美国制造的云平台 - 软件定义制造业 编号026
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  作为引导美国先进制造回归的创新战略Manufacturing USA美国造(原国家创新制造网络NNMI),数字制造与智能制造被分成两条主线,而且二者分管机构并不相同。数字制造与设计创新机构(DMDII)是由国防部DoD负责,而智能制造创新机构则由能源部DoE负责。从这个意义上,数字制造与智能制造只属于先进制造侧重于不同领域的叙事结构,与国内所讨论的数字制造是智能制造的基础具有不同的内涵和外延。

  数字制造与设计创新机构(DMDII)由国防部牵头在2014年2月25日组建成立,该机构主要研究数字化数据在产品全寿命周期中的交换以及在供应链网络间的流动,推进数字化、智能化制造。

  而美国造Manufacturing USA中的智能制造创新机构则是直到2016年6月20日才通过甄选确定由智能制造领导联盟(SMLC)主导。该联盟早在2006年就已经成立,旨在推动传感器和数字过程控制技术进步,以快速提升美国先进制造业的效率。

  而这两个机构的最大共同就是:依托真正的云平台。

  数字制造公地

  作为美国造的创新机构DMDII,最重要的目标之一就是通过释放小企业、创业家和个体,来设计和制造产品,鼓励数字化协同与分散团队的合作,使得数字信息与数据的安全共享的障碍,大大降低;同时通过大数据分析工具,来连接人和数据。

  而平台,正是这样一个必需品。

  早在2015年7月,DMDII就启动了数字化制造的开源软件项目 数字制造公地Digital Manufacturing Commons (DMC) 。

  (注:为了区别于国内无处不在的所谓的平台,本文特意将commons译为公地)。

  而DMC的孕育中承接了来自于国防高级研究计划局的自适应运输设备制造(AVM)计划的基因,对复杂装备系统研制具有强烈的指向,通过众包化的平台实现知识的封装和协同,将智能特征明显的研究成果转化到武器装备研制生产中,大幅缩短其研制周期。

图 1 数字制造公地(DMC)

  按照DMC项目经理Joe Salvo认为,设计工具与建模工具的易获得性和广泛传播,将鼓励无数人开启新一轮的创新高潮。强大的软件工具、模型、生产方式,将使得整个制造业流程实现协同与对等,从而大幅度提高制造效率。实际上,DMDII通过配套提供各种资助基金,来鼓励各种应用软件的开发,跟数字制造公共平台DMC进行接口。

  这些基金面向小团队、企业或者技术狂人,面向制造业提供各种不同的软件解决方案。该资助项目在9月进行实验班辅导,参加者将深入了解DMC的技术特点,以及学习如何使用DMC的软件开发包,从而鼓励参与者开发面向制造业应用的软件。

  智能制造平台

  而对于智能制造领导联盟SMLC而言,早在2013年就曾获得来自美国能源部能源效率与可再生能源办公室先进制造计划的780万美元支持,着手开发美国首个开放的智能制造技术平台。

  平台架构正是SMLC联盟的强项之一,作为SMLC早期的发起者之一,罗克韦尔自动化公司很早就提出了IA集成架构Integrate Architecture。这也成为SMLC的一个重要思想,那就是,不断发展开放式架构平台,搭建广泛的制造应用平台。当时,罗克韦尔的响应者似乎并不多。而十年后,终成正果。实际上,罗克韦尔一直没有加入GE主导的IIC工业互联网联盟,而执着于智能制造领导联盟的工作。这种执着,看上去正在得到正确的回报。

图 2 智能制造领导联盟云平台(SMLC)

  此次新成立的智能制造创新机构,将采用开源的数字平台和技术集市的方式,将先进的传感器、控制器、平台和建模技术集成到商业化的智能制造系统。与此同时,充分利用云计算技术和灵活的开发架构,提供实时分析工具、基础设施和各种工业应用,强调应用的安全性、互操作性以及商业化封装的制造业知识产权,确保所有美国企业,不论是大企业还是中小企业,都将受益于制造业创新机构的平台成果。

  平台何处来

  从2014年DARPA将军方AVM计划转移给DMDII负责进一步开发和应用推广,到DMC面向众多民间开放,就可以看出AVM计划与DMC有着不可割裂的血缘纽带。

  实际上,DMC的主要核心功能来自于DMDII和GE全球研究院的合作成果,为了使DMC平台具备建模和仿真能力,DMC集成了开源的DOME项目的代码。DOME项目,即基于对象的分布式建模环境,由麻省理工学院MIT CADlab首先在1996年发起,专注于研发便利的设计工具。

  DMC支持在线社区的用户分享数据、分析模型、仿真模型等各种要素,实际上DMC这样一个分布式的云平台,正是工业社区的理想召集者。不论企业的大小,都可以从中获取工业最佳实践和相关资源,促使制造业务、企业和技术变得更加数字化与互联化。

  智能制造SMLC云平台则起源于能源管理平台。其中之一的测试台位于普莱克斯氢处理厂,用于优化蒸汽甲烷重整炉,包括从产品设计到供应链,直至蒸汽甲烷重整炉运营的全过程,当时项目旨在设计和展示可以运用数据建模和仿真技术的通用平台,以便结合工厂生产系统来管理能源消耗情况。

  上半年来华访问的SMLC技术总监Jim Davis介绍说,在美国能源方面的使用,制造业方面占到了三分之一的比例,因此美国能源部非常关注制造业当中的能源消耗,而数据则作为一种创新的关键要素,来解决能源消耗和环境可持续性等问题。这也是为什么能源部把具体能源节省的举措放到了智能制造里面,SMLC从能源运营效率的出发,从而形成的整个智能制造的闭环结构。

  DMC和SMLC从不同原点出发,决定了其关注的重点和解决的问题是有所差异,两条策略不同的路径交织出云平台建设的全面图景。

  平台,其实远不止平台

  DMC、SMLC云平台从属于美国造的国家制造创新网络计划,是美国发展先进制造业进行大规模社会分工和协同的基础架构,而像GE的Predix、西门子的Mindsphere、达索的3D Experience、PTC的ThingWorx及SAP的HANA则是以企业为主导的平台范例。

  然而仅有平台是远远不够的,因为平台只是工业软件的载体。关键问题仍然是围绕着数字化设计制造的虚拟空间里,实现各种知识建模和知识转换的能力。正是为了构建这些关键的工业软件能力,近几年西门子等工业巨头纷纷展开并购软件的举动。从软件到平台,是各大工业巨头的战略方向中最为重要的解读。

  与国际软件巨头们平台、软件合璧的策略不同,国内智能制造云平台市场呈现百草齐长的局面。然而大多数并非基于软件或者基于内容,而过于强调交易、强调简单OA场景的在线化、集成化,完全没有按照开放建模,也没有搭建最为基础的平台。

  简单地说,国内云平台绕开了问题的最困难部分。

  这种缺乏内容、只想做交易的云平台,未来会发现,对于制造业而言,那将是一种贫瘠的悲凉。

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