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   2014年6月18日，中科院計(jì)算所順德分所所長陳冰冰博士受邀參由中華工控網(wǎng)舉辦的“工控技術(shù)沙龍”，結(jié)合軟PLC平臺，為大家分享了傳統(tǒng)制造過程改造升級的方向、智慧工廠模式、智慧工廠對裝備制造商的需求等等細(xì)分話題的精彩講解。

中科院計(jì)算所順德分所所長陳冰冰博士

　　以下是演講實(shí)錄：

   我是來自于中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所順德分所。在08年的時(shí)候我來到廣東，來到廣東以后其實(shí)原來我一直是做IT行業(yè)的，所以剛才唐總（步科唐咚）在講IT的互聯(lián)網(wǎng)思維，其實(shí)以前我是做IT行業(yè)的人，然后來到了咱們這個(gè)苦逼的工控行業(yè)，然后干了這么多年，剛才唐總講的那些事情（《小米工控會到來嗎？ 》）對于我們來講，確實(shí)是深有體會，這真的是個(gè)屌絲的行業(yè)，但是真的也是存在了很多逆襲的機(jī)會。

　　來到珠三角以后，我們發(fā)現(xiàn)制造業(yè)是珠三角的真正核心產(chǎn)業(yè)。可是我今天畫的這張圖給大家展示的是我們現(xiàn)在中國制造業(yè)的現(xiàn)狀。大家可以看一下，我上個(gè)星期才調(diào)研了一家公司，這家公司的整個(gè)生產(chǎn)的模式還是這樣的：老板接到訂單以后把訂單用紙寫到一張紙上傳給了生產(chǎn)班組，生產(chǎn)班組拿到這張紙，然后又把訂單拆分成很多的作業(yè)指導(dǎo)書，又寫在一張紙上，然后班組長把這些紙又傳給各個(gè)工序小組。各個(gè)工序小組的人看到這張紙，然后開始操作這些設(shè)備，操作完這些設(shè)備以后每個(gè)人操作完設(shè)備以后要填一張單子，把這張紙傳到下一個(gè)工序，再到最后一個(gè)工序弄完了以后，再填一張最后的總的報(bào)表單子，然后傳給我們的班組長，這就是我們中國制造業(yè)的現(xiàn)狀。所以我們今天在談什么IT，談互聯(lián)網(wǎng)談所有的一切，實(shí)際上在我們的工廠里頭仍是在上一個(gè)時(shí)代，所以這是現(xiàn)狀。

　　今天我這個(gè)圖只是畫了一條生產(chǎn)線，我上周剛調(diào)研了佛山的一家工廠，有110個(gè)生產(chǎn)線，然后每個(gè)生產(chǎn)線有30多個(gè)工序，那么這樣的一個(gè)工廠有多少人呢？3000個(gè)人在同時(shí)作業(yè)。那么我把他換一個(gè)視角給大家可以看一下。你們可以看到，當(dāng)100多條生產(chǎn)線在同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，這個(gè)信息流和物流它是怎么樣傳遞的。這個(gè)老板他現(xiàn)在很郁悶，一家工廠變成這個(gè)樣子后他沒辦法管理了，特別是他的整個(gè)信息流和物流還是一種很原始的用紙來傳遞的方式，大家想都可以想的過來，你要管理一個(gè)3000多人的工廠是靠紙來傳遞信息來作業(yè)，很難以想象。

　　所以大家剛才看到了，制造業(yè)的升級有兩個(gè)方向，首先就是剛才我畫的圖，在整個(gè)制造業(yè)過程里其實(shí)存在兩個(gè)流，第一個(gè)就是物流，就是一個(gè)東西從前端到后端的一個(gè)物流。第二個(gè)就是信息流。只不過在中國到現(xiàn)在為止還是比較傳統(tǒng)的制造業(yè)工廠，它的信息流還是靠紙。那么大家也可以看到在整個(gè)傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)過程中，存在了大量的所謂的人工環(huán)節(jié)。包括從人工排產(chǎn)，人工書寫作業(yè)指導(dǎo)書到人工的產(chǎn)品檢驗(yàn)，最后到人工的數(shù)據(jù)分析，這是完整的人工。

　　所以今天我們在談所謂的自動化行業(yè)、工控行業(yè)，我們的這個(gè)行業(yè)其實(shí)要給客戶解決的是什么問題呢？其實(shí)就是把各種所謂的人工變成各種所謂的自動，這個(gè)就是我們今天大家聚在一起討論的話題。那么大家可以注意各種所謂的人工變成所謂的自動的話，這里大家可能需要再進(jìn)一步看一下。在這里的左下角除了所謂的加工過程的自動化、物流過程的自動化、產(chǎn)品檢測的自動化以外，其實(shí)還有幾個(gè)新的自動化，包括所謂的信息流動的自動化。以前信息流是靠紙，現(xiàn)在信息流要靠其它的方式；信息存儲的自動化，以前信息的存儲如果是靠紙存在一個(gè)書柜里，那么現(xiàn)在也要想辦法；最后還有一個(gè)是數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)的自動化。所以這個(gè)實(shí)際上是我們本質(zhì)上自動化改進(jìn)的方向。

　　以前大家一談自動化，談所謂的升級改造，談所謂的機(jī)器人代替人工，今天我們還討論了很多個(gè)省市都在談所謂的機(jī)器換人的計(jì)劃。但是很多人討論機(jī)器換人其實(shí)都是討論把人的胳膊和腿換掉了，但是從來沒有人討論把人的大腦換掉。所以在這種情況之下，我們提出了一種所謂“智慧工廠”的模式，其實(shí)所謂的“智慧工廠”就有把這些設(shè)備全部變成智能化。

　　既然設(shè)備要換人的話，第一個(gè)就是設(shè)備能執(zhí)行人的物流的功能，就是你加工的過程，它的物流要實(shí)現(xiàn)一個(gè)最根本的自動化。

　　第二件事情實(shí)際是信息傳遞的自動化，這個(gè)是設(shè)備將來自動化很重要的一個(gè)方面。那么也就是說將來的所謂的“智慧制造”，它的作業(yè)指導(dǎo)書實(shí)際上將是一種機(jī)器能夠識別的形式，下達(dá)到這個(gè)設(shè)備上來的。那么我們把這個(gè)事情再變成剛才的那個(gè)生產(chǎn)線，大家就可以看到這樣的一個(gè)區(qū)別：以前的整個(gè)生產(chǎn)線，整個(gè)生產(chǎn)班組，當(dāng)你變成這種所謂的智能制造或者智慧工廠的時(shí)候，其實(shí)你的作業(yè)指導(dǎo)書是直接通過一個(gè)叫做MES的制造執(zhí)行系統(tǒng)，直接就可以把你的各種作業(yè)指導(dǎo)書排產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)給機(jī)器——以前是下達(dá)給人現(xiàn)在是下達(dá)給機(jī)器。

　　最后當(dāng)你的生產(chǎn)線上沒有人來操作這些設(shè)備的時(shí)候，誰來管理生產(chǎn)，這就是很重要的一個(gè)問題。以前是靠一大堆生產(chǎn)班組，那么剛才我提到的那家企業(yè)，他的生產(chǎn)班組是分成4個(gè)級別。4級，就是每一條生產(chǎn)線有一個(gè)生產(chǎn)線的管理員，若干個(gè)生產(chǎn)線又組成一個(gè)生產(chǎn)線的管理組，然后生產(chǎn)線管理組再到上一層。這么龐大的一個(gè)生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)，將來可能就會以一種用計(jì)算機(jī)和軟件的模式來管理你整個(gè)的生產(chǎn)過程，這就是未來的所謂的“智慧工廠”的模式。那么智慧工廠的特點(diǎn)就是機(jī)器人等自動化設(shè)備取代人工，MES取代這個(gè)生產(chǎn)管理者，WMS取代倉儲管理，然后制造執(zhí)行工藝和機(jī)械裝備高度融合，生產(chǎn)和生產(chǎn)線的操作人員極大減少，生產(chǎn)管理人員極大減少。當(dāng)很多人在討論機(jī)器人的時(shí)候，我們僅僅只是討論到把現(xiàn)場操作的人減少 ，但是事實(shí)上還應(yīng)注意生產(chǎn)管理人員的減少。這其實(shí)也是很多企業(yè)關(guān)心的一件事，這是智慧工廠的目標(biāo)。

　　智慧工廠的年代，機(jī)械裝備廠商如果不考慮信息化，后果是什么？可能大家做設(shè)備的人，很多時(shí)候?qū)π畔⒒@個(gè)事情考慮的比較少，如果你不考慮這個(gè)事情，實(shí)際就是“長江后浪推前浪，前浪死在沙灘上”。對于我們今天做機(jī)械裝備的人來講，在這個(gè)工控行業(yè)真的非常苦逼，裝備制造商面臨巨大的挑戰(zhàn)：第一個(gè)就是做出來的設(shè)備，要滿足市場的需求；第二件事情就是所有的裝備制造商都在討論的一個(gè)問題：產(chǎn)品的質(zhì)量的穩(wěn)定和可靠性；第三個(gè)還要控制你的成本；第四個(gè)你的產(chǎn)品還要實(shí)現(xiàn)差異化，然后你還要能提供智慧工廠的解決方案，你的裝備還要能進(jìn)行遠(yuǎn)程的售后服務(wù)。這就是整個(gè)機(jī)械裝備制造商面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，那么面對這樣的挑戰(zhàn)，我們的裝備制造商能用什么樣的方式解決他所有的這些問題？那么說回機(jī)械裝備本身，比如說這個(gè)是ABB的機(jī)器人，那么當(dāng)今的智能裝備，大概由這么幾個(gè)部分構(gòu)成，第一個(gè)是機(jī)械本體，那么所有做機(jī)械的人對這個(gè)都非常熟悉。第二個(gè)是控制系統(tǒng)包括控制器。第三部分是軟件，這個(gè)就是我們當(dāng)今的智能裝備的一般構(gòu)成，大概有這么3個(gè)部分。很有意思的是，當(dāng)今的機(jī)械裝備的軟件復(fù)雜程度是呈指數(shù)增長。什么叫呈指數(shù)增長呢？比如大家可以看，這個(gè)是機(jī)械的軟件的代碼的數(shù)量，軟件代碼的行數(shù)和你為維護(hù)這些軟件需要付出的代價(jià)是呈一個(gè)指數(shù)關(guān)系，不是呈一個(gè)線形關(guān)系，比如說你的代碼是100行，你可能付出的努力是這么多，但是當(dāng)變成1000行的時(shí)候，它不是個(gè)十倍的關(guān)系，是個(gè)指數(shù)倍關(guān)系。接著大家可以看一下麥肯斯咨詢公司，2001年統(tǒng)計(jì)的結(jié)果是這樣的：在1980年的時(shí)候，全球的機(jī)械裝備，軟件部分其實(shí)只占了10%左右的研發(fā)成本。注意這是研發(fā)成本，但是到2010年統(tǒng)計(jì)的話，軟件部分的成本已經(jīng)高達(dá)40%，電氣成本已經(jīng)接近30%。也就是說軟件成了機(jī)械裝備越來越重要的核心組成部分。

　　大家再來看看我們中國的裝備制造業(yè)，對于一個(gè)裝備產(chǎn)品，其實(shí)從產(chǎn)品的整個(gè)生命周期來看，它包括產(chǎn)品的研發(fā)階段、產(chǎn)品的制造和產(chǎn)品的后續(xù)維護(hù)階段，現(xiàn)在我們的機(jī)械裝備制造商面臨的很多問題：

　　第一是在機(jī)械設(shè)計(jì)或樣機(jī)制造的環(huán)節(jié)。我看大家都非常熟，電氣設(shè)計(jì)大家也非常熟。但是在軟件開發(fā)的這個(gè)環(huán)節(jié)上我就發(fā)現(xiàn)是我們所有機(jī)械裝備企業(yè)最無語最無助也是最無奈的一個(gè)環(huán)節(jié)。為什么？很簡單，今天我們是在深圳，我們在這里隨便丟一個(gè)石頭下去都能砸到一個(gè)做軟件的，做IT的，可是像我們中國的機(jī)械裝備制造業(yè)絕大多數(shù)都是在像順德這樣的農(nóng)村，搞IT的人實(shí)際上是不愛去農(nóng)村的，這個(gè)我深有體會。我是從北京來的，以前我在北京坐的是高端的寫字樓，然后天天可以下午喝點(diǎn)咖啡聊著天聊點(diǎn)國家大事，這就是我們軟件人的生存狀態(tài)，然后半夜起來寫代碼，晚上來工作，第二天早上睡大覺，這就是軟件人的特點(diǎn)，但是你讓他去農(nóng)村他是打死不去，他即使在北京上海廣州這樣的城市，他很痛苦，但是他也不愿去農(nóng)村。所以這就是為什么我們機(jī)械裝備行業(yè)在軟件開發(fā)的環(huán)節(jié)一直搞不定，說白了就是缺人。

　　第二，在我們這個(gè)產(chǎn)品的維護(hù)階段。我也了解到很多做機(jī)械裝備的，對于他的大客戶，他采取是駐廠，把人員派到工廠。中客戶是跑腿，小客戶是屢叫不睬，所以說像這樣的一些事件，對于我們整個(gè)裝備行業(yè)來講，如何去改善。這個(gè)也是我們裝備制造業(yè)面臨的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

　　還有一點(diǎn)就是我們裝備制造商如何響應(yīng)市場的需求？其實(shí)大家可以看到在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，很多裝備制造業(yè)企業(yè)在這個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)樣機(jī)階段都是可控的。但是絕大多數(shù)裝備制造商，就是我遇到的，在軟件開發(fā)這個(gè)環(huán)節(jié)基本上都是失控的。去年有5個(gè)客戶來找我們中科院來尋求幫助，他說陳博士，我的機(jī)械裝備研發(fā)了5年，還是沒有上市，就是還沒有推到市場上。有5個(gè)客戶都提到了他們的裝備研發(fā)了5年都沒有做出來，那么最后實(shí)際上我們看的是什么結(jié)果呢？其實(shí)主要就是軟件開發(fā)的這個(gè)環(huán)節(jié)沒有把控住，為什么？因?yàn)樗也坏饺耍也恢俗詈蟛扇×耸裁茨Ｊ侥兀空移ぐ緛碜觯乙娺^他們那些寫軟件的皮包公司，基本上一個(gè)人兜里揣著公章揣著合同，今天給這個(gè)裝備商寫一些軟件明天給那個(gè)裝備商寫一些軟件，基本上都是用同樣的PLC來做，所以最后軟件的質(zhì)量保證不了。在這幾個(gè)階段里，大家可以看到，很多機(jī)械裝備老板有很多非常棒的想法，但是他的產(chǎn)品不能快速推向市場，軟件這個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)際上是他們真正的最大的瓶頸。

　　還有一個(gè)是可靠性，大家每次一談裝備制造都談可靠性的問題，而且我遇到的所有這些裝備制造企業(yè)，他跟我來講他的機(jī)械裝備有多么多么好的時(shí)候，他都會告訴我，“我的變頻器是施耐德的，PLC是西門子的，這個(gè)傳感器是巴魯夫的”等等。他就是用這種方式來說我的裝備是可靠的——用國外的零配件來標(biāo)榜自己機(jī)械裝備可靠，我發(fā)現(xiàn)是這個(gè)行業(yè)最大的慣例。所以你到任何一個(gè)裝備制造商他都會告訴你，我的核心部件都是從哪個(gè)國家來的，都是什么品牌，也就是告訴你我的裝備就是可靠的。但是事實(shí)上一個(gè)機(jī)械裝備的可靠性是不是就是說你的機(jī)械上裝了幾個(gè)外國的零件你的裝備就可靠了，這可不是一個(gè)概念。在我的觀點(diǎn)里，整個(gè)機(jī)械裝備他的可靠性其實(shí)是設(shè)計(jì)出來的，而且裝備的可靠性是貫穿于整個(gè)裝備的產(chǎn)品生命周期。那么我們來看看中國的現(xiàn)狀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，絕大多數(shù)機(jī)械裝備制造商都廣泛地采用外國的核心零配件，這個(gè)是大家公認(rèn)的，就是外國的東西比中國的好，外國的月亮比中國的圓，這個(gè)沒辦法，畢竟人家做了上百年的歷史，人家也確實(shí)有經(jīng)驗(yàn)積累。現(xiàn)在我們國內(nèi)的一些裝備制造商已經(jīng)開始使用仿真技術(shù)來驗(yàn)證他的裝備，而不是說先把一個(gè)裝備照貓畫虎的先做出來然后再去驗(yàn)證他的性能。那么在產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)，我現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)很多機(jī)械裝備制造商已經(jīng)廣泛采用一些先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)，包括現(xiàn)在很多機(jī)械裝備企業(yè)也特別注重高級技工人才的培養(yǎng)，很多企業(yè)開始注重整個(gè)生產(chǎn)管理中的信息化，在產(chǎn)品的交付階段，我們很多企業(yè)也廣泛重視產(chǎn)品的售后服務(wù)，也重視信息化的保障。但是有一個(gè)環(huán)節(jié)，沒有人關(guān)注軟件的質(zhì)量和可靠。

　　現(xiàn)在很多做機(jī)械裝備的制造商，關(guān)心的是我的裝備解決自動化某個(gè)環(huán)節(jié)的問題，很少有人去考慮整廠信息化的工作，實(shí)際上現(xiàn)在很多裝備制造商做出來的產(chǎn)品拿到現(xiàn)場，叫信息孤島。

　　為什么叫信息孤島？在這個(gè)環(huán)節(jié)解決了這個(gè)環(huán)節(jié)的問題，但是這些裝備連接不在一起，信息流是打不通的，這是一個(gè)現(xiàn)狀，所以很多客戶在做生產(chǎn)改造的時(shí)候，又想接MES，又想接各種信息化的系統(tǒng)。最后，發(fā)現(xiàn)都卡在機(jī)械裝備這個(gè)環(huán)節(jié)，所以得出一個(gè)結(jié)論，軟件已日漸成為我們機(jī)械裝備的一個(gè)重要靈魂。但是軟件開發(fā)的環(huán)節(jié)成為我們眾多機(jī)械裝備制造商的一個(gè)重要的瓶頸。而且，這個(gè)瓶頸嚴(yán)重影響了機(jī)械裝備的可靠性，拖延了產(chǎn)品的上市時(shí)間，錯(cuò)過了好多機(jī)會，而且企業(yè)做出來的裝備，沒有信息化的接口，而客戶又希望能做信息化。所以，形成了很嚴(yán)重的問題。

　　剛剛講的是智慧工廠的時(shí)代，對裝備，尤其是機(jī)械裝備迫切的需求，和我們的現(xiàn)狀。

　　接下來我們講講軟PLC

    軟PLC助力智慧工廠——陳冰冰博士《軟PLC與智慧工廠》演講實(shí)錄（下）