羅克韋爾自動化：智能運維助推OEM行業顛覆式創新
http://www.gjzbw99.com 2022-08-19 10:12 來源：羅克韋爾
李棟
專訪羅克韋爾自動化（中國）有限公司
OEM事業部總經理
在全球產業鏈同質化競爭日益加劇的當下，將產能提升30%，人力資源節省90%，大幅縮減產品上市時間和能耗，對于機器設備制造商來說意味著什么？這是入選“福布斯中國2021年度中國十大工業數字化轉型企業”的真實案例。
一家深耕OEM市場20多年的冰淇淋機械設備龍頭企業，通過實施全生命周期的智能運維和數字化轉型，成功實現了從OEM（原始設備生產商）向ODM（原始設計制造商），從生產端向服務端轉型的蛻變。而這并不是個例，越來越多的OEM制造商意識到，數字化轉型已迫在眉睫。
“從制造向制造加服務轉型已是大勢所趨，”羅克韋爾自動化（中國）有限公司OEM事業部總經理李棟表示，“這也是中國OEM企業走向國際市場，參與全球競爭，邁向高質量、可持續發展的一個重要方向。”
那么OEM企業如何才能突破重圍，從傳統的低價值領域，快速地轉向高附加值的藍海市場？答案就在制造業微笑曲線的兩端。依托在工業自動化、信息化和數字化轉型領域的百年積淀，羅克韋爾自動化如何幫助OEM客戶應對數字化轉型的挑戰，在開源、節流和顛覆三個維度為OEM行業賦能？
數字賦能：加快機器設計和開發效率
新冠疫情帶來的產線停擺和愈加激烈的全球競爭，讓國內外客戶對OEM的交貨期和產品多樣化要求越來越高。面對稍縱即逝的市場機遇，OEM企業迫切希望提高其設計和開發的效率，最大限度地加快產品的上市速度，同時降低成本和調試風險。針對這一需求，羅克韋爾自動化為OEM客戶提供了一款基于數字孿生技術的解決方案——Emulate3D。
這款羅克韋爾自動化于2019年重磅收購的軟件，通過引入先進的數字孿生和3D仿真技術，使原本功能強大的FactoryTalk DesignSuite工廠自動化系統設計軟件如虎添翼，為機器的設計、測試和實施提供了一種更快速、易于實施的新方法。
Emulate3D動態數字孿生軟件的優勢在于，“它可以很方便地將客戶的3D圖紙一鍵導入到虛擬仿真的環境當中，從而快速實現一個設備的虛擬測試以及驗證。”李棟介紹說，通過在實際生產之前對機器和系統設計進行虛擬調試和優化，可以實現比物理原型更快速地進行更改，幫助OEM廠商大幅提升產品的上市速度。
以數字化的方式實現機器的設計開發為OEM制造商帶來了兩個顯而易見的好處，首先協同設計提升了開發效率。“傳統的機器設計方式中，來自機械、電氣和設計等相關領域的人員是在孤立地、或者說獨立地設計，并沒有一個融合的環境，而現在我們為他們提供了一個數字化的協同平臺。”李棟說道，“這種協同設計開發模式可以大大降低機器設計的風險，提高對客戶需求的認知，幫助OEM制造商更輕松應對設計挑戰。”
同時，虛擬樣機和測試也縮短了開發周期。因為很多OEM廠商是在面對客戶提出的具體需求時，需要把樣機先開發出來，一般制作一個樣機至少要3-6個月，有些復雜的機型可能要1年的時間。在目前全球緊張的供應鏈挑戰下，最終用戶很難接受如此長的周期。通過虛擬樣機，OEM廠商可以第一時間把多種設計直觀展示給用戶，并在虛擬仿真的環境當中，快速實現設備的虛擬測試以及驗證。當真實的系統在現場組裝并連接到控制系統時，用戶不用擔心會任何邏輯操作問題，因為這些問題在項目的虛擬調試階段就已經發現并解決了。
顛覆式創新：從制造向制造加服務轉型
中國制造要想實現從制造大國向制造強國的跨越，除了在設計端加大研發投入，還必然要打通制造業微笑曲線的另一個端——服務維度。結構優化，推動生產型制造向服務型制造轉變，這也是《中國制造2025》行動綱領提出的一個非常明晰的方向。一些領先的跨國企業已經呈現出制造業高度服務化的趨勢，服務業務占企業總收入的比例甚至超過60%。
這一趨勢在高度重視客戶反饋的OEM行業也尤為突出。“設備的故障診斷、預測與維護，正在成為智能制造領域的另一個爆發點。”李棟指出。關鍵資產一旦發生故障，其后果往往不可估量，因此越來越多的機器制造商希望通過提供遠程訪問、預測性維護和設備故障診斷服務來幫助用戶防患未然，在最小化機器停車時間的同時，提高OEE（Overall Equipment Effectiveness，設備綜合效率）和操作人員的安全性。
疫情的沖擊加速了制造企業對遠程診斷和維護服務的部署，為了盡量減少非必要的現場服務，并加快故障響應速度，羅克韋爾自動化為OEM用戶提供了可擴展的、安全的遠程訪問解決方案。通過 FactoryTalk Remote Access 軟件，用戶可以隨時隨地提供安裝支持、編程升級、中斷修復應用程序、遠程服務和診斷。
據李棟介紹，使用基于云端的FactoryTalk遠程訪問軟件，OEM廠商可以輕松管理、配置和啟動與客戶設備的安全連接。配套的遠程訪問路由器Stratix 4300，可以安裝用戶側的指定位置，以便于設備的遠程訪問。對于用戶關心的安全性問題，該解決方案具有多重身份驗證和加密器，確保用戶可以從任何地方啟用和維護安全、穩定的遠程連接。
與傳統的“搶救式維修”不同的是，智能化的運維服務是包括從數據采集開始，到狀態監測、數據分析、故障診斷，再到預測性維護和最終決策的一整套解決方案。“預測性維護并不只是一個技術問題，真正的挑戰是流程、決策和商務模式。”李棟坦言，“好的商務模式，可以幫助整個產業鏈條上所有參與的企業都受益。”
例如，羅克韋爾自動化為全球領先的工程技術公司美卓提供的預測性維護解決方案，通過內置于美卓礦機中的上百個傳感器，評估過程性能并預測部件磨損和故障，并借助FactoryTalk Cloud平臺和先進的機器學習算法分析這些數據，使得采礦企業能夠從其運營中獲得可觀的業務價值，美卓也通過該高附加值服務開創了新的商務盈利模式。
一個好的預測性維護解決方案所帶來的增值服務，應該能夠切實地讓OEM廠商和最終用戶受益。李棟認為，真正要幫助OEM企業是一定要從它的價值和痛點去解決實際的問題，然后在其可以承受的成本之下去做相應的規劃，這樣才能更好地實施和推廣，為企業帶來真正的價值。要在實施成本、難度和周期方面找到一個最佳的平衡點，這也是羅克韋爾自動化為OEM客戶定制解決方案時的一個重要考量。
數字化轉型不是一蹴而就的，尤其是對于成本和專業人才方面有一定限制的OEM企業，可以先從小處著手，采用更靈活的邊緣智能解決方案，這樣有助于更快速地解決問題。羅克韋爾自動化自主研發的CompactLogix 5480邊緣計算控制器，正是為了滿足這樣的需求應運而生。
CompactLogix 5480支持Windows 10 IoT Enterprise操作系統中安裝FactoryTalk Analytics Edge軟件，由于和CPU通過背板通訊，可實現快速實時穩定可靠的數據采集，OEM和最終用戶可以直接從機器采集數據，并存貯在本地數據庫中，實現本地部署的同時進行本地數據分析，也可以采用云平臺部署從而讓部署更加靈活。
以一個醫藥化工行業危廢焚燒配套控制系統中的應用為例，原系統采用“智能儀表 + PLC系統 + 上位控制”的模式，日處理量在5噸以內。隨著危廢焚燒排放標準提高，日處理能力要求提高到10～20噸，原有智能儀表功能無法滿足要求。采用CompactLogix5480控制器后，客戶自行研發出的模型軟件可直接安裝在Windows 10 IoT 操作系統中，不僅大幅提升了處理能力，PLC和上位操作系統的完美結合還解決了控制器和上位機通訊的高速可靠的實時性。
在2021年5月份， CompactLogix 5480邊緣計算控制器系列產品還通過了中國信息通信研究院“邊緣計算標準件計劃”產品測評。“單純功能性的產品很多企業都可以提供，但它最終是否能與IT/OT層以及整個系統架構集成和兼容，可能才是比較關鍵的那一環。”李棟說道，要讓數字化工具發揮它應有的價值。顯然，在IT/OT融合方面深耕百年的羅克韋爾自動化更了解OEM行業的痛點所在。
頂層設計：將智能運維貫穿全生命周期
對于與全球上下游產業鏈緊密相連的OEM行業來說，數字化轉型顯然不再是一個選擇題，而是一門必修課。麥肯錫咨詢公司對全球800多家傳統企業開展的調研結果顯示，盡管有近 600 家企業啟動了數字化，但其中的71%仍然停留在試點階段，85%的企業停留時間超過一年以上，遲遲不能實現規模化推廣。
要想擺脫“試點陷阱”，少走彎路，制造企業應當從何處著手實施數字化轉型呢？“數字化轉型其實需要一個頂層設計，這可能是一些企業實施的時候容易忽略的一個問題。”李棟建議，先綜合考量企業的核心競爭力，包括產品設計能力、服務能力和渠道終端覆蓋能力等，以及企業發展愿景和未來的產業互聯生態發展趨勢，再去制定相應的數字化轉型策略，就會讓數字化轉型更容易落地。從“大處著眼，小處著手，由點到面，分步實施，重點突破，持續改進”，這也更符合中國制造業發展的實際情況。
為了幫助OEM企業更好地應對實施數字化轉型過程中面臨的挑戰，羅克韋爾自動化推出了由工業物聯網、大數據、人工智能、AR/VR、數字孿生等創新技術支撐的智能運維Rockii解決方案，全面覆蓋云服務的SaaS、PaaS、IaaS三層架構，同時具備了開放兼容、持續拓展和自主可控的特性。
基于對OEM行業需求的深入了解，智能運維Rockii解決方案一經推出就得到了客戶的廣泛認可。例如在文章開篇中提到的冰淇淋設備制造商南京浦園，其生產制造的冰淇淋冷飲設備占據國內60%~70%的市場份額。公司每年新建眾多冰淇淋生產線，對整線控制和智能運維的需求迫切。通過羅克韋爾自動化前期的智能制造咨詢與頂層設計，為其量身定制了一套智能運維Rockii解決方案，實現了從智能機器到智能產線再到智能工廠的全面轉型。
通過智能產線的搭建，將機器層IaaS數據打通，可實現數據貫通和采集；通過整線集成，實現產線聯動，在PaaS層實現集中控制和報表顯示；并對SaaS層搭建遠程訪問，實現設備的OEE統計分析、報警故障統計分析、能耗統計分析等。智能運維Rockii解決方案助力南京浦園實現了從研發制造、運營服務到商業模式全方位的數字化轉型與創新。
正所謂工欲善其事必先利其器，通過前期的頂層設計，羅克韋爾自動化幫助OEM企業從預期收益、成本下降、資金投入、時間跨度和實施難度等多個維度，去梳理和考量具體的數字化實施路徑。同時，“我們不僅洞察到了國內外在數字化轉型和智能制造方面的共性需求，也敏銳地覺察到中國制造企業對可持續發展的新需求。”李棟談到。
為助力中國制造業加速能源效率的提升，早日實現雙碳目標，羅克韋爾自動化推出了升級版的能源管理解決方案，希望可以更有效地幫助企業利用數字化手段進行碳追蹤和能源管理。同時與TÜV萊茵在碳排放和能源管理領域開展深入合作，打造包含碳排放數據采集的能源管理咨詢服務，幫助工廠進一步優化能源管理，實現節能減碳目標。
這也是羅克韋爾自動化一直以來倡導的，將安全(Safety)、節能(Energy)、環保(Environmental)、高效(Efficiency)的可持續發展SEEE價值，全面貫徹于智能制造和數字化轉型過程中。“這是真正符合中國制造業發展的本質需求。”李棟篤定地說道，“我們不光要考慮一個應用，還要考慮整個生態，通過一個健康發展的生態，推動中國制造業的可持續發展。”
繼推出連接供應端和需求端的智能運維Rockii解決方案后，羅克韋爾自動化攜手先鋒合作伙伴聯合發起成立了開放型非營利組織——智能運維Rockii聯盟。智能運維Rockii聯盟將攜手產業鏈上下游企業集智匯策，通過跨界創新塑造價值，助力制造企業實現高質量可持續發展的目標。
根據最新發布的《2021年度可持續發展報告》，羅克韋爾自動化將力爭在2030年實現碳中和目標，并已為旗下20 家大型制造工廠通過了 ISO 14001 和 ISO 45001 環境管理和安全標準認證。作為全球領先的綠色低碳新賽道標桿企業之一，羅克韋爾自動化碳中和解決方案可覆蓋中國90%的高碳排放行業。我們有理由相信以“引領未來無限可能”為愿景的羅克韋爾自動化，未來也將引領中國OEM行業開啟可持續發展的新篇章。
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