罗克韦尔自动化：智能运维助推OEM行业颠覆式创新
李栋
专访罗克韦尔自动化（中国）有限公司
OEM事业部总经理
在全球产业链同质化竞争日益加剧?的当下，将产能提升30%，人力资源节省90%，大幅缩减产品上市时间和能耗，对于机器设备制造商来说意味着什么？这是入选“福布斯中国2021年度中国十大工业数字化转型企业”的真实案例。
一家深耕OEM市场20多年的冰淇淋机械设备龙头企业，通过实施全生命周期的智能运维和数字化转型，成功实现了从OEM（原始设备生产商）向ODM（原始设计制造商），从生产端向服务端转型的蜕变。而这并不是个例，越来越多的OEM制造商意识到，数字化转型已迫在眉睫。
“从制造向制造加服务转型已是大势所趋，”罗克韦尔自动化（中国）有限公司OEM事业部总经理李栋表示，“这也是中国OEM企业走向国际市场，参与全球竞争，迈向高质量、可持续发展的一个重要方向。”
那么OEM企业如何才能突破重围，从传统的低价值领域，快速地转向高附加值的蓝海市场？答案就在制造业微笑曲线的两端。依托在工业自动化、信息化和数字化转型领域的百年积淀，罗克韦尔自动化如何帮助OEM客户应对数字化转型的挑战，在开源、节流和颠覆三个维度为OEM行业赋能？?
数字赋能：加快机器设计和开发效率?
新冠疫情带来的产线停摆和愈加激烈的全球竞争，让国内外客户对OEM的交货期和产品多样化要求越来越高。面对稍纵即逝的市场机遇，OEM企业迫切希望提高其设计和开发的效率，最大限度地加快产品的上市速度，同时降低成本和调试风险。针对这一需求控制工程网版权所有，罗克韦尔自动化为OEM客户提供了一款基于数字孪生技术的解决方案——Emulate3D。
这款罗克韦尔自动化于2019年重磅收购的软件，通过引入先进的数字孪生和3D仿真技术，使原本功能强大的FactoryTalk DesignSuite工厂自动化系统设计软件如虎添翼，为机器的设计、测试和实施提供了一种更快速、易于实施的新方法。
Emulate3D动态数字孪生软件的优势在于，“它可以很方便地将客户的3D图纸一键导入到虚拟仿真的环境当中，从而快速实现一个设备的虚拟测试以及验证。”李栋介绍说，通过在实际生产之前对机器和系统设计进行虚拟调试和优化，可以实现比物理原型更快速地进行更改，帮助OEM厂商大幅提升产品的上市速度。
以数字化的方式实现机器的设计开发为OEM制造商带来了两个显而易见的好处，首先协同设计提升了开发效率。“传统的机器设计方式中，来自机械、电气和设计等相关领域的人员是在孤立地、或者说独立地设计，并没有一个融合的环境，而现在我们为他们提供了一个数字化的协同平台。”李栋说道，“这种协同设计开发模式可以大大降低机器设计的风险，提高对客户需求的认知，帮助OEM制造商更轻松应对设计挑战。”
同时，虚拟样机和测试也缩短了开发周期。因为很多OEM厂商是在面对客户提出的具体需求时，需要把样机先开发出来，一般制作一个样机至少要3-6个月，有些复杂的机型可能要1年的时间。在目前全球紧张的供应链挑战下，最终用户很难接受如此长的周期。通过虚拟样机，OEM厂商可以第一时间把多种设计直观展示给用户，并在虚拟仿真的环境当中，快速实现设备的虚拟测试以及验证。当真实的系统在现场组装并连接到控制系统时，用户不用担心会任何逻辑操作问题，因为这些问题在项目的虚拟调试阶段就已经发现并解决了。
颠覆式创新：从制造向制造加服务转型?
中国制造要想实现从制造大国向制造强国的跨越，除了在设计端加大研发投入，还必然要打通制造业微笑曲线的另一个端——服务维度。结构优化CONTROL ENGINEERING China版权所有，推动生产型制造向服务型制造转变，这也是《中国制造2025》行动纲领提出的一个非常明晰的方向。一些领先的跨国企业已经呈现出制造业高度服务化的趋势，服务业务占企业总收入的比例甚至超过60%。
这一趋势在高度重视客户反馈的OEM行业也尤为突出。“设备的故障诊断、预测与维护，正在成为智能制造领域的另一个爆发点。”李栋指出。关键资产一旦发生故障，其后果往往不可估量，因此越来越多的机器制造商希望通过提供远程访问、预测性维护和设备故障诊断服务来帮助用户防患未然，在最小化机器停车时间的同时，提高OEE（Overall Equipment Effectiveness，设备综合效率）和操作人员的安全性。
疫情的冲击加速了制造企业对远程诊断和维护服务的部署，为了尽量减少非必要的现场服务，并加快故障响应速度，罗克韦尔自动化为OEM用户提供了可扩展的、安全的远程访问解决方案。通过 FactoryTalk Remote Access 软件，用户可以随时随地提供安装支持、编程升级、中断修复应用程序、远程服务和诊断。
据李栋介绍，使用基于云端的FactoryTalk远程访问软件，OEM厂商可以轻松管理、配置和启动与客户设备的安全连接。配套的远程访问路由器Stratix 4300，可以安装用户侧的指定位置，以便于设备的远程访问。对于用户关心的安全性问题，该解决方案具有多重身份验证和加密器，确保用户可以从任何地方启用和维护安全、稳定的远程连接。
与传统的“抢救式维修”不同的是，智能化的运维服务是包括从数据采集开始，到状态监测、数据分析、故障诊断，再到预测性维护和最终决策的一整套解决方案。“预测性维护并不只是一个技术问题，真正的挑战是流程、决策和商务模式。”李栋坦言，“好的商务模式，可以帮助整个产业链条上所有参与的企业都受益。”
例如，罗克韦尔自动化为全球领先的工程技术公司美卓提供的预测性维护解决方案，通过内置于美卓矿机中的上百个传感器，评估过程性能并预测部件磨损和故障，并借助FactoryTalk Cloud平台和先进的机器学习算法分析这些数据，使得采矿企业能够从其运营中获得可观的业务价值，美卓也通过该高附加值服务开创了新的商务盈利模式。
一个好的预测性维护解决方案所带来的增值服务，应该能够切实地让OEM厂商和最终用户受益。李栋认为，真正要帮助OEM企业是一定要从它的价值和痛点去解决实际的问题，然后在其可以承受的成本之下去做相应的规划，这样才能更好地实施和推广，为企业带来真正的价值。要在实施成本、难度和周期方面找到一个最佳的平衡点，这也是罗克韦尔自动化为OEM客户定制解决方案时的一个重要考量。
数字化转型不是一蹴而就的，尤其是对于成本和专业人才方面有一定限制的OEM企业，可以先从小处着手，采用更灵活的边缘智能解决方案，这样有助于更快速地解决问题。罗克韦尔自动化自主研发的CompactLogix 5480边缘计算控制器，正是为了满足这样的需求应运而生。
CompactLogix 5480支持Windows 10 IoT Enterprise操作系统中安装FactoryTalk Analytics Edge软件，由于和CPU通过背板通讯，可实现快速实时稳定可靠的数据采集，OEM和最终用户可以直接从机器采集数据，并存贮在本地数据库中，实现本地部署的同时进行本地数据分析，也可以采用云平台部署从而让部署更加灵活。
以一个医药化工行业危废焚烧配套控制系统中的应用为例，原系统采用“智能仪表 + PLC系统 + 上位控制”的模式，日处理量在5吨以内。随着危废焚烧排放标准提高，日处理能力要求提高到10～20吨，原有智能仪表功能无法满足要求。采用CompactLogix5480控制器后，客户自行研发出的模型软件可直接安装在Windows 10 IoT 操作系统中，不仅大幅提升了处理能力，PLC和上位操作系统的完美结合还解决了控制器和上位机通讯的高速可靠的实时性。
在2021年5月份， CompactLogix 5480边缘计算控制器系列产品还通过了中国信息通信研究院“边缘计算标准件计划”产品测评。“单纯功能性的产品很多企业都可以提供，但它最终是否能与IT/OT层以及整个系统架构集成和兼容，可能才是比较关键的那一环。”李栋说道，要让数字化工具发挥它应有的价值。显然，在IT/OT融合方面深耕百年的罗克韦尔自动化更了解OEM行业的痛点所在。
顶层设计：将智能运维贯穿全生命周期
对于与全球上下游产业链紧密相连的OEM行业来说，数字化转型显然不再是一个选择题，而是一门必修课。麦肯锡咨询公司对全球800多家传统企业开展的调研结果显示，尽管有近 600 家企业启动了数字化，但其中的71%仍然停留在试点阶段，85%的企业停留时间超过一年以上，迟迟不能实现规模化推广。
要想摆脱“试点陷阱”，少走弯路，制造企业应当从何处着手实施数字化转型呢？“数字化转型其实需要一个顶层设计www.cechina.cn，这可能是一些企业实施的时候容易忽略的一个问题。”李栋建议，先综合考量企业的核心竞争力，包括产品设计能力、服务能力和渠道终端覆盖能力等，以及企业发展愿景和未来的产业互联生态发展趋势，再去制定相应的数字化转型策略，就会让数字化转型更容易落地。从“大处着眼，小处着手，由点到面，分步实施，重点突破，持续改进”，这也更符合中国制造业发展的实际情况。
为了帮助OEM企业更好地应对实施数字化转型过程中面临的挑战，罗克韦尔自动化推出了由工业物联网、大数据、人工智能、AR/VR、数字孪生等创新技术支撑的智能运维Rockii解决方案，全面覆盖云服务的SaaS、PaaS、IaaS三层架构，同时具备了开放兼容、持续拓展和自主可控的特性。
基于对OEM行业需求的深入了解，智能运维Rockii解决方案一经推出就得到了客户的广泛认可。例如在文章开篇中提到的冰淇淋设备制造商南京浦园，其生产制造的冰淇淋冷饮设备占据国内60%~70%的市场份额。公司每年新建众多冰淇淋生产线，对整线控制和智能运维的需求迫切。通过罗克韦尔自动化前期的智能制造咨询与顶层设计，为其量身定制了一套智能运维Rockii解决方案，实现了从智能机器到智能产线再到智能工厂的全面转型。
通过智能产线的搭建CONTROL ENGINEERING China版权所有，将机器层IaaS数据打通，可实现数据贯通和采集；通过整线集成，实现产线联动，在PaaS层实现集中控制和报表显示；并对SaaS层搭建远程访问，实现设备的OEE统计分析、报警故障统计分析、能耗统计分析等。智能运维Rockii解决方案助力南京浦园实现了从研发制造、运营服务到商业模式全方位的数字化转型与创新。
正所谓工欲善其事必先利其器，通过前期的顶层设计，罗克韦尔自动化帮助OEM企业从预期收益、成本下降、资金投入、时间跨度和实施难度等多个维度，去梳理和考量具体的数字化实施路径。同时，“我们不仅洞察到了国内外在数字化转型和智能制造方面的共性需求，也敏锐地觉察到中国制造企业对可持续发展的新需求。”李栋谈到。
为助力中国制造业加速能源效率的提升，早日实现双碳目标，罗克韦尔自动化推出了升级版的能源管理解决方案，希望可以更有效地帮助企业利用数字化手段进行碳追踪和能源管理。同时与TüV莱茵在碳排放和能源管理领域开展深入合作，打造包含碳排放数据采集的能源管理咨询服务，帮助工厂进一步优化能源管理，实现节能减碳目标。
这也是罗克韦尔自动化一直以来倡导的，将安全(Safety)、节能(Energy)、环保(Environmental)、高效(Efficiency)的可持续发展SEEE价值，全面贯彻于智能制造和数字化转型过程中。“这是真正符合中国制造业发展的本质需求。”李栋笃定地说道，“我们不光要考虑一个应用，还要考虑整个生态，通过一个健康发展的生态，推动中国制造业的可持续发展。”
继推出连接供应端和需求端的智能运维Rockii解决方案后，罗克韦尔自动化携手先锋合作伙伴联合发起成立了开放型非营利组织——智能运维Rockii联盟。智能运维Rockii联盟将携手产业链上下游企业集智汇策CONTROL ENGINEERING China版权所有，通过跨界创新塑造价值，助力制造企业实现高质量可持续发展的目标。
根据最新发布的《2021年度可持续发展报告》，罗克韦尔自动化将力争在2030年实现碳中和目标，并已为旗下20 家大型制造工厂通过了 ISO 14001 和 ISO 45001 环境管理和安全标准认证。作为全球领先的绿色低碳新赛道标杆企业之一，罗克韦尔自动化碳中和解决方案可覆盖中国90%的高碳排放行业。我们有理由相信以“引领未来无限可能”为愿景的罗克韦尔自动化，未来也将引领中国OEM行业开启可持续发展的新篇章。
