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IOT | 传统企业物联网升级策略,这一案例帮你理清

发布时间:2018-5-9 9:34:16    点击量:117
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在中国制造2025的顶层框架设计下,工业转型升级的脚步日益加速。据德勤的一份调研报告显示,目前,制造企业普遍认同工业物联网的重要性,但却未能制定出清晰的物联网战略。

85年老牌企业面对物联网浪潮

如国内企业一般,面对物联网浪潮,奥地利一家85年老牌传统企业也按捺不住了。

帕尔菲格(Palfinger)公司,于1932年在奥地利 Schärding 成立,现总部位于奥地利的风景圣地萨尔茨堡。成立之初只是一个钳工工厂,发展至今,已经成为全球举足轻重的液压起重、装卸、搬运设备制造商。

Palfinger 的主要产品,是曲臂伸缩式积载型起重机,该公司不但在这个领域技术超前,也是全球超过三成的市占率龙头。另外,Palfinger 也是货斗升降设备、木材起重机、回收起重机、以及货柜搬运系统的全球最大制造商。

Palfinger 设备吊装神舟飞船返回舱

Palfinger 一直停留在机械行业,85 年来始终如一,唯一的产品就是起重机和吊车。在这个领域里成了「隐形冠军」:产品营销全球,市场占有率高达三成。

有趣的是,与同是上个世纪30年代成立的惠普和德州仪器年营业额做个比较,Palfinger 大约是十亿美元等级,德州仪器在百亿美元等级,惠普已是千亿美元等级。

德州仪器成立于美国德州,成立之初的产品是石油探勘仪器,惠普公司成立于美国加州硅谷,成立之初的主要产品是电子测试仪器。由于美国在电子高科技方面的快速发展,所以德州仪器和惠普这两家公司,都很早就开始了产品的多元化。

Palfinger 仿佛偏安一隅,没有受到过去半世纪高科技浪潮的冲击,平稳的待在起重机产业里,但是随着网络浪潮的来袭,物联网的趋势喊得震天价响,再加上隔邻德国不断鼓吹工业 4.0 ,Palfinger 感受到这股颠覆的力量,再也按捺不住了。

前中国惠普总裁程天纵先生,在参观 Palfinger 工厂时 ,发现了一些问题:

在我们参观工厂的过程中,看到了一个非常大的组装工厂。起重机产品都是几十吨的庞然大物,因此这个工厂里的零件都是以百公斤或以吨计,需要高空吊车来调动,整个工厂也就十来个工人在工作,但每一个都是老师傅,一辈子就是干这个行业的。

Palfinger 工厂实拍

厂长跟我们介绍,他们这个组装厂也已经展开「工业 4.0 」的计划,将投资数百万欧元,建立自己的无人搬运车体系,连线到他们的生产管理和原物料管理系统。

我忍不住好奇的问厂长,他们每天搬运几次这些庞大的零组件?厂长说大约两三次吧,每天也不会超过二十个。

于是我又问厂长,这套投资数百万欧元的无人搬运车系统,每天的使用率应该很低?大部分的时间可能都没有在使用?厂长回答说,应该是。

我又问,有没有算过投资报酬率?厂长说,这个不在他们的考虑范围之内。

这就是一个典型的「为了工业 4.0 而做工业 4.0 」的例子,对公司有没有任何效益和好处,似乎没有人关心。

接下来我们参观了公司为「物联网」而做的一些项目和计划。他们在起重机和各种吊车的吊臂上,装设了很多的传感器(Sensor),然后在起重机基座装了树莓派来做讯号搜集和计算处理,接着设计了一款双手操作的遥控指挥器,有点像电动游戏使用的遥控器,然后再用 Wi-Fi 和树莓派连结。

透过 Wi-Fi,所有的数据和控制参数都会传送到公司的私有云,建立起用户使用产品的大资料库,透过数据分析,可以给用户产品更新、升级、维修等等的建议。

对于这些新项目的发展,我感觉非常振奋,偏安在高科技浪潮之外 85 年、属于传统产业的 Palfinger,终于也加入「物联网」的行列了。

互联网所及之处,传统产业无不披靡。

在讨论当中,我也发现了在「企业体制内创新」时所产生的文化冲突和挑战:原来雇用的员工,大部分都在公司服务多年,属于机械工业黑手级的中、老年技术工人,但是参与工业 4.0 和物联网计划的,大部分是从外面招聘、比较年轻的电子工程师和电脑软体程式师。

这些年轻工程师在奥地利非常难找,因此薪资也比传统的机械黑手要高很多,但可以想像的是,这个不到十个人的小部门,身处于这家百年老店内,日子并不好过,他们的加入对原有薪资制度造成了冲击,他们的工作方法也形成了文化上的冲突,因此受到了老员工的排挤,工作推展得不是很顺利。

这家欧美的传统企业,面对物联网浪潮,显然是下定了决心,在进程上还处于摸索阶段,挑战不小。无独有偶,同属于工程机械制造企业的三一重工,也在积极探索物联网道路,如今,已经成了智能制造的典范。

「中国智造」的代表

三一集团始创于1989年,是中国领先、全球第五的工程机械制造企业,年销售600亿元,产品销往全球100多个国家和地区。

作为国家首批智能制造试点示范企业,集团旗下三一重工位于长沙的「18号厂房」是亚洲最大的智能化制造车间之一,各环节全部实现自动化、信息化,是「中国智造」的代表。

三一重工18号厂房,有混凝土机械、路面机械、港口机械等多条装配线,是三一重工总装车间。2008年开始筹建,2012年全面投产,总面积约十万平方米。年产能300亿元,生产的混凝土机械全球第一,港口机械中国第一。

一条生产线可以生产5至10个车型,整个厂房可生产69种,这被称为是「柔性生产」,而一条传统的生产线只能生产一两种车型。

像这样的泵车,最快一小时能生产一台。一台新泵车动辄数十万数百万,这简直是个会下金蛋的母鸡嘛!

18号厂房到底有何聪明之处?

18号厂房智能制造的核心——MES(制造企业生产过程执行管理系统),一个订单可逐级快速精准地分解到每个工位,实现物流、装配、质检全过程的信息化和自动化。

在18号厂房生产线的旁边,每隔一段距离安放了一台电脑显示屏,这就是MES的终端。工人们可以在上面进行各种操作,包括物料管理、库存查询、质量管理等。

18号厂房生产的每一台机械设备,均配备有一个类似于飞机上的“黑匣子”,专业术语叫做「SYMC控制器」。

「SYMC控制器」实时采集的大数据,包括位置、运行轨迹、油压、转速等,这些数据通过通讯模块汇总到三一重工的企业控制中心。不仅能定位还能查看机械运行状况,并能预警和远程服务。

在厂区一角,有一个货架高耸的立体仓库。立体仓库有近10000个托盘,每个托盘上有一个条形码,其中包含零件数量等信息,存放、配送由电脑控制。这样一个仓库只需要8个人管理,而传统的“平面仓库”的面积是12倍,所需工人是5倍多。

立体仓库物料入口

当生产计划下达后,MES 等相关系统下达指令,立体仓库配合 AGV(自动导引运输车)自动取送物料,并将零配件分发至不同的工位上。

聪明的 AGV 自动取货

三一重工首席信息官潘睿刚:

「一个生产订单的下达,到了工位之后,每个工位自动知道需要哪些零配件和物料,立体仓库配送托盘能够找到合适的物料,放在 AGV 小车上,把物料送到工位的生产线, 这体现了整个生产的自动化,这么大的厂房也没有多少工人。目前,三一生产的产品自主化率已经达到了70%到80%。」

继18号智能工厂建成运营后,三一相继建成了国内领先的长沙宁乡汽车起重机智能工厂、北京南口桩机智能工厂、上海临港挖掘机智能工厂等。目前,智能工厂技术已在十多个业务单位得到应用,助推了集团生产模式的变革。

三一集团在智能制造领域进行了有益的探索和应用示范,为制造业开展转型升级提供了一个很好的思路。

企业物联网的三个维度

与 Palfinger 的「企业体制内创新」不同,三一重工的工业物联网项目属于「体外孵化」。

树根互联技术有限公司由三一重工物联网团队创业组建,不同于三一重工以往的业务布局方法,树根互联的操盘方不属于三一重工内部的某一个部门,三一只是树根互联的投资方之一。

「三一重工可以说是我们的天使投资人,这是三一重工在智能制造领域的一种创新。」树根互联CEO贺东东解释,但工业互联网项目若放在三一重工的内部去做,会面临包括企业信息化投入资金、资金回报、人才引进方面等困难。

创业大潮中,互联网项目中的核心团队成员需要从外引进,吸引这些成员的方式主要是股权激励,但在三一重工企业现有的定位和体制下,部门主体无法赋予这一条件。其次,树根互联项目投资金额巨大,若只在上市公司内部建设,会带来一定的资金压力。

再次,大数据、云计算需要庞大的产品样本和数据量,如果只在一家企业内部去做的话,数据不够大、产品不够丰富、需求也不足,很难真正发挥大数据的效应。贺东东说,因此,三一重工没有选择闭门造车,而是将树根互联定位于一个公共、独立的第三方工业互联网平台。

体外孵化、独立发展的树根互联除了三一的注资之外,未来还将继续吸引外来资本。贺东东计划在未来几年内继续为树根互联融资二十亿元左右。

贺东东

作为三一重工物联网实践的负责人,贺东东以三一重工为案例来为你瞬间清晰企业物联网升级策略。

贺东东:

三一重工1989年成立至今,已经发展成为全球第五大工程机械制造商,我们就是通过业务流程变革优化企业的运行秩序,归纳下来就是打通了“二横一纵”三条线。

一横:跨企业端到端的横向集成

这一横是基于流程的业务变革。作为一个大型的制造企业,其实你从技术层面去解决问题是一个方向,但是首先整个公司的业务流程,你是不是市场导向的,是不是客户导向的,是不是一个端到端的业务逻辑。这个是我们这些年一直在打造和优化的一个方向,因为你如果没有业务流程的流程化,你是很难通过纯技术手段去实现智能制造的落地。

如果把三一重工的产业链铺开,每一个环节都在发生商业模式的变革。

打通客户关系

目前三一重工已经可以在一个平台上管理集团国内、国际的业务单元、营销、后市场服务,通过营销、服务和客户平台的对接,建立市场洞察体系。

同时,三一重工还建设了“侦察兵”机制。一方面,三一重工通过高管督导市场,比如,我在国内负责两个省的市场,我每个月专门设一个督办周,专门拜访客户,去听听客户抱怨。毕竟,营销口径汇报上来的数据都针对KPI做了一些修饰,客户抱怨则更真实。同时,三一重工也在国际市场选拔侦察兵,并建立完善的评估、考核机制,对侦察兵给予充分授权。

跨界保险行业

以前的设备保险是一年一年的卖,但我们现在可以根据设备运行数据判断运行状况,然后以全生命周期规划专业保险。在这个领域,我们是跨界竞争,而传统的机械设备保险行业正面临来自机械行业的挑战。

每个人都想面对最终客户,整个利益格局在慢慢改变,这是产业融合带来最大的变化。在传统商业模式中的利益格局十分清晰,零部件厂给主机厂供货,主机厂卖给代理商,代理商面向客户,然后是后市场提供服务,企业、渠道、服务与客户之间已经形成了清晰的生态链。但现在,游戏规则变了。各个环节都在变化,谁能绕过所有的渠道直接给客户提供方案,谁就能赢得创新。

今天的三一重工已经可以被银行、保险企业视为竞争者。

体制外创新

当然,三一不只是跨界者,还需要防御被跨界。2012年,三一重工开始建设电商平台,尝试在传统销售环节的代理商模式中引入互联网电商,2015年双十一期间,三一重工还推出优惠活动,电商上的数据表现很理想。

电商平台还改变了供应商管理环节,以前的招标师由商务部通过招投标方式进行,现在三一重工开始用找钢网等B2B平台寻找供应商。

此外,制造、研发环节也在改革,如何与制造伙伴更一体化互动,最好的办法是直接把客户需求和市场预测情况更早提供给制造伙伴。

2015年10月,三一集团和本土创业投资机构成立明照资本,该基金专注于工业4.0领域和物联网的创新投资,计划于三年内投资50个项目。此外,三一重工还成立了三一制造科技,在体制外尝试创新业务。未来的颠覆性创新都需要在体外成立一个机构,或者依靠创投孵化出来。

一横:企业内核心业务的横向集成

这一横是基于数据的智能互联,这方面无论是从工厂的仿真设计到我们研发设计的数字化仿真一直到我们后端的全生命周期,都在基于数据做一些工作。

研发互联网化

在这方面的典型案例是,在2008年的时候,三一重工推出一款大型臂架起重机。当时的现实情况是很难把一个笨重的机械一步到位的研制出来。介于此,三一重工应用模拟板块技术,把该板块做好以后,接着通过相关技术手段把模拟板块打制出来,并通过网络等技术把模拟板块经过一系列复杂的控制过程,用以完成了对生产产品的制造。现在,三一重工新产品开发,必须通过数字化的验证阶段之后才进行产品的试生产。这不仅节省时间,还节省大量资金。

三一重工通过对诸多全新产品的研发,并利用互联网的特性融合虚拟现实、仿真等技术,将分散的产品开发和分析过程集成在一起,使产品的设计者、制造者和使用者可以在产品开发的早期,即可直观形象地对虚拟产品原型进行制造和使用仿真、性能测试和设计优化。同时,通过反复对数字化模拟技术的利用及实践,三一重工对制造产品的部件验证精准度越来越高。目前,基于三维模拟的虚拟产品经过仿真模拟验证后,直接就可以去生产。

2010 年,随着新建厂房和自动化设备日益增多,三一重工开启“制造物联”的全面应用探索。在这一过程中,实现了特、一级设备100%入网监控,提升设备利用率30%以上。同时设计并实施重件确认、资产盘点、二维条码收发货等一系列制造物联项目的试点和推广。

随着三一重工海外收购路子的开展,及其海外基地全球机械行业协同研发平台的建立,互联网对于三一重工的重要性更是被提到一个相当高的地位。作为机械行业最大的一个协同研发平台,互联网使得三一重工的全球研发人员共享知识、统一知识,并通过视频、语音、数字化样机进行24小时研发。同时,三一重工的十几个产业园,都在一套服务器上进行工作,PDM的团队亦在这个研发平台上工作。其3000多种产品都在统一的研发平台进行管理,极大提高了产品的管理水平,研发的成功率也无疑很高。

制造互联网化

三一重工在制造领域利用信息网络化的特色,比较集中的表现在两个方面:

第一方面是生产人员的智能化,三一重工的员工都有智能手机,都有智能的移动应用。生产线上的工人质检报工都用PDA。办公室的人员都可以通过手机进行审批OA、查阅邮件等移动办公。

另一个方面是设备的智能化。生产线上的设备机床等大型设备,通过数字化接口进行集中管理,参数、控制、状态等通过系统管理起来,小的工具也通过智能化手段管理,比如制造机器人的焊接机都是通过信息化手段控制,超过阀值就会报警,还有在线安全监测也是设备智能化。

服务互联网化

在移动互联网逐渐渗透行业的大趋势下,三一重工的服务在整个工程机械行业中仍然具有很强的竞争优势。三一重工的第一步是先建立好服务中心和完善的服务体系,在此基础之上才开始销售产品。借助互联网的推动,其所倡导的服务是跨越时间、空间、专业、部门,内外互动式的全员大服务概念。

在利用移动互联网的同时,三一重工在行业内自主开发了卫星远程监控系统,通过GPS卫星定位,公司可以跟踪每一台产品的使用数据,一旦产品在使用过程中出现故障,可以迅速定位到它的准确位置,找到离它最近的服务车及所需零配件的最近仓库,由此在第一时间内为客户提供维护服务。

目前,三一重工的服务已经发展到了用移动设备对客户进行支持,其呼叫中心通过移动应用给客户派单。工程师用手机定位机器设备到现场去服务,可以从手机上接收订单,并查询要服务的客户对象的资料,也可以查询机型、配件等相关资料,工程师服务完后通过手机拍照可以报工、进行配件的报销等。这些手段极大缩短服务时间。

三一重工服务领域的特色还表现在其在物流上利用移动互联网的使用上。在实施过程中,通过建立一个智能化一体仓库,把物料放进去后,在系统里下单,它能够自动下架,并通过小车把物料自动输送到生产现场,整个过程都是自动的。生产过程中的一些物料都带有RFID自动可识别标签,可以直接检测状况,内部有些车辆、调试设备、进出园区都是自动识别的。

在产品上有30多种智能传感器,可以对产品进行远程监控和产品诊断,客户开通账号后进入系统后都可以查看到他的机器设备的状态,在什么地方,在做怎么操作,健康状态怎么样,油耗多少,运行轨迹怎么样,运行多长时间等,甚至可以在地图标出只能在哪个范围做什么。

一纵:从订单到制造的纵向集成

这一纵是基于用户的模式创新,一切都是围绕用户的价值提升去做。

智能产品

相信很多人都对智能产品有模糊的了解,把产品作为一个数据采集端,不断的采集用户的数据并上传到云端去,方便用户进行管理。对用户来说,这种贴心的服务显然让他们可以少花一些心思在数据记录和自我判断上。基于这样的思路,三一在产品上增加嵌入式的自主开发芯片,可以通过芯片传递机器信息,上传云端并且进行数据归纳和管理,让用户更加自主管理。

这一系列的装置,都是三一自主研发的,其中芯片叫 SYMC ,而产品中的部分传感器也是自制的,包括遥控装置,远程程序刷机,以及远程控制等,初步实现了机械行业智能产品的雏形。

当三一的各项产品可以在使用过程中自动记录并且让运行过程中的运营数据全部透明时,三一的后台人员可以在上面加载更多基于研发的测试或者更多其他的功能,这个时候,三一的产品才是真正的智能。

智能平台

在智能产品的基础上,三一进一步打造智能平台,这个智能平台也是三一自主开发并完善的一个完整的平台,包括基于这些设备的运行参数,在研发的验证、智能调度、智能服务包括智能管理等等做了很多工作。

而在这一方面,三一也颇有成就,亚洲最大的智能化制造车间——位于长沙产业园的18号厂房就是三一的数字化工厂。目前,数字化工厂技术已在三一十多个业务单位得到应用,助推了公司生产模式的变革,三一的数字工厂也因此获得“智慧工厂”的美誉。

在实现高度柔性生产的问题上,三一是一个高度的离散型制造,很多情况下,一个品种可能一年只有几十台的销量。因此,在二十二个工位的流水线上,三一可能要生产一百五十个左右的型号的产品,所以要高度柔性化,完全基于订单,通过 ERP 到 MES 系统。三一的 MES 是自己开发的,来适应三一智能平台的柔性化数字化的制造。

智能服务

智能产品会不断地采集用户的数据和状态,并上传到云端,这时就有了新的服务需求的诞生,我们可以称之为智能服务平台。

基于生产线上,一直到生产以后的全生命周期管理,都实现了平台化的管理,客户可以完全查到基于它出厂时的产品序列号的零部件和关键零部件的编号,全部可以追索到零部件级的服务。

另外,三一的设备无忧运行这一功能在中国做了非常多的试验,而且是非常深度的应用。这八年,三一累计下来有20万台设备已经联网,大概监控了五千多个参数,而且这个参数是在后台通过动态管理的。如果研发需要去验证的话,还可以通过在设备当中装相应的传感器,通过采集实际运行的数据来优化智能服务平台的设计和管理。

从服务模式上来说,三一的服务品牌在业内一直倍受推崇,可以说,这套物联网的形式起到了大的作用。而从产业链方面来说,由于三一前端整个设备的实时运行情况都可以采集,所以对整个产业链从销售预测到供应商的协同,都可以通过产业链来实施。更为深层次的,从宏观经济上来看,这一智能服务平台可以实时监控宏观经济的运行,并且进行反映。

再回头看二横一纵

制造业企业信息化最大的挑战就是选择。美国的工业互联网,德国的工业4.0,或者说中国制造2025,大家描述这个美好的前景的时候各个方向都有,问题是你选哪一个?你怎么去选,是前端客户的整体解决方案,还是后端的产业链,还是你走纵向的,把智能制造的程度提升,或者说你把你的大数据分析,能够跟客户的把握做到一起,这是我们每个工作的问题,这是我们此时此刻每天都在碰到的问题。

从企业间横线,即价值网络的横向集成来看,三一重工的客户从买产品到买服务,从买矿山的设备到根据个性化需求提出购买智慧矿山整体解决方案,这是往前走了一步,但智慧矿山解决方案可能远远不够解决客户需求。

一个煤矿只是发电产业链里面的一个环节,它是否可以再往前延伸到一个发电厂对于煤炭的需求?如果再加上物流,当需要预测这个智慧矿山的产能时,显然精准度会更差一些。而再往前延伸到电量的消费,从整个社会的电量消耗,预测一个火电厂的发电量,顺着产业链下来,回到智慧矿山,到我们这个矿上的需求。沿这个方向去思考,便会发现很多理论上来讲都行得通的一些机会,而且这些机会恰恰是跨界的,这是基于互联网模式下的三一模式。

另外一条横线,从全价值链的端到端集成方面而言,建立模型对管理日益复杂的技术系统起着关键作用。从产品研发到采购制造、销售与服务,应装备恰当的IT系统,为整个价值链提供端到端的支撑。这个产业链上面,横向的来自于互联网的颠覆性的三一模式已经开始了,如在钢材采购方面,颠覆性的互联网模式已经出现了,在找钢网上便可以用一种更智能的方式去找钢铁,这就是对现有产业链颠覆性。

从企业间竖线,即网络化制造与纵向集成来看,要打通智能的加工设备,能够响应客户个性化的订单。我们需要考虑花多少钱,花多少年的时间,要有多少的人力物力投入,才能够做到3.0时代的一个信息化的管理,一个自动化的生产,等等。

再加上工业4.0还会提到3D打印,提到工业机器人,这也是很大的投资。所以即使作为一个微观的企业,在工业4.0或者说工业互联网各个潜在的方向,都有一些美好的前景,但是有一条硬约束,企业资源是有限的。企业要平衡到底准备拿十个亿还是100亿,还是1000亿,在哪些方面投,有多少人才投,有多少精力能够盯住一些重点的方向。

  

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