工業4.0:一場造船業和航運業的工業智慧化革命
- 發佈時間:2014-10-20 01:30:30 來源:科技日報 責任編輯:孫業文
工業4.0是繼蒸汽機應用、規模化生産和電子資訊技術等三次工業革命後的第四次工業革命,其特徵是以大數據為基礎、以預測技術為核心的智慧製造和智慧使用,目的是大幅度提高産品生産、運作的品質和效率,推動實現傳統製造工業的服務化轉型。向第三産業發展,更多地向船東提供服務,形成有高附加值的産業聯盟,在全壽命週期中形成我國船舶工業的産業鏈,這是整個船舶工業4.0的核心。
資訊大潮中,一場工業智慧化革命正在醞釀。在世界製造業最發達的德國,已悄然掀起了一場工業4.0浪潮。這是繼蒸汽機應用、規模化生産和電子資訊技術等三次工業革命後的第四次工業革命,其特徵是以大數據為基礎、以預測技術為核心的智慧製造和智慧使用,目的是大幅度提高産品生産、運作的品質和效率,推動實現傳統製造工業的服務化轉型。
工業4.0為製造業帶來了重大的發展機遇,特別為轉型期的船舶製造和航運領域的發展帶來了重大契機。
10月10日,首屆以大數據和智慧船舶發展為主題的發展高峰論壇在京舉行,來自政府機關、航運企業、研究院所的專家從不同角度闡述了在機械化與資訊化深度融合背景下,運用新技術、新觀念、新模式,促進行業轉型發展的獨到見解。
船舶行業呼喚工業4.0
“前些年船業非常火爆,無論是船廠還是設計公司,創造了很多價值,包括品質非常粗劣的産品,這些産品在後面使用過程中會出現一些問題,而船廠將船交付後,買賣關係就結束了,系統、設備、包括船的運營將是一個新的買賣關係。”中國船舶工業系統工程研究院院長、中船電子科技有限公司總經理、中國船舶工業集團(以下簡稱中船集團)海洋裝備資訊智慧管理與應用技術創新中心主任張宏軍的發言是從船舶行業所處的困境談起的,“這樣一種關係不符合我們大數據時代下的要求。”
這幾年,以船舶製造業和船舶航運業為代表的傳統行業處於一種困境,需求低迷,如何在這種情況下走出困境,如何創造新的需求,這是船舶行業共同思考的問題。在國家産業結構調整過程中,過去一直調整産業結構的供應化,船舶行業不景氣了少造船,但是這些産能過剩並沒有真正消化掉。面對“製造與運營智慧化”的轉型發展需求與挑戰,中船集團副總經理南大慶則認為,以智慧化為核心的裝備製造業變革正牽引著傳統工業發展革命性的演變,正推動著全球新一輪科技創新高峰的形成,這是在較短時間內,戰勝挑戰,並趕上世界先進水準的一次千載難逢的機會。
作為航運公司代表,中國遠洋運輸(集團)公司戰略發展部經理高勇軍坦言,航運公司對資訊化並不陌生,但可能覺得大數據離得很遠。公司現有四百多條船,分到各家公司,一家可能有一百條船左右,但被問到需要大數據嗎,大部分人會搖頭:能給我創造利潤嗎,能夠替代傳統經驗管理嗎,投入能夠帶來多大的利潤回報?
但他判斷,大數據已經向航運公司走來。
在演講中,他講述了一個一直讓自己頭疼的問題:從沿海到內地集裝箱調運時,有時候有貨進沒貨出,沒有貨出的時候只能調空箱。對於航運來講,船舶航行資訊,運營模式,調度資訊,港口,貨物堆場,水文氣象等這些資訊很分散,量也很大,因此要採用大數據,建立一個大數據池,對數據進行提煉形成新的價值。
現實狀況是,當今工業迅速發展過程中産生了大量數據,但數據紛紜複雜,造成了工作生産中的一些矛盾。
張宏軍分析,最突出矛盾是市場定制化需求越來越高,同時在整個生産過程中,投入市場的工業設備越來越複雜,製造、使用、管理流程越來越複雜,但市場的效益需求又要求所有的流程管理必須更加精細化,這個矛盾在船舶領域的研製企業中體現特別明顯。
“傳統製造業已經無法解決這些問題和矛盾。”張宏軍認為,智慧工業4.0是解決這個問題的有效途徑。
對於工業4.0,網路上有很多描述和解釋,張宏軍提煉,其實質主要有這麼幾個方面,第一是以網路為寄託,以數據為基礎。第二是以分析與挖掘等網路實體融合系統CPS(網路—實體融合系統)技術為核心,通過更敏捷、更高效的分析、關聯、評估、預測、優化決策等能力的實現,面向各類用戶提供滿足需求的資訊服務支援與活動指導,達到裝備與資訊的智慧化耦合,“它的實質就是裝備與資訊的智慧化耦合,資訊化與機械化更深度的融合。”
“如何以市場為導向,讓未來的船舶向定制化、規模化、管理精細化、最小代價獲取最大利益方向發展,這是我們最大的願望。”張宏軍呼籲,船舶行業應該率先嘗試工業4.0。他認為,向第三産業發展,更多是向船東提供服務,形成有高附加值的産業聯盟,在全壽命週期中形成我國船舶工業的産業鏈,這是整個船舶工業4.0的核心。
戰略聯盟關係産生新價值
“傳統數據分析基本上是依據單一數據源處理單一問題,現在大家更關注的是動態過程,關注多元化數據和多維度的關聯,多問題,多環節,乃至全産業鏈的問題。”張宏軍認為,這會使得在整個船舶工業裏,把市場的需求和運營企業的需求、製造企業的需求、設計工作形成一個協作總體,在這種協同化過程中,可以給不同企業帶來一些新的價值。
美國國家科學基金會智慧維護中心主任、中船集團海洋裝備資訊智慧化管理與應用技術創新中心首席科學家李傑教授在發言中,用蛋黃蛋白的形象比喻來試圖説明製造業和相關衍生服務業的關係,如果説發動機是蛋黃的話,其他周邊的服務就是蛋白。只做發動機,只賺一個蛋黃的錢,而延伸出去的服務,包括維修資訊、航管資訊等服務附加上去,在方便用戶的同時就可以賺到更多的蛋白的錢。這種基於數據分析的延伸性服務,其實正是當前工業發展的大趨勢。
李傑團隊正與中船集團合作,進行産業轉型的一些嘗試,被稱為5S工程。即以大數據為基礎,面向“Sea-海洋,Ship-船舶,System-系統,Smart-智慧,Service-服務”的船舶運營智慧服務體系。告訴船怎麼走最省油,怎麼可以獲知運作之外的物流與安全資訊服務等。“大數據本身不重要,資訊量和創造價值的過程才是真正重要的。大數據只是一個現象,只有真正分析利用了,才會有價值。”
“當我們以顧客價值創造為主時,看到的空間遠遠不是一個發動機和一個船舶設計,而是真正的蛋黃和蛋白的結合。這兩個結合會帶動未來整個船舶企業的革命,這個革命也帶動了整個物流革命,也帶動了未來海洋資訊的革命。”李傑説。
張宏軍認為,協同化産生的新價值首先體現為市場反應能力可以大大增強,以航運企業為例,可以匹配出最合適的船舶,以及最合適的航路。製造企業可以依據市場的敏捷反應,改進船舶設計,設計出更好滿足市場的船舶。
此外,這對降低運營成本有很大好處。
“我們沒有全球服務網路,就走不出國門,如果在全球布很多服務網路,成本又很高,但是在資訊時代,船上系統實現自動化互聯後,可以最大程度降低風險。”張宏軍舉例説,我國某些船舶遠洋航行,大概有80%的配件原封未動的帶回來,因為不知道哪些配件會用到,因此産生了大量資金積壓,如果能實時掌握備件使用情況,實現岸基遠端控制,成本降低不言而喻,而且船舶到國外,如果對故障系統進行維修,需要高精尖的維修人員,這些人員成本也很高,但是如果船基岸基一體化,利用大數據開展遠端服務,可以節約人力成本。
市場的反應能力和經營運營成本的降低,自然會帶來經營效率的提高,張宏軍同時表示,船舶行業內的製造、運營企業擁有的都是重資産設備,大家非常關心設備安全。如果船接近零故障,資産的安全性也會得到保證。
更重要的是,它可以實現定制化與規模化的結合,個性化與普適化的結合,微觀與宏觀的結合,當前與未來的結合。
“在由自動化向智慧化提升過程中,新的價值就出來了,這樣一種價值頂端,無論是對船舶服務,船舶配套,以及船舶行業下游企業都是一種帶動。”張宏軍評價,這樣船舶行業轉型中,是在調整産業結構的同時,真正花了精力産品需求方,創造新的需求。
分階段、分步驟、逐步實施
“船舶工業4.0不是數據的堆積和處理,也不是傳統思維的固步自封,更不是買賣獨立的固有盈利模式,而是新的工業變革,這需要我們有新觀念,新模式,新價值的創造。”張宏軍認為,船舶工業4.0的核心技術是網路和實體融合,是岸海一體智慧資訊服務體系,它需要建立起更全面的生産關係,這種生産關係從船舶設計一直到退役;此外,需要更廣泛的數據關聯,有更多價值評估預測為用戶提供服務,這需要更專業與先進的技術。
為了給智慧船舶工業4.0發展提供更多技術支撐,今年年初,中船集團依託中國船舶工業系統工程研究院成立了海洋裝備資訊智慧管理與應用技術創新中心,通過與美國國家科學基金會智慧維護中心合作,與勞氏船級社合作,與集團內優勢設計院所、造船企業合作,充分發揮製造業、航運業,科研所、船級社等協同創新優勢。
在當天論壇上,海洋裝備資訊智慧管理與應用技術創新中心聘請船舶領域和智慧技術領域的專家成立專家委員會,打造國際一流産學研團隊,形成核心技術和核心能力,以智慧技術的應用促進船舶行業産業轉型升級。張宏軍形容,這是創新中心第一支最重要的力量。
他同時希望,能夠把傳統買賣關係變成共同的戰略同盟關係,由設備買賣變成能力購買,由設備供應變成能力供應。
談到具體建設過程,他認為要分階段、分步驟,逐步實施,第一步要先船後岸。這是因為現在國家高端船舶、一些高端系統更多國外採購,很多船都是國外的船東,在接受資訊化方面相對更快一些,而且現在有些系統在國外的船東上有了廣泛的應用。第二就是先智慧系統後智慧船舶。在民用船舶高度自動化的今天,並不需要大拆大建,只要充分利用現有資訊條件與增加少量相應硬體,建立具備船舶感知、分析、評估、預測、決策、控制、管理、遠端支援等能力的人工智慧體系,完成智慧系統的應用,進而在船舶智慧系統的應用與完善之中逐步整合,最終形成能夠自感知、自評估、自預測、自組織、自重構一體的智慧船舶。第三就是以智慧服務中心建設帶動全産業鏈智慧體系,這裡面涉及到船舶的設計、生産、製造、使用、維護、售後、物流各個環節,目前已經開始啟動這項工作。在船舶航海保障服務中心建設上,依託中船航海公司,計劃在明年上半年對航海領域建立一個運營平臺。主機保障方面,希望在海外的服務網路和中國船舶工業系統工程研究院的資訊服務網路建成一個整體,實現主機保障數據中心的建設。此外還有總裝建造資訊服務中心、船東運營資訊服務中心建設等。
“如果你看不見,瞧不起,看不懂,最後的結果就是來不及,活不了。”高勇軍在發言中引用的這段話引起了與會者的共鳴:大數據時代是令強者興奮的時代,是令弱者恐懼的時代,滾洪流東去,誰主沉浮。