成的共創生態圈也漸趨完整。

對於未來發展,李景恩則認為,邊緣運算將會是AIoT的重點,而邊緣運算產品的設計必須具備包括即時智慧化能力、安全與隱私需求、高網路頻寬與高性價比等四大特色,研華借由近年來建立的共創生態圈,將可協助客戶掌握AI商機,讓企業價值可進一步優化。

與研華的想法「不謀而合」的還有展灣科技,一家致力於見證數據奇跡的「魔術師」。

「數據演算法模型是把從生產設備中採集到的一堆雜亂無章的數據用數學模型找出規律,把不可視的變成可視的,把未知的變成已知的,這就是展灣的演算法模型,企業根據演算法模型預測產品的品質、設備的故障、生產的產能和節拍,快速實現價值回報。」展灣科技CEO唐櫟進一步闡述道,基於人工智慧的數據分析是實現製造業轉型升級的一個非常關鍵的要素,第一步是採集和分析生產和設備的數據,第二步要把分析結果和知識傳遞給正確的人,並做出正確的決策。利用人工智慧解決數據和管理融合的問題是解決製造業挑戰的關鍵所在,那麼透明、即時、分層是整個製造業轉型升級的前提條件。

換句話說, 「AI最大的用處,對於我們現在來講就是,站在當下,我們知道未來。」

那麼,工業大數據、人工智慧滿天飛的當今世界,究竟該如何落地,走向未來?用唐櫟的話說,「以數據驅動的結合AI技術的工業物聯網,需要5個層級和4個轉換,才能實現智慧工廠的價值創造。”展灣產品的本質是提質增效。

以焊接機器人舉例而言,在焊接機器人的使用快速普及的同時,機器人焊接過程中出現的偏焊、熔深不足、氣孔等品質缺陷的問題日益顯著。以偏焊為例,機器人焊接過程中一旦出現偏焊,所焊的焊縫必須全部打磨掉,打磨工作效率低、勞動強度大、工作環境惡劣,嚴重影響機器人焊接的良率和效率。針對這一情況,展灣自主開發的展灣智慧通工業互聯網平台偏焊演算法選項包,説明車間實現線上即時監測焊接機器人焊縫軌跡,避免偏焊,目前在汽車、工程機械已有多個實際客戶案例。

唐櫟表示,通過連接在工業生產現場的展灣邊緣計算閘道,展灣智慧通能夠即時監測到焊接機器人和焊機的工藝參數和運行參數,並建立起基於神經網路的深度學習數學模型。與傳統的事後質檢或是費用高昂的視覺傳感監測方式相比,展灣智慧通工業互聯網平台能夠幫助用戶在事中甚至是事前發現問題,以可控制的成本換取大幅度的質效提升,落實提升客戶在固定資產方面的投資回報率。

5G賦能「智造+」

如果說創造價值的AI引爆了人們對未來的遐想,那麼,5G就是通往未來的路。5G不僅僅是一種通訊技術,更是雲計算、大數據、人工智慧、虛擬實境等技術落地的核心基礎設施。

據賽迪研究院發布的《2019先進製造業城市發展指數》報告預測,2020-2025年,5G直接拉動的物聯網連接規模將累計達到124.5億元。龐大的用戶數量和連接形態將使先進製造業與現代服務業的產品形態邊界逐漸模糊,且實現相互融合,這將成為製造業發展的重要趨勢。

那麼,5G將如何賦能智慧製造?

DIGITIMES研究中心總監黃建智分析,5G跟過去的4G、3G時代最大的不同是,前者更重視所謂的垂直領域,而後者則更強調B2C市場。而5G也將進一步提升用戶體驗:在容量方面,5G通信技術將比4G實現單位面積移動數據流程量增長1000倍;在傳輸速率方面,單使用者典型數據速率提升10到100倍,峰值傳輸速率可達10Gbps(相當於4G網路速率的100倍);端到端時延縮短5倍;在可接入性方面:可聯網設備的數量增加10到100倍;在可靠性和能耗方面:每比特能源消耗應降至千分之一,低功率電池續航時間增加10倍。

換句話說,在「製造」這一場景中,顯而易見,智慧製造過程中雲平台和工廠生產設施的即時通信、以及海量感測器和人工智慧平台的資訊交互,和人機界面的高效交互,對通信網路有多樣化需求以及極為苛刻的性能要求,並且需要引入高可靠的無線通訊技術。

對於5G的「超能力」,作為中國大陸資訊通信大廠的中興通訊自然深諳其道。

中興通訊5G行業產品線總工程師錢祺表示,工業互聯網是數位化向網路化、智慧化發展的基石,實現真正端到端的垂直融合和橫向聯合,人工智慧會引領智慧製造產業的發展,那麼5G將作為一個重要的互聯手段,將貫穿製造過程中的研發、生產、銷售、維護等環節。

「天下武功,唯快不破」,而超高可靠性的高頻寬,低時延,正是5G的關鍵性特點。不過,錢祺表示,5G領域第一部分主要應用場景可能還是以增強類的移動寬頻為主,是一些視訊和影像處理的業務為主,目前低時延和高可靠通信標準還沒有完全凍結。

以搭載5G工業視覺系統的輪轂淬火工藝優化為例,錢祺介紹到,中興通過在車間內部署高畫素鏡頭,通過5G將高畫素影像及視訊傳輸至伺服器;通過邊緣計算的機器視覺分析模組,對軸承的送件位置、加熱線圈的定位位置以及軸承加熱後的熱成像圖進行分析。結合歷史上該生產工藝的樣本數據,該系統能智慧地檢測生產設備的運行狀態、故障和預測維護等數據,保證生產的安全性,提高軸承的成品率。

簡而言之,5G賦能下的智慧製造具有以下特徵:以智慧工廠為載體,以關鍵製造環節的智慧化為核心,以端到端數據流程為基礎,以通信網路為基礎支撐。通過自組織的柔性製造系統,實現高效的個性化生產的目標。

隨著智慧製造場景的引入,製造對無線通訊網路的需求已經顯現,5G網路可為高度模組化和柔性的生產系統提供多樣化高品質的通信保障,成為智慧製造的關鍵使能者。

軟體助力數位轉型

有了數據、AI以及5G加持,「製造」奔向「智造」的特快列車自然可以運轉起來,但要到達「任我遊」的目的地,以更加柔性的生產滿足越來越個性化的市場需求,卻還需要一張「看不到、摸不著」的「網」—工業軟體,將工業領域的各種應用互連互通,並將產業上下游、生產上下游的諸多智慧「個體」集結在一個平台上。

作為推動全球工業轉型的國際軟體大廠,西門子通過此次工博會,首次在中國大陸全面展示了貫穿評估、諮詢、集成、實施與數據服務,涵蓋企業數位化轉型全週期的一站式產品組合及服務,為不同規模和發展階段的企業提供數位化轉型落地的解決方案。

「西門子現在不僅僅是一家工業公司,而是一家軟體公司。」西門子工業軟體業務發展總監李慶在演講時表示,在眾多的數位化轉型路徑中,企業實際也比較迷茫,因此企業可能需要一個數位化的能力模型,涵蓋從戰略規劃、組織管理、系統集成、生產管理、數據整理等六個維度,為企業進行全面的數位化能力評估。而這正是“數位雙胞胎」模型。

所謂「數位雙胞胎」模型,是以數位化方式為物理物件創建的虛擬模型,來類比其在現實環境中的行為。製造企業通過搭建整合製造流程的生產系統「數位雙胞胎」模型,能實現從產品設計、生產計畫到製造執行的全過程數位化。

在傳統模式中,完成設計後必須先製造出實體零組件,才能對設計方案的品質和可製造性進行評估,這意味著成本和風險的增加。而通過建立「數位雙胞胎」模型,任何零組件在被實際製造出來之前,都可以預測其成品品質,識別是否存在設計缺陷,比如零組件之間的干擾,設計是否符法遵格等。找到產生設計缺陷的原因,在數位雙胞胎模型中直接修改設計,並重新進行製造模擬,查看問題是否得到解決。

「比如在工業控制領域內,很多工業企業生產所需的閥門控制、壓縮機控制等,以前只能是監視,現在依靠工業應用App,基於大數據不僅能夠提前預測維修情況,一旦出現問題還能夠在螢幕上顯示其採購商,以及此前的維護數據等。」李慶表示。

在李慶看來,西門子的願景是通過説明企業搭建「數位雙胞胎」模型,將產品創新、製造效率和有效性水準提升至一個新的高度。

工控安全為製造保駕護航

縱觀前面研華及西門子的報告綜述,不難看出智慧製造的浪潮與網路技術的發展密切相關,需要將傳統的程序控制網路、企業的內部網路以及工業物聯網的數據即時採集、上傳,形成工業互聯網。這就導致工控系統從傳統封閉式系統演變到開放式網路系統,從資訊孤島演變到程序控制和企業資訊系統的集成。而在這一轉變中,資訊安全問題更加凸顯出來。

蘇州眾里數碼科技CEO竺時育表示,研華及西門子的工控方案都是時代最新的科技,但要真正利用科技的優勢,安全是其底層一定要做的工作。從其經歷過四百家中國大陸頂級高科技大廠的經驗來說,或多或少都有經歷勒索病毒的攻擊,故工控安全防護刻不容緩。他觀察到自2017年來,勒索病毒在世界各地肆虐,贖金也在過去幾年大幅上漲,駭客從過往的炫技轉斂財為目的,所以病毒因為有利趨使,只會不斷增加。因之許多半導體及相關高科技大廠在過去一兩年都或多或少者遭受勒索病毒的侵襲,世界第一大半導體廠台積電甚至在三天之內損失超10億人民幣。

竺時育表示,過往舊思維以為有防火牆,有防毒軟體就夠了,以為生產網隔離就不會中毒。在眾里數碼經歷的許多事件中,外界的病毒變種有增無減,而且很多病毒是人為帶入廠區,甚至跟著機台進入廠區。因為勒索病毒主動在網路上擴散的特性加上高科技廠自動化程度較高的情況,一旦病毒進入工廠網路,將導致火燒連營,產線崩潰。目前大家都在做機台聯網,而病毒肆虐的情況愈演愈烈,若不特別做更深入防護,中毒而導致產線受影響恐怕是遲早的事情。

根據眾里數碼過去服務超過四百家中國大陸頂級高科技大廠的經驗,竺總看到了在高科技製造業在工控安全方面的一些變化:

(一) 機台上裝輕量級白環境軟體,防未知病毒的寫入

若機台允許裝代理軟體,不少大廠已經在機台上裝上白環境軟體:觀察原始機台標準程式並鎖定,讓外部未授權的程式無法寫入,不需更新同時也不會影響機台的效能,且能支援到win2000等級的老舊機台。且透過其細緻的分權管理,能讓中央整體控制,又可讓設備工程師能管理每台機台的運作。這是中國大陸大廠最受歡迎的保護方式。

(二) 匝道防護:機台外架設工控防火牆

工控防火牆的功能在於保護機台不被周圍機台的病毒侵入,若本身有病毒也不會擴散至其他機台。進一步地,工控防火牆可以辨別多種工控協定,阻擋工控協定漏洞攻擊,徹底保護機台安全。

(三) 多引擎定制化掃毒取代單一掃毒引擎

單一殺毒引擎經常無法阻擋最新的病毒,僅能比對過去出現過的病毒,市場開始有結合多個殺毒引擎成為一體機的方案,放置於工廠的出入口,要求所有進入場內的電腦、隨身碟等檔都必須經過8-12個集成的殺毒引擎一體機的查殺,以阻絕外部攜帶病毒進入工廠網路。

(四) 安全平台——監控網內風吹草動

公司產線若遭勒索病毒攻擊,若無特別工具,將看到全線機台不斷重啟,卻找不到源頭,將是IT主管最怕的惡夢。而多家大廠已建立安全平台,可以記錄及分析機台的各種日誌及流量,能立即找到攻擊源頭並斷網,同時可追查擴散路徑,讓事件在第一時間就得到控制。

(五) 供應鏈開始嚴格執行機台法遵入廠

以新聞中提到半導體大廠的中毒事件可能也是新機台中有病毒而導致,業界在事件以後大幅提高了新機台入廠時的法遵要求及嚴格檢查。眾里數碼也跟多家設備大廠及高科技大廠一同探討新機台交貨時的安全流程,如何確保機台安全無毒,並保證工作效率,預計在未來的1-3年內可以形成中國大陸自己的供應鏈機台安全交貨標準。而各家大廠也對於若出現違反法遵交貨的情況列出重罰的機制。

以上就是蘇州眾里數碼科技在經歷過數百家半導體、光電、新能源等各種高科技大廠而看到的一些變化。在大會的圓桌會議上,眾里數碼CEO竺時育也再度提醒與會者:華人的老闆都是不願在跟生產無關的工控防毒上做太多投入,然而現在高科技工廠都自動化了,都聯網了,那勒索病毒對產線的危害就更大了。只要一次導致產線癱瘓,其損失將遠遠高於防勒索病毒的費用。他也看到多起CIO因為勒索病毒而去職的事件,故特別再次提醒大家:安全是自動化或工業互聯網的基礎,建議儘快提案做相關防護,讓大家在病毒肆虐的今日遠離相關風險,讓我們的自動化及智慧化能真正發揮其效益。

蘇州眾里數碼科技成立於2011年,是專注於高科技大廠的安全方案,特別在工控機台安全及數據防洩密等方案,是大陸大部分半導體、光電、新能源等頂級大廠的安全合作夥伴。其擁有數十項專利及相關證照,並經營有數十個高科技大廠CIO、CSO微信群,眾里線上安全講壇亦是業界知名的安全資訊交流平台。眾里數碼自我期許順應中國製造2025的大方向,成為高科技大廠「眾裡難尋」的安全合作夥伴。(宋丁儀整理報導)