懂行人在线：未来工厂的九项能力

原创
作者：赵立京 2020-07-15 15:06:01

云计算 在中国“新基建”的大背景下，制造企业由“制造”向“智造”转型的需求将更加迫切，华为将一如既往的聚焦云、AI、5G等先进ICT技术，构建工业互联网平台，并联合行业领先的生态合作伙伴，为未来工厂赋予更多的超能力，助力数字中国建设，共建万物互联的智能世界!

【51CTO.com原创稿件】伴随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术在制造行业中得到越来越广泛和深入的应用，智能化的未来工厂已经成为了众多制造工厂转型升级的目标。
想象一下：在工厂中机器人操作设备，执行各种任务，设备之间高度互联，协同工作。发生异常的时候，设备自动呼叫生产人员，并能自动预测下一次的可能故障……人类和机器在工厂中并肩作业，这种看似不可思议的未来场景已经在世界各地的工厂中悄然发生了。

作为拥有30多年的工业制造经验的企业，华为走在智能制造转型的前列。基于华为云的工业互联网平台FusionPlant，联合生态合作伙伴创新工业互联网产业云模式，打造高度智能的未来工厂，东莞松山湖工厂就是其中的典范。那么，松山湖工厂有哪些超能力？让高度智能化的未来工厂成为现实，又需要哪些核心能力呢？

在华为近期推出的政企专家首个对外交流的线上平台《懂行人在线》栏目中，华为中国政企智能制造业务部资深专家邝继双（炳哥），带来了《未来工厂新特征》的分享，揭秘未来工厂背后的故事。据邝博士介绍，企业建设数字工厂或智能工厂，需要打造九项核心能力。分别是：设备自治、设备协同、全流程贯通、多层级联动、多业务协同、决策自动化、人机泛在交互、空间神游与时间穿越。

一、设备自治能力（OT侧）

设备自治能力就是设备能够进行自我管理。以往的老旧设备不具备通讯接口，无法自动检测，报警故障。在未来工厂中，通过给设备加装传感器、数据采集接口、监控分析预测等软硬件工具，进行感知信息的收集和状态的分析，让设备可以自己管理自己。同时，设备还可以给生产人员发消息，提醒相关操作，如加润滑油，换轴承之类。实现设备自治的能力，相当于给设备赋予了智慧。

二、设备协同能力（OT侧）

设备协同能力是指设备间自主交互，工作协同，过站互检防错，误差自动修正。

邝博士在分享中列举了生产设备与检测设备协同的场景。当生产设备加工出现偏差时，质量检测设备会自动识别误差，并判断出如何调整工艺参数来消除误差，并把这些信息转换成生产设备的控制指令，从而达到实时反馈消除误差的目的。

另一个场景是在搬运大的工件时，往往需要重载AGV。重载AGV的成本非常贵，而且利用率不是很高。此时可以利用设备协同能力，让若干小的AGV共同协作搬运，来提升资产的利用率，并降低成本。

三、全流程贯通（IT侧）

全流程贯通是指订单排产以后，生产前的预防和预测，生产中的过程监控与异常快速处理、生产后的全流程优化分析和工艺改进。

生产通过订单排产结果来驱动，排产后就可以确定产品的生产位置、所需物料、工艺方案、质量检测方式等。

生产准备就绪之后，就可以进行实际的开工生产，包括对生产进度进行实时监控，确认生产是否可以按时完工；生产过程中发生异常时要快速诊断分析，快速定位消除异常。

生产结束后，则需要进行全流程分析和优化，如分析生产工艺参数对质量的影响，为工艺过程的改进提供有针对性的指导意见。

四、多层级的联动（IT侧）

在使用传统的IT系统过程中，当在生产监控界面发现异常报警时，往往需要打开其他的业务系统去查看数据，分析原因；诊断后再打开另一个业务系统，下达作业处理工单，然后下发到现场去执行。在这个过程中，会调用不同的系统，不同的菜单，不同的功能界面，才能完成这一项工作的完整闭环。在未来工厂中，监控中心会有展示所有领域关键生产运营指标的电子看板，当某个监控指标出现异常波动时，可以直接点击钻取，出现数据分析和诊断的界面，诊断结果产生后，又可以直接关联调用执行操作的界面。此时，整体监控、分析诊断与操作执行各层级是上下联动的。

华为松山湖工厂全球制造运营与指挥中心的监控电视墙

五、多业务领域协同

要实现生产过程的平稳高效，依靠单一部门是不可能完成的，需要利用数字工具，来支持人（制造产品的人员）、机（制造产品所用的设备）、料（制造产品所使用的原材料）、法（制造产品所使用的方法）、环（产品制造过程中所处的环境）、安全、检测等多领域协同。

六、决策自动化
决策自动化指数据收集、信息获取、知识发现、决策执行的全过程自动化处理。

在松山湖工厂，保存了大量历史记录的问题单，每张问题单的内容包括：问题现象描述、问题原因分析、问题处理措施、处理的效果反馈。利用这些问题单通过自然语言处理、知识图谱关联分析、问答机器人与机器学习等技术手段，把问题现象和后续的分析诊断等过程做关联，实现了生产问题的自动诊断。这样对现场员工的经验要求就大大降低了。这项功能在华为松山湖工厂已经全面推广。除了生产问题自动诊断以外，决策自动化技术的应用场景还有AI质检、高效排产、AGV自动路线优化等等。

邝博士指出，虽然新的技术和手段可以节省一部分人力和脑力，但是对于整个制造流程或产业链来说，人的因素不可或缺。一些艺术性的、需要管理智慧的工作还是需要人来完成。重复性或者依靠经验积累，能够提取标准模式的工作场景，如决策方面的自动化，可以用人工智能去替代。所以，无人化只能在某些特定的局部场景实现。

七、泛在交互

泛在交互指人与系统的对话式语音交互或动作交互，根据上下文场景动态组织反馈信息。随着自然语言处理、对话机器人、复杂的搜索或者图的检索技术越来越成熟，用语言控制系统成为了现实，这样工作效率和用户体验都能够得到大幅度提升。

八、空间神游

空间神游是指通过CPS、工业互联网、数字孪生等技术跨越地域的限制，实现远程监控与操作。

当企业发展到一定规模，会出现多工厂、全球化部署的模式。由于地域跨度比较大，完全依赖人工到现场作业会导致效率低下。而在数字化系统中，就可以了解到远程工厂的生产情况并操作处理。空间神游能力突破了空间限制，实现了运筹帷幄。

九、时间穿越

时间穿越是指将工厂全息数字化，并利用模拟仿真技术，实现用较小的成本，较高的效率，进行历史事件回放与未来趋势推演。

时间穿越包括两个方面：一是回溯。出现故障时，可以利用采集的准全量数据重建场景，，分析问题出在哪里，以及出现问题的原因。二是预测，指在虚拟环境中建立虚拟工厂，在系统里实现虚拟的生产制造过程，提前识别隐患并观察效果，降低新产品试制或工艺改进的成本。

设备自治能力的成功实践

据邝博士介绍，在上述九大能力中的细分场景中，华为有很多项目在推进，有些比较成熟，有些还在探索阶段。如设备自治中的设备智能维护就已经在应用了。以往设备的被动响应维修和计划性的维修，有很多不科学、不合理的地方，有些设备的保养周期设置的过短，零部件会在健康度还比较完好的情况下进行保养，造成了不必要的浪费。

设备从正常运转到出现故障，不是一个快速失效的过程，在前期会有一些特征可以识别出来，比如振动的幅度或者频率出现异常。给设备加装传感器，对温度、噪音等指标进行监控，就能捕捉到这些信号，设备端监测系统就可以分析出现异常的位置和原因，预测设备使用寿命，并通过类似WeLink的数字化办公协作平台，自动呼叫设备维修工程师，告知其异常的发生。甚至告知备用的零部件放在哪里，用什么样的工具去维修。维修之后，还可以预测下次发生故障的时间。在华为松山湖工厂还有很多类似的应用场景。

在中国“新基建”的大背景下，制造企业由“制造”向“智造”转型的需求将更加迫切，华为将一如既往的聚焦云、AI、5G等先进ICT技术，构建工业互联网平台，并联合行业领先的生态合作伙伴，为未来工厂赋予更多的超能力，助力数字中国建设，共建万物互联的智能世界!

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