2021.02.08

张顺茂:华为打造工业互联网“黑土地”,赋能千行百业数字化转型、智能化升级丨工业互联网“咖”解

作者:张顺茂

华为技术有限公司高级副总裁、工业互联网产业联盟副理事长


2020年是不平常的一年,新冠疫情爆发到抗疫成为常态,国际政策形势的不稳定,都对中国工业发展产生了深刻的影响。在国家一系列政策的加持下,我们看到工业互联网的发展已经逐步驶入快车道。很多企业一把手已重视到工业数字化转型对企业发展的战略意义,已经在企业主导推行数字化、智能化,这些企业在这一轮发展中已经实现了产品质量提升、效率提升。然而,对比国际欧美经济强国,我国工业企业的现状还有较大提升空间,在走向智能化升级、实现高质量发展中仍有很长的路要走。


  企业数字化转型面临四大缺失  

比如工业软件虽取得了进步,但因为中国工业门类多,专业种类繁多,生产过程复杂等特点,工业软件产业生态的现状与企业实际需求还存在巨大的鸿沟;如在设备互联互通上,设备种类多、协议繁杂,生产环境复杂和差异大,数据难以在短期内实现全面感知;AI的应用也更多是在单点取得了突破,让多数企业看到了人工智能的价值,但还未在全局应用为企业实现巨大价值等。

这些都是企业在数字化转型过程中亟需解决的问题,总结起来,主要有四大挑战:

1、缺实践。很多企业在数字化转型的过程中,都是“摸着石头过河”,由于缺乏成功的行业实践案例作为参考,常常要走很多弯路,这既造成了严重的资源浪费,更让企业丧失了宝贵的时间和发展机会。

2、缺平台。企业的数字化转型是一个复杂的系统工程,既需要底层的云平台做为基础,也需要大数据、AI、物联网等各种技术的协同支撑,同时还需要技术与行业KnowHow的深度融合。因此,企业需要一个全面的数字平台,能够将各种能力源源不断地加进来,转换为帮助企业数字化转型的驱动力。

3、缺生态。企业的数字化转型涵盖企业内、外部的所有业务和流程,需求繁杂多样,单靠一、两家IT服务商,不可能满足企业的全部需求,因此,需要一个完整的生态系统,包括:应用生态、技术生态、人才生态等,来为企业的数字化转型保驾护航。

4、缺运营和服务。企业的数字化转型是一个持续演进、不断发展的旅程,IT系统的构建只是数字化转型漫长旅程的起点,如何用好IT技术和系统,如何让系统和技术更好地为业务、管理服务,如何让数据和知识为企业的决策服务,产生更大的价值,才是数字化转型能否成功的关键。因此,企业的数字化转型,需要一个能够与企业一起共同成长、发展、提供持续运营和服务的战略伙伴。


  华为云FusionPlant:打造工业互联网黑土地  

针对工业企业数字化转型的这四大挑战,华为云推出了FusionPlant工业互联网平台。在这一平台上,不仅融合了华为在云、AI、联接、大数据、边缘计算等最新数字化技术和能力,同时,还汇聚了众多行业合作伙伴的能力以及来自全球各行业的最佳实践。更重要的是,华为联合生态伙伴,通过持续运营和服务,帮助区域产业集群整体发展和转型,为区域中小企业赋能。如宁波产业云。以华为FusionPlant工业互联网平台为基础的全球首个沃土工场落户于宁波。目前已赋能覆盖企业1,000+家,已签订服务合同企业200+家,联合30+合作伙伴打造40+解决方案,有力地推动了宁波中小企业的数字化转型进程。

再比如,东莞产业云。松山湖企业正业科技,依托华为工业互联网平台提供的物联网平台和AI能力,将全球运行的设备联接到云上,不仅能够远程实时监控设备的运行状态,实现在线巡检和预防性维护,提前发现设备可能发生的故障,降低设备意外停机时间。同时,当设备出现问题时,还能快速提供历史问题精准匹配并给出解决对策,帮助服务人员远程进行设备的高效修复。

东莞德普特,依托华为ROMA平台,实现了数据上云。通过构建企业大数据平台,打通了企业内的数据孤岛,快速构建了人员流动监控,复工复产安排跟踪,全员宿舍管理调配等轻应用,有效支撑了企业复工复产,取得了集团几万人零疫情的防疫成绩。

依托华为工业互联网平台,区域中小企业不仅可以低成本、快速的获取联接、云、AI等数字化能力,助力企业创新发展。同时,来自全球各个行业的最佳实践,也让中小企业可以站在巨人的肩膀上,吸收来自全宇宙的能量为自身所用。从而解决中小企业在数字化转型过程中,所遇到的不会转、不敢转、不能转等挑战和难题。


华为云EI工业智能体助企业从数字化迈向智能化,真正实现降本提质增效

众所周知,工业互联网以降本提质增效为最终目标,推动企业实现数字化、网络化、智能化。那么,如何才能让企业从数字化迈向智能化,真正实现降本提质增效呢?我们认为,关键在于AI算法、模型与工业Know How的深度融合,通过AI与工业Know How的深度融合,AI将深入到企业的核心业务和生产流程中,成为企业真正的生产力,赋予企业真正的智能。面对这一趋势,华为云工业互联网平台FusionPlant将华为云EI企业智能与工业行业知识结合,打造出EI工业智能体,极大降低了伙伴的工业知识和AI融合的难度。EI工业智能体将工艺机理、专家经验、行业知识转变为平台可识别的算子,与机器学习、深度学习、知识图谱、运筹优化等多方面AI技术深度融合,加速AI在工业场景中的落地。

截至目前,华为云EI工业智能体已经在钢铁、石油、纺织、煤炭、电子信息、装备制造、家具生产等领域应用,帮助众多工业企业从数字化迈向智能化,真正实现降本提质增效。

01  打造5G智慧工厂

作为广西高端铝材加工的龙头企业、国家航空航天航海铝材料的主要提供商,南南铝加工的产品被广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车、船舶、3C电子等领域。在航天领域,南南铝加工为长征系列火箭提供超薄高级蒙皮板、铝合金超宽幅板材、超大直径锻坯等高精尖铝材料。同时,南南铝加工也是中国火箭超大锻坯提供商,为大推力火箭提供的2219锻坯,直径达到了8.7米,为中国航天事业的发展做出了贡献。在不断取得新突破的同时,南南铝加工的生产过程仍面临着诸多挑战:对人工的过多依赖,使得工人的工作强度高、作业效率低,易产生安全隐患,也阻碍了产品质量的提升。

以前的南南铝加工热轧车间横切生产线,采用传统的人工目测方式进行质检,检查铝材表面是否有划痕、凹坑、油污等质量问题。这种纯粹依靠视力和经验来进行质量检查的方法,不仅效率低,而且差错率高,无法满足高速生产的需求。对此,华为工业互联网平台为南南铝加工提供了5G+机器视觉+AI的解决方案,基于产线缺陷图像数据,在华为云ModelArts平台上,训练高精度缺陷识别模型,模型经过持续迭代,已经达到生产线专家相同水平。在热轧产线合适位置,分别部署专业的工业摄像机,采集铝材上下表面图像,通过5G网络实时回传云端,基于缺陷识别模型实时识别铝材表面缺陷。缺陷识别实现分辨率从人工目测的厘米级提升到业内顶级的0.2mm精度,将铝材表面识别准确率从71%提升至99.98%,铝材良品率从59%提升到65%。

在资产管理方面。有些不同型号的铝材料,产品形状完全一样,无法通过肉眼进行识别,容易用错货。传统上是采用手工标记方式,出入库管理效率低,材料可视化可溯源程度低。采用5G+RFID+AI智能朔源,实现铝材料的可溯源、可视化。这一方案也得到了南南铝加工重要客户宝马汽车的认可,符合其铝材供应商认证要求。

除此之外,南南铝加工还采用了5G+AI智能全方位预警,利用5G+红外摄像头监控、5G+机器人巡检、5G+电子围栏、5G+行为画像等解决方案,建立全方位预警机制,识别危险区域监控、违规操作和疲劳作业识别等,大幅提升安全生产水平。

02  多维度转型实现智能化

生益科技自主生产覆铜板、半固化片、绝缘层压板、金属基覆铜箔板、涂树脂铜箔、覆盖膜类等高端电子材料,是全球电子电路基材核心供应商。生益覆铜板板材产量到2018年度已达到8860多万平方米。企业产量逐年递增,给产线的自动化、数字化以及数据安全稳定带来严峻考验。

在经营管理方面,生益科技基于SAP构建核心业务,开发了大量函数处理数据,随着业务的发展,越来越多的IT系统被引入,多系统之间需要实现数据互通、快速集成。通过华为云ROMA平台,快速实现数据同步,有效解决数据报表、预算测算等问题,极大方便了周边业务调用,单接口集成周期从3~5人天降低到0.5人天,快速实现企业内和第三方应用的连接互通。

在生产制造过程中,当前覆铜板的质量检测主要通过人工目检,人工成本高,同时人工目检由于检查员视力疲劳等因素,很多产品的微小瑕疵并不能被高效识别,导致部分瑕疵遗漏,影响产品质量;传统人工质检很难量化统计缺陷类别,难以进行后续的质量改进,影响产品工艺优化。华为云ModelArts联合伙伴提供AI质检方案,提供一站式AI开发训练平台,支持数据标注、算法开发、模型训练、模型部署、模型升级等;支持多产线统一管理和维护,通过云上ADC应用统一管理多条产线AI模型,支持缺陷分类管理、模型一键更新,最终实现4秒判图、检出率为95%以上。

03  工业知识与AI深度融合实现智能配煤

在煤焦化领域,炼焦需要大量的原料煤,并按照一定比例进行配煤,配煤在影响焦炭成本的关键因素中占了高达80%的比例,而影响配煤的关键因素则有原料煤质量、配比和备煤工艺等。这意味着,降低配煤成本,将直接降低焦炭成本,提升企业在市场上的竞争力。

传统配煤以胶质层叠为理论基础,主要根据人工经验来确定配煤比。依靠人工经验存在很多不稳定性,一方面需要高度依赖专业配煤师,而培养一个专业配煤师,无论是时间成本还是经济成本都不低;另一方面,人工模式下炼焦的试验周期长,不仅对产品质量的预测准确度较差,而且存在关键指标易造假的问题,容易导致大量浪费。并且,随着炼焦配煤形式的发展,每一个煤种由中国传统的A、S、V、G、Y五大参数,骤然增加至30多个参数,这既对当下的炼焦理论提出了挑战,也将使得靠人脑配煤与优化无法运行。

河南鑫磊集团和华为云从配煤入手,打造了全新的智能配煤解决方案:河南鑫磊集团通过业务系统,将运营数据、焦炭数据、原料煤数据、生产过程设备传感器数据等数据进行整合上传到华为云,并由华为云EI对其进行智能计算、分析,得出最优配煤比例并开放API接口给河南鑫磊集团。依托华为工业智能体先进的训练架构及强大的算力,对已有历史数据进行预处理后利用人工智能算法构建焦炭质量预测模型和配煤比例优化模型。模型部署后可以基于原料煤及对应比例预测焦炉生产后的焦炭质量,也可以基于现有的原料煤质量输出当前生产条件下的最优配比。平均准确率达到94%以上,后续伴随配煤数据采集样本多样化,模型准确度还会持续提升,配煤优化结果会更加智能。

区别于传统方式焦煤质量检测需要1天以上,智能配煤方案可以对焦煤质量进行实时预测,炼焦过程中发现质量不达标,可以马上调整原料煤配比,既减少了不必要的资源浪费,又进一步保证了焦炭的产出质量。此外,按照华为工业智能体智能配煤解决方案,生产每吨焦炭时,配合煤成本结合生产实际工况节约在20元/吨--70元/吨。以每年130万吨的产量来推算,每年至少可节省成本约3000万,大大提升了其在市场中的竞争力。

04  知识计算打造“AI炼钢术”

中国早已成为世界钢铁生产大国。统计数据显示,2019年我国钢铁产量接近10亿吨,占全球总产量18.7亿吨的一多半,超过了其他国家的总和。在数量占据绝对领先地位的同时,中国在高端合金钢材方面的市场份额却比较低。因此,钢铁行业原有的靠规模扩张的粗放发展模式难以为继,落后的产能将逐渐被淘汰,生产方式急需从批量式向精细化转变。在这样的背景下,产品的成本、质量、档次和稳定性,将成为企业生存的有力保障。

合金钢也叫特种钢,是通过在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素,使钢的组织结构发生变化,并具备硬度大、耐磨、耐腐蚀、耐高温等不同的特殊性能,从而应用到严苛的生产环境中。

在合金钢的生产过程中,合金配料是关键环节。传统的合金配料是由人工完成,配料过程主要依赖于专家经验,配比结果会出现较大波动。同时,由于原料价格随市场波动,不同批次成分含量不同,为人工配料增加了难度,往往需要重复多次调整配比。

华新不锈钢目前配料过程往往需要多次调整动作完成,钢水出钢的准确率约在80%。传统主要依赖于专家经验的生产方式,已经满足不了企业创新生产的要求。华新不锈钢基于华为工业智能体,将合金配料的元素守恒机理模型、专家经验等隐性知识注入到AI中;基于多模态的数据感知驱动,构建成分软测量AI模型,赋能合金配料工程师进行优化决策,找到符合钢水质量的最优合金配料比例,同时保证合金成本最低。

华新不锈钢基于AI辅助可实现10秒内完成最优合金配比计算,实现合金成本最优;并可精准预测终点钢水成分,预测准确率达到95%以上,生产中一次添加并能完成配料合成。平均每吨特种钢成本可降低100元,按20万吨的年产能计算,每年可为企业节省成本2000万元。未来华新还将实现炼钢环节全流程的智能化,包括温度预测、碱度预测、工艺参数优化、排产优化等,打造最先进的不锈钢轧钢生产线。

  未来工业互联网将重塑企业生产模式  

目前越来越多的企业已经普遍接受数字化转型的重要性、迫切性。建立在数字化设备、数字化流程等之上的决策、优化,让工作方法和流程更加敏捷,加快了部门之间、区域之间的协同,提升了任务完成效率,提高了产品的质量。

随着工业企业数字化的意识越来越强,人工智能技术也会在生产系统中普及,融入企业作业各个环节,会带来工厂作业模式、人员配置、部门区域协同等一系列的升级。相信未来5到10年,工业互联网将重塑企业的生产模式,人工智能技术在关键生产环节会带来大幅的质量提升与成本收益;通过上下游价值链数据集成和互通,越来越准确的获取客户持续变化的产品需求;基于越来越方便的数字化、智能化研发平台,大幅缩短产品上市周期。华为会发挥自身在云、AI和联接上的优势,同所有工业企业一起,将数字化、智能化的能力融入到生产中,助力企业进入新一轮的高质量发展阶段。


作者简介 

张顺茂

1992年加入华为,1993年毕业于复旦大学,获电子工程学硕士学位。目前任职华为技术有限公司高级副总裁,曾担任多个管理层职位,包括华为C&C08软件工程师,交换业务部总监、固网产品线总裁、无线产品线总裁、拉美北地区部总裁、企业BG Marketing与解决方案部总裁、产品与解决方案Marketing与解决方案部总裁、Cloud & AI产品与服务 CTO等,积累了20多年丰富的行业ICT经验。

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