ABB：互聯(lián)世界中的智能制造

　　當前，能源和第四次工業(yè)革命正在驅動(dòng)市場(chǎng)變革，能源效率和生產(chǎn)力的提升是目前市場(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)結構變化的兩大驅動(dòng)力。在能源領(lǐng)域，可再生能源、電動(dòng)汽車(chē)、微型電網(wǎng)等技術(shù)正迅速發(fā)展，預計未來(lái)25年內在可再生能源領(lǐng)域的投資將達到約7萬(wàn)億美元，到2030年電動(dòng)汽車(chē)將占汽車(chē)總銷(xiāo)量的50%以上，2025年微型電網(wǎng)市場(chǎng)規模將達到50億美元，2020年能源管理市場(chǎng)規模將翻番達440億美元。在工業(yè)和制造業(yè)領(lǐng)域，很多國家都已經(jīng)制訂了國家戰略來(lái)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，例如德國的“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”以及印度的“印度制造”等。在制造業(yè)升級中，以工業(yè)機器人為例，預計到2019年，工業(yè)機器人在全球的裝機量將達到260萬(wàn)臺，而在工業(yè)機器人最大的市場(chǎng)——中國，預計工業(yè)機器人的密度會(huì )從2014年的每1萬(wàn)名工人36臺機器人增長(cháng)到2020年的150臺。

　　市場(chǎng)的變革以及對效率的追求，給用戶(hù)側和供應側的企業(yè)都帶來(lái)了諸多挑戰和機遇。能源和工業(yè)市場(chǎng)變革的背后是數字化技術(shù)的創(chuàng )新與發(fā)展，近幾年，無(wú)論是企業(yè)管理者還是技術(shù)專(zhuān)家都通過(guò)各種渠道對虛擬現實(shí)、軟件定義設備、機器學(xué)習、云計算、大數據、網(wǎng)絡(luò )安全以及區塊鏈等等技術(shù)詞匯耳熟能詳。過(guò)去10年甚至20年，很多顛覆性創(chuàng )新技術(shù)都是從消費領(lǐng)域開(kāi)始，例如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等。我們要特別感謝消費互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，因為在該領(lǐng)域產(chǎn)生的數據規模和應用場(chǎng)景促使整個(gè)計算、存儲、連接以及交互技術(shù)實(shí)現了飛躍，滿(mǎn)足了低成本和大規模的要求。在過(guò)去幾年，這些主要從消費領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域也得到了快速的應用。行業(yè)研究報告表明，制造業(yè)、油氣、交通和樓宇等行業(yè)都處于數字化快速上升的拐點(diǎn)上，創(chuàng )新性的數字化技術(shù)正在對傳統行業(yè)的轉型產(chǎn)生深遠影響。

　　作為全球電氣產(chǎn)品、機器人及運動(dòng)控制、工業(yè)自動(dòng)化和電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導企業(yè)，ABB結合已經(jīng)在全球安裝的7000多萬(wàn)臺數字化設備和7萬(wàn)多套自動(dòng)化系統，推出了ABB Ability工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺以及180多個(gè)數字化解決方案，覆蓋了很多重要行業(yè)。

　　在工業(yè)領(lǐng)域，數字化轉型其實(shí)就是IT與OT融合，即兩化融合——信息化和自動(dòng)化的融合。由于本人在CIO這個(gè)崗位上任職多年，現在又負責ABB數字化業(yè)務(wù)的發(fā)展，因此對兩化融合感觸很深。過(guò)去，IT與OT這兩部分在制造企業(yè)內部割裂十分嚴重，不僅是系統層面的割裂（或者看似是連接的，但是數據的交互產(chǎn)生的價(jià)值是有限的），還包括人員知識的割裂，做IT的不了解OT，做OT的對新的ICT技術(shù)的了解也比較欠缺。

　　數字化、智能化過(guò)程實(shí)際上是將各層級之間打通、貫穿的一個(gè)過(guò)程。從數據被采集到分析再到集成，從設備、邊緣計算到云計算再到不同平臺之間、跨越企業(yè)邊界的云互聯(lián)，無(wú)論如何，業(yè)務(wù)最終要與現實(shí)世界打交道，因此必須要具備“感知-分析-執行”的閉環(huán)能力，必須有能力去執行，而不是只停留在信息層面。智能化設備、控制系統以及連接都是其中非常關(guān)鍵的因素，這些也是ABB和我們的客戶(hù)長(cháng)久以來(lái)積累的行業(yè)經(jīng)驗之一。

　　未來(lái)的智能工廠(chǎng)會(huì )有很多種形態(tài)，但是有幾點(diǎn)是共通的。首先，未來(lái)工廠(chǎng)一定要滿(mǎn)足客戶(hù)多樣性的需求；其次，制造過(guò)程是柔性的、靈活的，能滿(mǎn)足大規模定制的需求；第三，生產(chǎn)率要提高，成本要下降，能耗要優(yōu)化，運營(yíng)要更安全；第四，未來(lái)的工廠(chǎng)一定是協(xié)作的，包括人與機器、機器與機器、機器與分析系統、云平臺之間的協(xié)作，以及跨越整個(gè)供應鏈（從供應商到最終客戶(hù)）的協(xié)作。互聯(lián)互通在智能工廠(chǎng)中的作用十分重要，因為只有集成了多維度的信息，加上設備層、邊緣計算層或者云端的分析能力以及最終的執行能力，才能形成“感知-分析-執行”的閉環(huán)，進(jìn)而實(shí)現從自動(dòng)化到自主化的演進(jìn)。

　　為支持客戶(hù)智能制造和產(chǎn)業(yè)升級，ABB提供了非常多的解決方案以及產(chǎn)品，不但包括用于各行業(yè)的機器人解決方案、應用和自動(dòng)化控制系統，也包括具有強大分析能力的生產(chǎn)運營(yíng)管理平臺、基于工業(yè)大數據的資產(chǎn)健康管理平臺，以及遠程服務(wù)等企業(yè)級系統。制造是非常復雜和廣泛的課題，ABB的方案也在演進(jìn)中，并不斷被應用于客戶(hù)和ABB自己的工廠(chǎng)中，也包括華為的松山湖制造基地。

　　在華為松山湖制造基地中，ABB的機器人已經(jīng)與華為eLTE-U方案完成了對接，能夠回傳ABB機器人狀態(tài)和告警數據，為生產(chǎn)設備的預防性維護提供大數據通路。未來(lái)，雙方還將繼續深化合作，例如在生產(chǎn)設備中配備集成了eLTE-IoT模組的能耗采集模塊，可將設備電壓、電流和能源消耗情況回傳，及時(shí)發(fā)現并處理空耗情況，打造綠色工廠(chǎng)；通過(guò)部署eLTE-U網(wǎng)絡(luò )，可無(wú)線(xiàn)監控機器人和產(chǎn)線(xiàn)的情況，并實(shí)時(shí)回傳監控視頻，后續通過(guò)AR/VR的運用還可以進(jìn)行遠程診斷以及指導現場(chǎng)工人排障等；此外，通過(guò)將eLTE-U模組集成到ABB機器人，利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )對機械臂進(jìn)行遠程和實(shí)時(shí)控制，可實(shí)現精益化、高效生產(chǎn)，打造數字化、自動(dòng)化和綠色的生產(chǎn)園區。

　　據Gartner預計，到2020年全球將有260億臺設備實(shí)現互聯(lián)，其中13%來(lái)自于制造業(yè)。連接是行業(yè)數字化與智能制造的關(guān)鍵因素，將連接與ABB以及華為等合作伙伴在垂直行業(yè)中的專(zhuān)業(yè)知識和能力相結合，可以為客戶(hù)和行業(yè)創(chuàng )造巨大的價(jià)值。以工業(yè)中的智能制造場(chǎng)景為例，機器人、傳動(dòng)設備和電機等設備與系統也可以根據不同場(chǎng)景和需求采用不同的連接技術(shù)互聯(lián)以及連接到云端。

　　在遠程服務(wù)領(lǐng)域，可借助物聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行預測性維護，避免故障停產(chǎn)，降低運營(yíng)成本，這就需要利用eLTE-U、NB-IoT等無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)現工業(yè)設備隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò )。例如，ABB與華為一起聯(lián)合研發(fā)的基于eLTE-U的機器人方案，將機器人與網(wǎng)絡(luò )高效連接起來(lái)，實(shí)時(shí)提取機器人的海量數據并進(jìn)行分析，實(shí)現預測性維護，優(yōu)化產(chǎn)線(xiàn)。

　　如果讓機器人移動(dòng)起來(lái)會(huì )怎樣？在自動(dòng)導航小車(chē)（AGV）和移動(dòng)機器人領(lǐng)域，結合MES和上位調度系統讓機器人靈活移動(dòng)，大大拓展了機器人在物流、倉儲和制造車(chē)間等場(chǎng)景中的應用，使得生產(chǎn)更靈活與柔性。這也對無(wú)線(xiàn)技術(shù)提出了更高要求。例如，機器人重復定位精度可以達到0.02mm，而小車(chē)的移動(dòng)精度與之還有一定差距，如何滿(mǎn)足響應與執行效率、定位精度等多方面因素的需要，5G技術(shù)將使移動(dòng)工作站變?yōu)榭赡埽瑢?shí)現與上位系統數據實(shí)時(shí)快速交互以及設備定位，ABB與華為等合作伙伴也一直在努力運用更新的技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)的創(chuàng )新。

　　在機器視覺(jué)領(lǐng)域，視頻不僅用于視頻監控，還可用來(lái)測量、檢驗、引導和識別，例如做質(zhì)檢，檢查生產(chǎn)的產(chǎn)品是否有缺陷。尤其是結合云端的人工智能和認知服務(wù)，再結合具有執行能力的系統，來(lái)形成完整的自我反饋的學(xué)習系統。而網(wǎng)絡(luò )的大帶寬讓眼睛更“清晰”，低時(shí)延讓動(dòng)作更快、更準。

　　創(chuàng )新性的數字化技術(shù)和應用可以大幅度提高生產(chǎn)效率、節約能耗、延長(cháng)設備壽命。以ABB已經(jīng)推出的解決方案為例，借助可連接的機器人、制造執行系統、能耗評估、網(wǎng)絡(luò )安全評估、機器人開(kāi)發(fā)的數字化仿真、電能質(zhì)量監測與需求響應、分布式控制系統，以及遠程監控與優(yōu)化，我們的客戶(hù)可以將生產(chǎn)力提高200%、能耗降低30%、設備壽命延長(cháng)30%。

　　在許多垂直行業(yè)，無(wú)線(xiàn)還有更大的發(fā)展空間。在流程制造業(yè)中，自動(dòng)化程度相對較高，對信息的采集、傳輸和頻率要求也更高，場(chǎng)景和現場(chǎng)的條件也更復雜，我們結合多年積累的專(zhuān)業(yè)知識去分析和挖掘這些場(chǎng)景。在智能電網(wǎng)、智能水務(wù)和自動(dòng)化港口領(lǐng)域都有很多非常好的應用。例如在地下礦中的智能煤流方案，通過(guò)對煤流的實(shí)時(shí)監控反饋、無(wú)線(xiàn)傳輸和集中控制，可以大幅度降低耗材成本，延長(cháng)設備使用周期，給客戶(hù)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

　　數字化、物聯(lián)網(wǎng)和連接技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)大大促進(jìn)了工業(yè)、制造、能源等行業(yè)的數字化進(jìn)程。未來(lái)，需要OT、IT和ICT企業(yè)與客戶(hù)攜手，利用各自的專(zhuān)長(cháng)和對行業(yè)的理解發(fā)掘出更多、更深層次的場(chǎng)景，從而帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

　　【附】華為與ABB合作歷程分享

　　中哈天然氣管道是中石油在海外距離最長(cháng)、等級最高的跨國能源大動(dòng)脈之一，也是中亞-中國天然氣戰略管道的重要組成部分，在哈薩克斯坦境內單線(xiàn)全長(cháng)約1300公里。

　　為改變傳統模擬上傳、手工報表、人工巡檢的管道運營(yíng)模式，華為為該項目提供了創(chuàng )新數字管道集成通信解決方案，滿(mǎn)足了管道沿線(xiàn)通信覆蓋、生產(chǎn)通信和綜合安全的需求。在“通信與SCADA融合”子系統中，華為與ABB攜手，成功實(shí)現了通信網(wǎng)絡(luò )與SCADA系統的無(wú)縫集成，保障了生產(chǎn)數據的可靠、高效傳輸，讓遠在千里之外的控制中心實(shí)時(shí)監控管道運行的各種數據，實(shí)現了對管道的遠程控制，提高了決策效率和應急響應效率。

　　以中哈天然氣管道項目為起點(diǎn)，ABB與華為進(jìn)一步深度推進(jìn)解決方案融合，聯(lián)合推出“油氣生產(chǎn)通信與SCADA集成解決方案”。該方案從自動(dòng)化監視與控制、網(wǎng)絡(luò )、通信、安全4個(gè)方面全方位支撐業(yè)務(wù)，針對油氣生成與運輸環(huán)節的各種復雜場(chǎng)景，提供生產(chǎn)自動(dòng)化方案和多種基礎網(wǎng)絡(luò )解決方案，以及集群通信系統和視頻監控系統。

　　該方案中，華為的基礎網(wǎng)絡(luò )、集群通信、統一通信和視頻監控等通信系統與ABB的SCADA系統實(shí)現了無(wú)縫集成，為行業(yè)客戶(hù)提供了一站式的通信與自動(dòng)化整體解決方案。方案最大的特點(diǎn)是實(shí)現了油氣SCADA系統與通信系統的無(wú)縫集成，高度可靠的通信網(wǎng)絡(luò )保障了SCADA數據采集和監控的及時(shí)性和穩定性，其中“SCADA與IVS視頻系統融合”和“SCADA與eSight網(wǎng)管系統融合”是雙方在油氣行業(yè)的首創(chuàng )。

　　在華為2016全聯(lián)接大會(huì )（Huawei Connect 2016）上，華為與全球領(lǐng)先的電力和自動(dòng)化技術(shù)集團ABB簽訂合作備忘錄，雙方共同研發(fā)將基于4G LTE的華為OneAir產(chǎn)品和技術(shù)應用到ABB的機器人和工業(yè)自動(dòng)化解決方案中，實(shí)現機器人的遠程無(wú)線(xiàn)監控管理、配置、運維、大數據應用和可視化智能生產(chǎn)，攜手致力于“工業(yè)4.0”領(lǐng)域的全聯(lián)接。