第1站 PTC
過去三十年,PTC一直致力于制造業(yè)的設(shè)計(jì)軟件(CAD)和產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)(PLM),從2014年開始,PTC開始探索物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用,通過一系列物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和公司的收購,以幫助制造業(yè)更好地完成數(shù)字化工程設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造以及數(shù)字化服務(wù)的轉(zhuǎn)型。除了傳統(tǒng)的CAD(Pro/E)和PLM業(yè)務(wù),PTC正在大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,包括組建專門的技術(shù)平臺(tái)部門和物聯(lián)網(wǎng)解決方案部門。
PTC Connnected Manufacturing部門的副總裁HowardHeppelmann在與考察團(tuán)互動(dòng)時(shí)指出,依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),PTC正在致力于幫助制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)三種路徑的轉(zhuǎn)型:面向工程設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、面向智能制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、面向服務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。 在考察過程中,PTC工程師們還為考察團(tuán)成員演示了三組Demo,分別是數(shù)字化工程設(shè)計(jì)演示(卡特彼勒發(fā)電機(jī)案例),數(shù)字化制造演示(裝配線演示)和數(shù)字化服務(wù)演示(施耐德電氣)。
作為PTC的重要技術(shù)平臺(tái),ThingWorx在本次考察中頻頻被提及。2014年1月,PTC正式收購物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)創(chuàng)建者ThingWorx,憑借ThingWorx,PTC可以幫助企業(yè)及其產(chǎn)品之間建立一個(gè)安全可靠的橋梁,為產(chǎn)品的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)建立一個(gè)快速開發(fā)應(yīng)用程序平臺(tái),并最終獲得從產(chǎn)品中創(chuàng)造全新價(jià)值的方式。
PTC關(guān)注的另一重要技術(shù)方向是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR技術(shù)。AR技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用有著廣闊的前景,其價(jià)值包括:讓設(shè)備的維修維護(hù)變得更便利;更便捷、準(zhǔn)確地指導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程;讓產(chǎn)品營(yíng)銷變得更犀利;產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段仿真、分析、評(píng)審產(chǎn)品模型;運(yùn)用AR技術(shù)拓寬物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。盡管PTC一直在介紹IoT和AR相關(guān)技術(shù),并突出其戰(zhàn)略意義,但John Stuart強(qiáng)調(diào),PLM和CAD業(yè)務(wù)仍是PTC的重點(diǎn),占據(jù)PTC公司整體業(yè)績(jī)的90%,PTC未來會(huì)加強(qiáng)PLM和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的融合。
第2站 三菱
三菱電氣北美研發(fā)中心的主要工作在于前瞻性技術(shù)預(yù)研。研發(fā)的成果會(huì)反饋至三菱總部投入應(yīng)用。目前三菱電氣年銷售額達(dá)350億,計(jì)劃至2020年增長(zhǎng)20%。其中有很大一部分將來自于新新產(chǎn)品和新技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)方展示了6個(gè)項(xiàng)目的研發(fā)情況:
1. 機(jī)械手抓取及三維重建---突出數(shù)字化仿真技術(shù)將對(duì)路徑優(yōu)化、傳動(dòng)設(shè)計(jì)等傳統(tǒng)技術(shù)帶來的幫助。
2. 五軸增材制造系統(tǒng)---重點(diǎn)解決增材制造中空間路徑設(shè)計(jì)問題,可以保證所獲得的3D打印成品在質(zhì)量和成本間形成最優(yōu)解。
3. 高速運(yùn)動(dòng)中的分段控制---通過并聯(lián)性傳動(dòng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件速度和精度的平衡。簡(jiǎn)單而言,即設(shè)計(jì)級(jí)聯(lián)傳動(dòng),高速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)保證運(yùn)行效率,低速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)保證定位精度。
4. 人腦意識(shí)識(shí)別---通過對(duì)腦電波的分析、識(shí)別,判斷人的意識(shí)所在。
5.1TB光通訊實(shí)驗(yàn)---驗(yàn)證未來高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。在該實(shí)驗(yàn)中,采用的是普通G652光纖,傳輸距離小于50m。
6. 混合語音識(shí)別---在多人語音環(huán)境下,識(shí)別出每一個(gè)獨(dú)立語音。
從介紹的六個(gè)項(xiàng)目來看,前三個(gè)項(xiàng)目重點(diǎn)解決傳統(tǒng)機(jī)械加工方式難以處理的問題;后3個(gè)項(xiàng)目重點(diǎn)解決現(xiàn)場(chǎng)信息傳輸效率和準(zhǔn)確性問題。
第3站 ANSYS
ANSYS全球總部位于賓夕法尼亞州匹茲堡。在即將過去的2016年,ANSYS將成為全球第一家年?duì)I業(yè)額超過10億美金的工程仿真公司。ANSYS CEO Jim Cashman先生在給考察團(tuán)致歡迎詞時(shí)指出,隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度不斷地提高,制造商所處的商業(yè)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,在錯(cuò)綜復(fù)雜且極具挑戰(zhàn)性的市場(chǎng)中,具備創(chuàng)新性且可以改變游戲規(guī)則的產(chǎn)品不可或缺。工程仿真技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用。如今,越來越多的企業(yè)都認(rèn)識(shí)到采用仿真技術(shù)代替物理樣機(jī)試驗(yàn)的價(jià)值,不但可以降低成本,縮短研發(fā)周期,還可以提升企業(yè)的創(chuàng)新能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力??梢哉f,工程仿真技術(shù)是工業(yè)創(chuàng)新的重要數(shù)字化環(huán)節(jié),是工業(yè)創(chuàng)新的重要驅(qū)動(dòng)手段。
ANSYS每年的研發(fā)投入是營(yíng)業(yè)額的17%-18%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于IT領(lǐng)域的其他公司。近幾年ANSYS在前沿技術(shù)領(lǐng)域做出了大量的探索。包括物聯(lián)網(wǎng)工程、云仿真、Digital Twin等方向。在現(xiàn)階段,ANSYS重點(diǎn)關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域,包括交通(無人駕駛汽車、信息娛樂系統(tǒng)和無人機(jī)),健康與消費(fèi)者(物美價(jià)廉的藥品、體育與可穿戴設(shè)備)、基礎(chǔ)設(shè)施與工業(yè)(智能家居與智慧城市、互聯(lián)的展示、工業(yè)裝備和資產(chǎn)管理)。ANSYS正在積極探索的另一項(xiàng)前沿技術(shù)應(yīng)用是——仿真云。在ANSYS企業(yè)級(jí)解決方案副總裁Ray Milhem看來,盡管云技術(shù)在其他IT領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)比較成熟,但云仿真仍是一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。
第4站 GE
GE內(nèi)燃機(jī)再制造工廠(GERe-manufacturing factory)的主要業(yè)務(wù)是回收已使用的機(jī)車內(nèi)燃機(jī),翻修后再以低于新產(chǎn)品的價(jià)格銷售給用戶。在考察中,我們參觀了整個(gè)翻修車間。通過與對(duì)方的交流,有以下幾點(diǎn)感受:
一是GE在數(shù)字化設(shè)計(jì)方面很完善,每臺(tái)返回的內(nèi)燃機(jī)都有對(duì)應(yīng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)檔案;
二是數(shù)字化仿真與檢測(cè)系統(tǒng)完善;通過對(duì)比數(shù)字化檔案和實(shí)際檢測(cè)結(jié)果,可以快速確定翻新措施,如需要替換哪些零件,對(duì)那些部位需要再次檢查等;
三是通過翻新,可以快速掌握用戶使用習(xí)慣,建立定制的用戶服務(wù)策略;
四是在翻新過程中所獲得的信息,可以對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生非常大的幫助,形成完整的PDCA循環(huán)。
第5站 KSS
2 日上午前往位于密歇根州的汽車工業(yè)之城底特律的Sterling Heights, 參觀了知名的汽車安全系統(tǒng)公司--Keysafety百得利(簡(jiǎn)稱KSS)總部。KSS公司是一家生產(chǎn)和設(shè)計(jì)汽車安全氣囊、座椅安全帶、方向盤和汽車全方位安全集成系統(tǒng)的全球領(lǐng)軍企業(yè)。在14個(gè)國(guó)家有32個(gè)工廠,5大研發(fā)中心分布在全球各大洲。在中國(guó)上海、湖州、蘇州和天津設(shè)有工廠。2015年銷售額約16億美元,2016年預(yù)計(jì)銷售額將達(dá)到17.5億美金。KSS的產(chǎn)品被廣泛運(yùn)用于歐洲、亞洲和北美的汽車生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的300多種車型??蛻舭ㄏ蟠髂防眨巳R斯特、菲亞特、福特、通用、現(xiàn)代、標(biāo)志雪鐵龍、大眾等國(guó)際知名汽車企業(yè)。同時(shí)還為超級(jí)高檔車定制專業(yè)的安全系統(tǒng)。KSS的主要產(chǎn)品分三大類:被動(dòng)安全產(chǎn)品、主動(dòng)安全產(chǎn)品,以及特制超高檔產(chǎn)品。
KSS的信息系統(tǒng)逐漸在向云端轉(zhuǎn)移。郵件系統(tǒng)、CRM系統(tǒng),ERP系統(tǒng)部署在云端。MES系統(tǒng)則部署在本地,這樣可以避免由于斷網(wǎng)而引起對(duì)生產(chǎn)的影響。KSS使用西門子Teamcenter系統(tǒng)來管理產(chǎn)品的三維模型和工程圖,而企業(yè)級(jí)的plm平臺(tái)則是基于開源的Aras系統(tǒng)來進(jìn)行擴(kuò)展。由于公司遍布全球,每個(gè)洲有各自的特點(diǎn),所以美洲、歐洲和亞洲三大地區(qū)的MES系統(tǒng)各有不同,現(xiàn)在KSS正在整合三大地區(qū)的MES系統(tǒng),不過這將會(huì)是一個(gè)艱巨而又漫長(zhǎng)的過程。
第6站 福特
下午來到位于底特律的福特Ford Rouge Factory——F-150皮卡總裝工廠參觀??疾靾F(tuán)首先來到了福特博物館。福特博物館是美國(guó)最大的室內(nèi)與室外歷史博物館,館內(nèi)陳列了交通運(yùn)輸業(yè)的相關(guān)展品,主要是福特歷史上的汽車。在福特Ford Rouge Factory,還通過紀(jì)錄片的形式觀看了亨利·福特致力于汽車工業(yè)傳奇的一生,通過4D多媒體的形式領(lǐng)略了皮卡從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)下線的全過程,也體驗(yàn)了福特皮卡裝配車間的生產(chǎn)和福特工廠的綠色環(huán)保理念。此次參觀的重點(diǎn)是F-150的總裝工廠。作為福特F-150皮卡的主要生產(chǎn)基地之一,福特F-150在這里完成從外殼噴漆后到整個(gè)車身裝配完畢的全過程。Ford RougeFactory的Dearborn總裝工廠執(zhí)行了世界一流水平的精益生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),包括:同步物流,在線汽車排序,減少廢料與以小組為基礎(chǔ)的解決問題流程以及嚴(yán)格的質(zhì)量管理程序。
福特作為率先提出流水線生產(chǎn)作業(yè)模式的企業(yè),在精益生產(chǎn)方面非常有經(jīng)驗(yàn)。通過現(xiàn)代IE(Industry Engineering )方法,建立合理的生產(chǎn)節(jié)拍,保證產(chǎn)線的高效運(yùn)行。雖然在技術(shù)層面并不是非常高大上,但運(yùn)行效率的確非常高。
第7站 羅克韋爾
3日來到位俄亥俄州克里夫蘭的羅克韋爾公司自動(dòng)化工廠,近距離了解其提出的互聯(lián)企業(yè)(ConnectedEnterprise)理念。羅克韋爾是一家專注于自動(dòng)化領(lǐng)域的公司,有著超過110年的歷史,在全球有22000余名員工,年?duì)I業(yè)額超過60億美金。
羅克韋爾架構(gòu)和服務(wù)高級(jí)副總裁Frank kulaszewicz向考察團(tuán)介紹羅克韋爾時(shí)提到:隨著產(chǎn)品的個(gè)性化需求越來越多,未來的制造業(yè)的復(fù)雜程度將越來越高,競(jìng)爭(zhēng)也將越來越激烈。更快的上市時(shí)間、更低的總擁有成本、更高的資產(chǎn)利用率以及企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的管理是幫助用戶獲得切實(shí)效益的四大因素。為幫助企業(yè)抓住這四個(gè)價(jià)值,羅克韋爾提出了"互聯(lián)企業(yè)"愿景——通過IT(信息技術(shù))和OT(運(yùn)營(yíng)技術(shù))的融合提升企業(yè)生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)性。
目前業(yè)界的一個(gè)共識(shí)是:IT和OT對(duì)工業(yè)企業(yè)獲得成功都至關(guān)重要,但實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)領(lǐng)域的真正融合仍然存在挑戰(zhàn)——現(xiàn)有的大部分架構(gòu)都不夠靈活、成本高昂且難以擴(kuò)展。在向考察團(tuán)介紹互聯(lián)企業(yè)愿景時(shí),羅克韋爾重點(diǎn)提到了其自動(dòng)化集成架構(gòu)的特點(diǎn)。
自動(dòng)化集成架構(gòu)是一種工業(yè)自動(dòng)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),為各種自動(dòng)化控制類型提供了可升級(jí)的解決方案,包括順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、驅(qū)動(dòng)器控制、安全和信息處理。羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)很重要的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是,在傳統(tǒng)的架構(gòu)上加入了信息系統(tǒng),即加入MES連接時(shí),兩者之間可以建立實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信。與傳統(tǒng)架構(gòu)產(chǎn)品采用OPC 等連接相比,其系統(tǒng)穿透性、性能和互聯(lián)性均不及自動(dòng)化集成架構(gòu)。因此自動(dòng)化集成架構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將能發(fā)揮更大的價(jià)值。Frank kulaszewicz介紹,羅克韋爾自動(dòng)化"合作伙伴聯(lián)盟計(jì)劃"是一個(gè)匯集眾多行業(yè)領(lǐng)先供應(yīng)商、經(jīng)銷商、系統(tǒng)集成商以及機(jī)器和設(shè)備制造商的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)。其宗旨是幫助工業(yè)企業(yè)更好地解決制造和自動(dòng)化難題。
除了了解羅克韋爾的互聯(lián)企業(yè)愿景,考察團(tuán)在上午還參觀了其全球技術(shù)支持服務(wù)中心,以及自動(dòng)化系統(tǒng)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)室。
Rockwell作為工業(yè)系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商,對(duì)于如何融合IT和OT作了大量嘗試。尤其正在開發(fā)的自動(dòng)化集成架構(gòu),重點(diǎn)在于設(shè)備與設(shè)備,產(chǎn)線與產(chǎn)線間的數(shù)據(jù)交換,可以看作霧計(jì)算構(gòu)架。雖然目前MES系統(tǒng)非常熱門,但是當(dāng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的廣泛推廣后,MES系統(tǒng)需要承載非常大的數(shù)據(jù)計(jì)算和交換。如果按現(xiàn)有構(gòu)架推算,可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率的下降。因此實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)優(yōu)化,減少系統(tǒng)運(yùn)算開支將是未來的一個(gè)方向。
第8站 約翰迪爾
4日上午來到了位于芝加哥以西150英里的莫林市,參觀了農(nóng)機(jī)巨頭約翰迪爾公司的播種機(jī)制造工廠,深入車間,參觀了這個(gè)龐然大物的生產(chǎn)、噴涂、部件裝配和總裝過程。1837年,鐵匠約翰.迪爾為了幫助農(nóng)民們不斷革新農(nóng)耕操作,發(fā)明了一種不占泥土的鋼犁,并由此起家,創(chuàng)立了約翰.迪爾公司。約翰迪爾公司經(jīng)歷179年的發(fā)展,從最原始的馬車設(shè)備到現(xiàn)在的配有GPS的先進(jìn)設(shè)備,"John Deere" (約翰迪爾)已成為馳名世界的品牌。約翰迪爾的農(nóng)用工具排名世界第一,被譽(yù)為農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中的"奔馳"。
考察團(tuán)此次參觀的是播種機(jī)集團(tuán)(Seeding Group )制造廠,該工廠非常大,自動(dòng)化程度也比較高。工廠的生產(chǎn)工序是對(duì)播種機(jī)進(jìn)行焊接,組裝和噴漆。該廠有209名工作人員。每臺(tái)播種機(jī)的從材料進(jìn)廠進(jìn)廠到成品出庫只需六小時(shí)。該工廠生產(chǎn)組裝的播種機(jī)有24道和48道,48道的播種機(jī)占地面積巨大,在這個(gè)廠只負(fù)責(zé)生產(chǎn)相應(yīng)部件,再運(yùn)到其他廠組裝。廠內(nèi)兩臺(tái)日本精森機(jī)器,是用來制作零件的,該機(jī)器可以做不同種類的機(jī)器,大概一年可以做75000件。隨后,講解員帶領(lǐng)考察團(tuán)參觀了四段工序:切割、焊接、噴涂及總裝。在參觀過程中,講解員提到,由于產(chǎn)品的功能較為復(fù)雜,現(xiàn)在基本上都是通過軟件在控制,公司對(duì)于軟件的投入也十分巨大。幾乎一半的工程師都是負(fù)責(zé)軟件開發(fā)。雖然只是在做看似簡(jiǎn)單的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品,但是其中涉及到的技術(shù)卻非常復(fù)雜。約翰迪爾認(rèn)為他們的產(chǎn)品就是"輪子上的電腦",而客戶,則可像使用電腦那樣,利用約翰迪爾的產(chǎn)品來完成作業(yè)。
John Deere通過數(shù)字化設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品生命周期管理,掌握了大量用戶潛在需求。并通過完善的MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模定制生產(chǎn)。我們參觀的工廠主要生產(chǎn)部件,但是針對(duì)不同需求,同樣部件會(huì)有不同參數(shù)規(guī)格。在總裝階段,就可以實(shí)現(xiàn)模塊化組裝。
第9站 DMDII
下午來到位于芝加哥的數(shù)字制造和設(shè)計(jì)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)(DMDII),了解美國(guó)的這家權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)在推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)方面進(jìn)行的探索與實(shí)踐。DMDII隸屬于UI labs,UIlabs人力資源和運(yùn)營(yíng)總監(jiān)Jenny Fisher 向考察團(tuán)表示,U和I分別是University和Industry的縮寫,其宗旨是為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界搭建溝通與協(xié)作的橋梁,是美國(guó)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。一方面從企業(yè)獲得資金、并了解企業(yè)的需求,另一方面利用學(xué)術(shù)界的研發(fā)人力資源幫助企業(yè)完成目標(biāo)。
對(duì)方介紹,作為一個(gè)協(xié)作創(chuàng)新的平臺(tái),UI labs目前吸引了超過300個(gè)學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的合作伙伴,在94000平方英尺的辦公區(qū)域,有超過50位員工為UI labs工作,另外還有很多高校的教授和學(xué)生給予UI labs各種支持。UI labs目前共有DMDII和CITY Digital兩個(gè)機(jī)構(gòu),DMDII是奧巴馬政府倡導(dǎo)成立的幫助美國(guó)制造業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)構(gòu),CITY Digital則是由微軟、埃森哲等非政府組織資助的致力于智慧城市研究的項(xiàng)目。UI labs另外一個(gè)重要的價(jià)值是幫助互為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的企業(yè)開展一些合作,共同推進(jìn)很多前沿的技術(shù)研究。DMDII目前共有57個(gè)項(xiàng)目在進(jìn)行,總經(jīng)費(fèi)超過5200萬美金,通常情況下,一個(gè)項(xiàng)目由8到10個(gè)合作伙伴共同完成。DMDII的職責(zé)是組建跨學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì),整合IT和制造解決方案,并與多業(yè)界合作,推動(dòng)數(shù)字技術(shù)在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用。目前,DMDII主要有三類加盟的合作伙伴,第一類需要繳納40萬美金的年費(fèi),包括西門子、羅羅公司、GE等;第二類需要繳納20萬美金的年費(fèi),包括寶潔、微軟、波音等;第三類年費(fèi)為500美金。
美國(guó)在產(chǎn)學(xué)研方面非常務(wù)實(shí),并不是由政府牽引,而是各個(gè)企業(yè)、高校形成聯(lián)合開發(fā)體,前瞻性技術(shù)的開發(fā)效率和質(zhì)量可以得到良好保證。
總體感受:
1. 美國(guó)人沒有提Intelligent manufacturing而是提出的Smart Manufacturing。個(gè)人理解,美國(guó)企業(yè)在現(xiàn)階段更看重如何保證數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)的效率和質(zhì)量。相對(duì)于美國(guó)企業(yè),我們現(xiàn)在欠缺的還不是智能化,而是數(shù)字化。
2. 美國(guó)企業(yè)在推進(jìn)智能制造時(shí)非常務(wù)實(shí),大都和精益生產(chǎn)結(jié)合,確保技術(shù)進(jìn)步的投入產(chǎn)出。而且通過與PTC、ANSYS技術(shù)人員的交流,我發(fā)現(xiàn)他們的用戶更關(guān)注于整體解決方案的提交,亦即首先進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和系統(tǒng)收益分析,再逐步實(shí)施,很少有單點(diǎn)升級(jí)的。

