云启资本汉诺威观察,工业4.0的发展现状和未来(上)

  


今年是德国汉诺威工业展70周年,汉诺威工业展被认为是制造业界之顶级盛会,也被认为是工业4.0中各家厂商成果呈现的最佳场合。


作为一支技术驱动的基金,云启资本也派了经验丰富的投资高管前往德国参展,云启资本执行董事陈昱和副总裁郑瑞庭Midi通过此次德国汉诺威工业展对工业4.0的现状和未来进行了深度研究,我们将分两篇文章进行推送,今天推送报告的第一篇,如果你有关于工业制造、智能硬件相关的项目或观点欢迎和他们交流 :)


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加入云启资本前,Midi曾在富士康近10年,担任过多个部门总监、产线负责人,拥有丰富的供应链管理经验;在赛博国际2年,在台湾工研院机械所从事研究开发4年,获得美国、日本等13项技术专利,还有2年的创业经验;加入云启后Midi参与投资了Bellabeat、Bluesmart、Eight Sleep、Click & Grow 和Magic Instruments等项目。如果你有最新的项目或者观点,欢迎和他们联系:yuc@yunqi.vc、rtzheng@yunqi.vc!


开门见山,先给出我们的结论:


➤➤➤ 综观此次汉诺威工业展盛典,云启资本深入工业4.0 最前沿现场,观察到几项未来的趋势,并值得密切关注产业动向:

1)OPC-UA 已成工业设备跨平台通讯标淮,设备IOT 成本大幅下降可期,可预见性维护系统的方案会被工厂大幅采用以降低生产风险成本,另目前虽大量数据被采集,但数据分析的实际作用尚未显现,如何在一高效的分析系统下提供行业可行的决策判断亦被行业所需要;


2)机械臂已由重工业进入至其它产业,机械臂的使用已不是工厂自动化的障碍,而是更加智能化,来满足行业用途,人工智能包含深度学习和进化学习结合多传感器机械臂会是下一代机械臂发展主流;


3)关键零组件技术仍是企业核心竞争力,目前减速机和高精淮电机仍以进口为主,高性价比之核心零件仍有大量市场需求;


4)AR 行业应用已深入到产品开发/生产的多个环节,AR硬件的成本下降和如何打造一行业应用场景是行业AR 普及的关键。


以下为现场多图文解读:


自从2011年汉诺威工业展提出工业4.0后, “工业4.0” 开始被广泛讨论和研究如何建构出一个有感知意识的新型智慧工业世界,旨将工厂的各型製造和生产设备连网,收集海量的设定/生产/监测的各项数据,并透过分析各种大数据,产生和预测一个充分满足客户的相关解决方案产品(需求客制化),彻底颠覆传统产品规格单一重覆且大量之工厂生产概念。

 

本届汉诺威工业展仍围绕整个工业4.0架构来展示,如下附图: 横轴为一熟知之工厂产品增值之价值链进程展开, 也就是产品研发->生产设置计划->产品生产工程->产品量产执行->客户持续服务.纵轴为各阶段之衍生开发和实现技术, 也是会场上各类型厂商之主营业务。


价值链-厂商分布图



 产品研发


CAD/CAM 已是各类产品设计师必备的设计工具, 各类设计软件大厂如PTC (Pro-E), Solidwork和Ansys等, 都提出多房人员协作的设计云概念, 来满足目前散布在世界各地的设计人员对项目的设计分工协作, 加速项目设计开发, 同时各软件的Library 已开始连结多项制造工艺,能对量产产线导入, 提前于开发小组内进行设置和规划, 并对量产过程进行仿真和预测。

 

生产设置/产品生产工程


在软件平台上传统ERP, EMS 和 Shopflow 仍是各类型工厂的必备生产控制软件, 并趋向公有云/私有云架构来开放, 例如: ERP 领导厂商- 德国SAP 整合原ERP功能(纪录企业活动历程, 并呈现到财务报表上), 提出企业云架构, 开放式OPC-UA架构, 让工厂管理者能以标准protocol 连结至各项现场设备, 实现企业管理客製化订单之自动化。


SAP 现场展示客製化工厂软件解决方案


工业4.0运用到工厂端, 很大的一部份实施来自于生产/检测设备连网,并进行数据分析, 按其架构区分为Device layer -> Communciation layer -> Application layer, 其中会场上观察OPC-UA (open platform communications unified architecture)已成为设备跨平台的通讯规范主流, 可解决不同厂牌设备连通的问题也就是将Device layer 到 communication layer之间的通信协定标准化, 同时并可整合 MES 与 ERP 系统, 将使用者需求即时连结到生产线。


Device layer 是最底层的设备网络层, 各家工业自动化方案商也于会场上提出多个案例来说明如何在现有设备上采集数据并进行智慧化地管控, 以期让工厂达到智慧管理,也就是预见性维护(Predictive maintenance), 其能够对工厂设备进行数据采集、分析,实现预见性维护,这对工厂来说可以节省维修成本以及及时备料供货。


最简单明了的案例,如在一马达上加装分贝感测器和转速感测器,透过实时监控的数据经由傅利叶转换,将其噪音和转速数据透过OPC-UA 协定传送至工厂的网路路由节点,进而传送到监控中心进行数据分析,藉由学习曲线来对该马达的正常/异常状况监控。


各大自动化方案商展示重点: Intel 强调其处理芯, 连合Exor 设备商实现全智能生产和数据分析; Rexroth (Bosh 集团) 强调柔性化生产, 以3C 产品常见的贴合/螺附/封胶/组装等组装工序, 实现弹性自动化工站的调配。


Rexroth 3C 产品柔性生产现场方案展示


德国倍福(Beckoff),法国施耐德(Schneider),和台湾台达电等多家自动化方案商都在强调数据分析装置结合IOT连网后,实现之智慧工厂架构。

 

Communication layer则为传统通信厂商间的角力,如华为和Cisco 都强调其工业云平台支援大数据传输的能力,例如Cisco 为美国东岸约7000个油井进行油井数据收集,1口油井平均每日的数据量约为1TB,其中包含产能,质量数据,和各关键设备的运作数据,在达成智能化的同时,每天需处理7PB的庞大资料量的传输和分析。和现场多个厂商的讨论,他们目前也都集中在Device layer 作服务,就是因为庞大数据的处理任务非所擅长。


Cisco 7000口油井数据解决方案


Application layer的亮点集中在华为,微软,IBM和西门子等软件大厂。微软和华为在会场上呈现了平台联盟的实力,联合多家下游客户展示了云平台的实力,不过两者的展示重点则有差异,华为仍利用其在通讯上的基础来强调其云平台传输频宽的高效运用, 未来企业的各项设备上线后, 数据量是相当庞大的,华为以高效通讯传输方案为企业打造云平台,进而能让企业进行大数据分析,例如联合Adlink 工业电脑厂商来为中小型客户提供设备物联和云平台数据分析架构;现场亦展出华为和Kuka 机械臂公司合作之打鼓演奏展示。


微软则强调Hololens 在行业上应用的联盟实力,在AR 的制造行业上的应用展示多项范例,如和意大利Comau 合作,让现场产线生产工程人员,利用Hololens 能以AR方式进行机械臂参数调整和维修分析,并对生产动作进行仿真。


和福斯汽车设计部合作展出, 在汽车外型设计时, 能直观观测到风阻气流之变化。


微软-福斯联合展示Hololen在汽车风阻设计案例


微软和克虏伯电梯合作,现场维修人员利用Hololens能快速进行电梯安装且能分析现场电梯故障点,同时视讯同步和总部工程人员进行故障问题排除,其中克虏伯电梯已采购了近2500台Hololens,步步显示出微软强打自家Hololens 在行业的应用,由其是在设计仿真/ 产线和设备仿真/ 故障排除等工业领域上的应用和领先。其它AR 行业应用如Recon (Intel 处理芯片) 和 新创公司Daqri (和西门子合作) 也不约而同在展场展示其AR 眼镜和行业上的应用, 也显示AR在未来行业会更为广泛。


西门子作为德国东道主,其展场面积最大, 展示范围亦最广,包含生医/ 能源/ 智慧工厂等进行全套展示,会场上亦在主打Mindsphere 的工业云平台,类似国内阿里云的架构,提供各制造企业更低成本的企业云架构,连结多项西门子的设计平台SimCenter和自动化工厂的硬件和系统,形成一完整工业4.0工厂的解决方案,然IDC 数据中心目前只建立在欧洲,则会限制其world wide 发展;也可见北美-亚马逊,中国-阿里云,欧洲- 西门子Mindsphere 的各自发展态势。

 

西门子的完整解决方案由产品设计开始,产品设计仿真分析,产线布局/自动化建置软件,产线EMS/Shopflow 生产数据监控,质量工程分析,量产的订单处理和自动化工厂进行生产调配,最后于Mindsphere 云平台上完成数据收集和分析等都进行完整呈现。


西门子展示工业4.0之全解决方案- 产品在自动化产线之机械臂仿真分析


西门子展示工业4.0之全解决方案


会场上并利用此套方案呈现了乳制品个性化定制的展台,参观者可以根据自己的口味偏好自行设计定制饮品,在咖啡店等一杯咖啡的功夫,就能从生产线上取下自己定制的饮品。参观者体验了如何借助其工业云平台MindSphere的应用程序,对生产加工相关KPI进行可视化和评估。这是西门子展示的约20个MindSphere的应用案例之一。西门子还和阿迪达斯在德国时间4月25日宣布,在体育运动用品数字化生产领域开展合作。作为联合研发项目的一部分,双方将携手推动阿迪达斯智能工厂SPEEDFACTORY的数字化进程,最终发展快速、透明和定制化生产的能力。这意味着未来人们可以根据自己的喜好定制阿迪运动鞋。


汉诺威工业展会的内容,正在由于跨界、融合而变得多姿多彩起来,可以说此次展会我们不虚此行,我们看到工业正在发生全新的变化,下一篇报告里主要会更具体解读量产执行的方面,敬请期待!


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