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工业4.0“淘金热”是否已结束
  2022-08-16      61

Michael Ford, Aegis Software

工业4.0虽然只有五年的历史,但已经有了一段曲折的历史。随着流行语的飞扬,现有的技术--重新打上工业4.0解决方案的烙印--已经被人们所接受,制造商纷纷涌入工业4.0“淘金热”,用尽一切手段尽可能多地获取数据,获得“智能制造”可信度。如今,出现了更成熟的工业4.0方法,它考虑投资回报率(ROI)和可持续性。利用这种成熟度的优势可能是一直以来最明智的选择。

智能制造领域的先驱一直都做得很好,他们在整个过程中投入了巨大的成本、做出了很多牺牲,打造了很多令人信服的成功案例,特别是亚洲连续制造的增强自动化以及欧洲的敏捷制造。这一点充分展示了自动化得到智能软件的加持后可以走得更远。

对于这些公司来说,"淘金 "在某些方面是很容易的——假设有足够的投资来满足定制解决方案开发的需要。这是因为设备供应商的游说、中间件的使用,以及在财务上帮助定制解决方案提供商开发定制和专业软件,都是基于旧的行业标准和专有技术。但这种方法的不足之处在于无法给出令人信服的ROI,特别是考虑到调整、优化方案时会出现意想不到的停机时间时,不得不接受的风险。随着相关要求和技术在持续更新,这种淘金热解决方案的可持久性变成了实实在在的运营压力和资金负担。

这场早期淘金热的好处在于,它打破了制造业一直以来目光短浅且严格控制投资的模式。从OEM的角度来看,制造是非盈利性的运营,只是简单地将原材料转换成最终产品出售,所有相关的利润都靠销售组织。行业对制造成本非常敏感,当产品从工厂到最终买方手里时,成本标价已经是原来的10倍、100倍甚至是1000倍(在极端情况下)。即使在材料、能源、缺陷校正等方面只超支了几美分,也会迅速削弱对利润的预期,迫使价格上涨,其程度超过许多人的预期。因此,如果不能迅速实现投资回报率,智能自动化生产的极端成本就会产生负面影响。但在大多数淘金热的案例中,这种风险的负面影响都是缓慢显现的,所以业内大多数制造商都愿意接受这样的风险。

电影记录了那些急于在淘金热潮中成为为数不多的成功探矿者的人争吵不休、做出牺牲的历史,我想是否能以相同的方式去看待智能制造领域的先驱。购买黄金在如今是一种安全可靠且容易预测的投资方式,除了偶尔可能会遇到被抢劫的情况以外,购买黄金是以更有序和更可控的方式赚钱或存钱,使每个人都可以一起合作。对于智能制造领域而言,同样的情况也在显现,基于行业内专门为提升互操作性而开发的标准,解决方案和数据的互操作性不断增加。采用这些标准的解决方案及其所依据的核心原则是使智能工业4.0方案更加可行,从而使其能够提供非常可靠、稳健和可持续的投资回报率。

这些标准中最佳标准所共有的基本原则是,使智能制造方案的采纳和使用具有成本效益高且相对无风险的基本要素。具体讨论如下。

IoT/IIoT通信与集成/接口

通信功能可以让不同的应用和方案之间相互操作并实现互补,再也不需要依赖授权共享专有代码和知识产权(IP)。在淘金热时期,很多公司扩展解决方案的方式就是通过共享代码集成,要么是使用每家供应商购买的单点解决方案,要么是通过API接口与亲密合作伙伴对接。这类开发持续依赖的成本仍然极高,对于每家客户而言,都会以略微不同的方式重复进行。

使用IIoT通信(特别是由开放标准定义的时候)意味着不需要依赖任何形式的代码就可以交换数据。授权方之间可以自由交换数据,也可以通过标准安全和访问协议来管理这些数据。值得注意的是,IIoT应对网络安全事件的恢复能力非常强,因为不存在会允许交叉污染的代码或数据库的通用性。采用开放标准之后,只需要用一个接口就能实现所有连接,因而避免了使用案例之间复制和差异而导致的成本增加。

即插即用与中间件

Though the use of IIoT allows for the open exchange of data, an equally important aspect of that data虽然使用IIoT后可以实现数据的开放交换,但数据交换另一个同样重要的方面是数据内容的相互定义,即通信语言。即插即用的原则是保证不需要转换或翻译数据,这对于淘金热解决方案来说极具挑战性,而且解决起来成本非常高。在任何系统行为或规格发生轻微变化的情况下,可能需要重新开发和测试系统,这样一来就会导致损失运行时间。使用第三方技术弥合通信间隙会让事情变得更加复杂,因为他们认为被要求解决的突发情况是不在其职责范围内的问题——所以有理由为支持而支付溢价。真正的即插即用模式需要行业标准,将所有类型数据的含义统一成同一种语言,无需数据的翻译或转换,从而在相关解决方案的整个生命周期出现失效的风险大大降低。

可互操作专业化与控制

组装制造业的软件和硬件公司各有其所长及侧重点。,整体解决方案由许多不同的供应商组成,每个供应商都根据自己的具体能力来选择,大公司试图在这种环境中寻求统治地位,所以它们能够提供远远超出其核心竞争力的广泛解决方案,比起让单个硬件和软件解决方案提供商在可互相操作的环境中协同工作,这种方式不论是在效果还是在可持续性上都逊色很多。那些致力于提供全面解决方案的供应商通常必须要针对每个客户的需求去定制解决方案,这样才能填补其现有能力和客户期望之间的差距。淘金先驱一直被这个问题所困扰,也很少能得到令人满意的解决方案,并且随着制造要求和解决方案技术的变化,这类问题的范围也在扩大。

很多人都将IPC的互联工厂数据交换(CFX)标准理解为用于在工厂内交换信息的“另一项标准”。 但当分解到其基本价值时,它是一个很好的例子,说明它正在成为一个完全改变游戏规则的工具。通过这项标准,所有公司现在都可以用一种成本和风险都更低的方式去实现智能制造技术。认真对待客户、为客户增加价值的硬件供应商正在采纳CFX和其他促进数字工厂互操作性的举措,而具有前瞻性的软件供应商也在学习做同样的事情。软件供应商和硬件供应商均提供了可互补的价值。

行业是否能实现以低成本和低风险的运营方式提供智能制造?人们正在朝着这个方向不懈努力。现在还需要审查所有设备通信是否符合IPC-CFX标准,随着时间的推移,合规的设备数量在增加,增长速度也在不断提高。诸如2020年底发布的IPC数字孪生等标准,也即将让整个行业的互操作性更上一层楼,这次的目标是使之前难以联系到一起的信息孤岛之间实现系统级别的数据安全交换。

一旦建立了互操作性,工业4.0淘金热实际上就结束了。智能工业4.0制造到了“刚刚好的时刻”。运营部门不再因收集数据的成本而心痛,而是切身感受到使用这类数据的好处。通过将收集到的信息和相关操作与生产配置、产品设计及BOM信息、材料和治具数据结合到具体生产环境中,可以创造出很大的价值。这一价值就是检测和测量变化、识别潜在缺陷,触发操作,并在警报后产生全面的分析,从而提高产量、保证产品的交付时间、质量和生产力。

如果想在竞争中脱颖而出,只要谨慎选择硬件、软件工具,以及符合IPC标准要求且能提供基于IIoT的即插即用式数据交换解决方案,那么与工业4.0的淘金热时代相比,就能够以最少的成本和最小的风险获得竞争优势。如今,真正智慧的人都已开始投资工业4.0,你是否在其中?

Michael Ford任Aegis Software公司新兴产业战略高级总监。

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