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产业集群深调研 | 一步跨入“人工智能”,“工业大脑”进入百万产线

产业集群深调研 | 一步跨入“人工智能”,“工业大脑”进入百万产线

◎产业集群:新一代电子信息

调研地点:浙江、江苏

黑色胶料顺着传送带经过投料、压出、冷却等工序,压成长条状轮胎生胎面,看起来“平平无奇”的橡胶加工流水线,装上传感器,就摇身变为智能化生产线——这是调研团队在杭州中策橡胶生产车间里看到的一幕。

广东传统制造比重较大,从制鞋、服装、灯具到小家电,传统制造门类繁多,生产流程和转型诉求迥异,加上资金投入大、效益提升慢、企业规模有限等因素,转型说易行难。

“我在广东调研发现,很多中小企业还是用传统的Excel来记账。”在阿里巴巴集团总部,阿里云计算有限公司战略发展部华南区总监黄烨华对记者直言,设备不在线,数字不在线,就难以提质增效。

在杭州、无锡等长三角多个城市的一线走访中,我们看到,不用额外高价采购设备,通用传感器和“工业大脑”的组合,正在进入百万条产业流水线推动实现“人工智能互联网龙头搭建平台,在线消费提供海量数据,超级计算机提供超级算力,成为推动制造变“聪明”的三种力量;长三角与大湾区,两大经济区域发挥各自产业的优势,走向协同创新……

善用年营收超4万亿元的电子信息产业优势,实现对现代化经济体系的“数字”赋能,广东大有可为。

产线进化▶▶120米轮胎流水线开启“自动驾驶

走进国内最大的轮胎制造企业。

▲走进国内最大的轮胎制造企业,看传感器+“工业大脑”如何让生产线变“聪明”。

走进位于杭州钱塘江畔、国内最大的轮胎制造企业——中策橡胶集团杭州海潮橡胶有限公司的102工厂,沿着120米的胎面压出生产线,海潮橡胶总经理助理韩圣强正在巡回检查。

高端的技术,往往只需要简单的操作,忙碌了两个小时之后,工人开始“擀饺子皮”——这是轮胎行业对“胎面压出”生产环节的形象叫法。

模具里的胶料在螺旋杆的带动下,挤出、收缩、称量、卷绕。和以往不同的是,产线上安装了50余个大小不一的传感器,通过额外敷设的电线串联。

看似“简陋”的装置,已经让制品综合合格率从90%提升到95%,实现轮胎制造行业的技术突破。

升级的秘密,就显示在产线起点位置悬挂的“ET工业大脑”屏幕上。光学、温度、压力等30多个参数被各式传感器实时读取、记录、传递,在屏幕上实时更新。

胎面压出生产线起点位置悬挂的“ET工业大脑”屏幕上,光学、温度、压力等30多个参数实时更新。金镝 摄

“以前全部都是手动操作,手动设定、手动上料、手动输入参数、手动调整的” 韩圣强快人快语,“有了‘工业大脑’,人员少了,效率高了,连续性和一致性提高了,产品更有保障。”

做装配的减法,带来人工智能的加法,这就是制造转型的浙江“打法”。

阿里云将“工业大脑”带进中策橡胶,推动实现产线的“自动驾驶”。相关技术已经在云南昆明的锦江垃圾焚烧厂成功落地,“一键烧垃圾”让稳定性大幅提高。不过,轮胎胎面压出产线的难度更高:生产上百种不同规格的胎面,每半个小时就要更换产线。

“前者就像在高速路上的自动驾驶,后者就像在乡间小道上,常常会遇到坑,车子要停下来重启。”负责该项目的阿里云工业大脑算法工程师叶斯说。

面对极限挑战,“工业大脑”最终被证明不辱使命:不仅根据不同规格的轮胎实时调整产线,还能通过对数据的前置分析、预测和控制,提前近10分钟判断橡胶压出的重量和尺寸,每10秒自动微调,保证所有参数处在最优状态。

员工减少,投资不多,经济效益却得以显现。韩圣强说,这种数字化改造预计今年7月开始向其它14条生产线推广,每条投入约40万元,可产出200万元/年的经济效益。

这就是数字技术的力量,这就是长三角车间里正在发生的产业变革:没有巨资购入机器人,只是增加若干传感器,借助“工业大脑”,产线就从半自动化流水线一步跨入可以自主调整的“人工智能”新境界。

平台贯通▶▶消费与制造在数字世界彼此激荡

“制造业的积累很重要,1958年成立的中策橡胶很难通过常规的积累超过欧美百年企业。”中策橡胶集团企划部经理慕晓宇说,比如“米其林在东南亚有自己的橡胶园,通过产地等尽可能保证原料特性的均匀度;而我们的天然橡胶来源相对多元化,要保证密炼的质量合格率就非常复杂。”

“工业大脑”的推广让“换道超车”成为可能。

2017年,阿里云发布工业大脑后,中策成为阿里云“工业大脑”的首批客户。

如今,中策橡胶的数字化战略全面开花:从和面(密炼),到擀饺子皮(胎面压出),到包饺子(成形),再到蒸饺子(硫化机),都在植入数字化技术。

人类的诞生来自大脑的不断进化,“工业大脑”也在向着可复制、平台化的方向不断演进。

中策橡胶正筹划打造行业级别的工业互联网,带动上下游企业加速数字化升级。

“工业大脑的算法、优化模型、机器控制都实现了‘原子化’,只要行业做出一个案例,就可以把参数、算法开放出来,在新的产线上通过拖动组件和调试就能做交付,推广时间从几周缩短到了几天。”叶斯说。

从2017年开始,阿里云的工业大脑帮助钢铁、化工、水泥、电力、装备制造等各行业实现“智造”升级。“我们把工业互联网定位成制造业升级的操作系统。”黄烨华说,数据更容易打通,从研发、采购、生产到销售都实现智能化。

根据规划,阿里云将招募上千家生态合作伙伴,接入百万制造产线,助力制造业的数字化转型。

如果说消费互联网、工业互联网分别是数字经济的上半场和下半场,如今,两个半场正在加速打通。迈向平台化的“工业大脑”,从数字化的在线消费中汲取新的动力。

“很多产业链上下游的协同效率低,导致交期不准确。”黄烨华举例说,服装行业每年由于库存积压而浪费20~30%。“用大数据的方式让生产前端的消费跟生产匹配起来,可以实现零库存、零报废和零损失。”

汕头澄海,国内60%以上的玩具在这里生产。近年来,随着电商迅猛发展,订单与产能的匹配问题越发凸显。

“如果用一句话形容工业互联网,就是事前诸葛。”广东启梦玩具实业有限公司的负责人詹卡达启用工业互联网平台后,注塑车间从原来1.5个人管1台机器,提升到1个人可以管8台机器,车间产能提高30%,库存周转从30天降为20天。

2020年9月,阿里巴巴提出“犀牛工厂”引发广泛关注。在阿里巴巴集团区域研究中心高级专家邓衢文看来,其主要意义就在于推动制造业与电商消费的对接,企业收到个性化订单后,营销端和研发设计环节会同时加强。

类似的进程也在广东上演:从格力、格兰仕到华为、TCL,通过打通供需两端的数据流通,“智造”升级蔚为风潮。位于深圳的富士康入围世界经济论坛的全球“灯塔工厂”网络:从表面贴装到产出成品,该工厂的生产效率和库存周转提升20%以上。

“灯塔工厂就是通过导入互联的透明化、智能化、还有柔性的自动化,让企业实现重大的财务和运营上的收益。”工业富联首席数据官刘宗长表示。

算力创新▶▶“神工坊”助力中小企业研发

走进国家超算无锡中心。

▲走进国家超算无锡中心,看世界最强计算机如何服务企业创新。

“工业大脑”让制造端聪明起来,超级计算机与产业的深度融合则让研发端如虎添翼。

“现在做研发难啊,国外仿真软件算得不够准,还受限。”中策橡胶的工作人员这样抱怨。研发生产一款新轮胎要考虑空气、负载不同情况下的多种特性,做试验、开模具,一个就要30万,对可以模拟实验的国产仿真软件需求强烈。

距离中策橡胶集团总部200公里的国家超级计算无锡中心,先进制造部部长任虎正带领团队为此努力。

“工业仿真里最核心的要素是算法和模型,关键是将其转化为软件。”任虎说,工业软件要高性能、能并行,才有竞争力,“我们做计算框架,就是要实现算法和模型快速软件化。”

任虎的底气,是隔壁房间上百个机柜呈“010”形状整齐排列的超级计算机—“神威·太湖之光”。

国家超级计算无锡中心的超级计算机“神威·太湖之光”。金镝 摄

这台安置在无锡的国之重器,连续四次排名世界第一,系统峰值性能12.5亿亿次,“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”等六项全机应用连续三年入围2016-2018年“戈登•贝尔”奖提名。

背靠强大的计算工具,任虎团队苦苦思考如何助力企业创新。

“欧美企业用大量数字化手段实现高效研发,我们如果没有数字化设计手段,就不具备真正的研发创新能力,订单就慢慢流失了。” 任虎说。帮助中小企业以较低成本研发高端工业装备,迫在眉睫。

为加速超算与产业的深度融合,任虎走出办公室,将超算服务给企业送上门。

江苏博泓新材料科技有限公司致力于复合材料桥梁防撞设施设计、制造,港珠澳大桥、南沙大桥等全国100余座桥梁都有他们产品的身影。任虎团队主动上门推荐后,效果很快显现:合作前,一个防撞设施的模型可能用到1万个网格、 2万个节点,精度也难以保证。“他们计算能力很强,我们的模型可以更精细,达到4万个网格、5万个节点,运算时间反而缩减了。”该公司仿真业务经理季乐说。

让他惊喜的还有简便的操作方式——这要归功于任虎团队打造的“神工坊”系统。

“以前用户用超算,需要在电脑手动输入程序命令,比较麻烦。” 任虎介绍,通过“神工坊”系统,在浏览器登录后就能运行,操作和使用日常办公软件类似。

提供算力支撑,更优化算力服务,才能真正发挥超级计算机对创新的强大驱动力。

国家超级计算无锡中心的超级计算机“神威·太湖之光”。金镝 摄

苏州治水有数环保科技有限公司致力于水处理工艺的计算机数值模拟仿真,负责人刘雪菲回忆起在海外使用澳大利亚国家超级计算机,“我需要先上传指令到平台计算,再将数据下载处理。”现在模拟结果和算法都可以储存在神工坊平台,方便很多。

目前,神工坊平台已经集成了十几款工业软件,多款用于开发设计的在线定制 App,累计公测用户近百家。但任虎说,这还远远不够,“开发自主知识产权的工业软件,对于增强产业安全、推动产业创新作用很大。远期要实现主要软件的国产替代,帮助企业解决数字经济发展的前瞻性、创新型需求。”

这与千里之外的国家超算广州中心努力的方向不谋而合。

“我们将着力推进系统软件生态和应用的培育,让用户专注于其所在领域应用模型提升,” 国家超级计算广州中心主任卢宇彤表示,借助超算,可以有力推进粤港澳大湾区的前沿科技成果在产业领域发挥实际作用。

█建言湾区

依托需求,推动产业数字化转型

“广东很多产业集群的转型升级,首先在销售渠道上数字化转型,再进一步倒逼生产端的数字化转型,实际上是从消费终端往上游走。”邓衢文曾在广东从事产业规划研究,对粤港澳大湾区的产业集群也颇为熟悉。

他举例说,像阳江的刀剪集群实际上就是典型的外贸型产业,70%的产能都是往海外供应的,本土品牌大概10来家,其它全部都是代工。“这些产业集群的企业规模小而散,很多好产品也是要通过电商平台实现数字化,使其在生产端逐步积累下资金,有资金之后去做技术改造,安装智能化制造设备。”

从全国看,这种路径已经被证明可操作。2020年,双11期间,天猫淘宝平台涌现出一堆新兴的国产品牌,“这是因为通过集中平台的消费购买力这种战略性资源,这些品牌就涌现出来了,对于培育本土品牌,开拓内需市场作用非常明显。”

在广东,还有一些产业集群以一两家龙头企业牵引,比如家电产业、电子信息产业,美的、华为等企业带动周边配套产业链。“这种产业集群的数字化转型,实际上就是由龙头企业率先实现自动化、智能化、标准化,然后逐步辐射。”邓衢文说。

随着智能化、数字化生产的转型,产业结构也面临重新界定的可能。

“未来,制造业可能反而是电子信息的一部分,随着智能制造的普及,未来需要到工厂里面,站在流水线上工作的越来越少。相反,对整个数字系统的需求,对计算量的需求肯定是越来越高。”任虎建议,广东应进一步推动超算中心建设,发挥其在制造业升级和研发创新上不可替代的关键作用。

【策划】郎国华 王溪勇 陈韩晖 罗彦军 郑佳欣

【统筹】黄应来 彭琳 王彪

【采写】王彪 曾美玲 郜小平 实习生 王钰茜 罗雅情 梁楚韵

【摄像/剪辑】万稳龙 金镝 实习生 蔡肇宇

【出品】南方经济智库 南方产业智库

【作者】 王彪;万稳龙;金镝;曾美玲;郜小平

南方经济智库

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