【51CTO.com原創稿件】伴隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能等技術在制造行業中得到越來越廣泛和深入的應用，智能化的未來工廠已經成為了眾多制造工廠轉型升級的目標。
想象一下：在工廠中機器人操作設備，執行各種任務，設備之間高度互聯，協同工作。發生異常的時候，設備自動呼叫生產人員，并能自動預測下一次的可能故障……人類和機器在工廠中并肩作業，這種看似不可思議的未來場景已經在世界各地的工廠中悄然發生了。

作為擁有30多年的工業制造經驗的企業，華為走在智能制造轉型的前列。基于華為云的工業互聯網平臺FusionPlant，聯合生態合作伙伴創新工業互聯網產業云模式，打造高度智能的未來工廠，東莞松山湖工廠就是其中的典范。那么，松山湖工廠有哪些超能力？讓高度智能化的未來工廠成為現實，又需要哪些核心能力呢？

在華為近期推出的政企專家首個對外交流的線上平臺《懂行人在線》欄目中，華為中國政企智能制造業務部資深專家鄺繼雙（炳哥），帶來了《未來工廠新特征》的分享，揭秘未來工廠背后的故事。據鄺博士介紹，企業建設數字工廠或智能工廠，需要打造九項核心能力。分別是：設備自治、設備協同、全流程貫通、多層級聯動、多業務協同、決策自動化、人機泛在交互、空間神游與時間穿越。

一、設備自治能力（OT側）

設備自治能力就是設備能夠進行自我管理。以往的老舊設備不具備通訊接口，無法自動檢測，報警故障。在未來工廠中，通過給設備加裝傳感器、數據采集接口、監控分析預測等軟硬件工具，進行感知信息的收集和狀態的分析，讓設備可以自己管理自己。同時，設備還可以給生產人員發消息，提醒相關操作，如加潤滑油，換軸承之類。實現設備自治的能力，相當于給設備賦予了智慧。

二、設備協同能力（OT側）

設備協同能力是指設備間自主交互，工作協同，過站互檢防錯，誤差自動修正。

鄺博士在分享中列舉了生產設備與檢測設備協同的場景。當生產設備加工出現偏差時，質量檢測設備會自動識別誤差，并判斷出如何調整工藝參數來消除誤差，并把這些信息轉換成生產設備的控制指令，從而達到實時反饋消除誤差的目的。

另一個場景是在搬運大的工件時，往往需要重載AGV。重載AGV的成本非常貴，而且利用率不是很高。此時可以利用設備協同能力，讓若干小的AGV共同協作搬運，來提升資產的利用率，并降低成本。

三、全流程貫通（IT側）

全流程貫通是指訂單排產以后，生產前的預防和預測，生產中的過程監控與異常快速處理、生產后的全流程優化分析和工藝改進。

生產通過訂單排產結果來驅動，排產后就可以確定產品的生產位置、所需物料、工藝方案、質量檢測方式等。

生產準備就緒之后，就可以進行實際的開工生產，包括對生產進度進行實時監控，確認生產是否可以按時完工；生產過程中發生異常時要快速診斷分析，快速定位消除異常。

生產結束后，則需要進行全流程分析和優化，如分析生產工藝參數對質量的影響，為工藝過程的改進提供有針對性的指導意見。

四、多層級的聯動（IT側）

在使用傳統的IT系統過程中，當在生產監控界面發現異常報警時，往往需要打開其他的業務系統去查看數據，分析原因；診斷后再打開另一個業務系統，下達作業處理工單，然后下發到現場去執行。在這個過程中，會調用不同的系統，不同的菜單，不同的功能界面，才能完成這一項工作的完整閉環。在未來工廠中，監控中心會有展示所有領域關鍵生產運營指標的電子看板，當某個監控指標出現異常波動時，可以直接點擊鉆取，出現數據分析和診斷的界面，診斷結果產生后，又可以直接關聯調用執行操作的界面。此時，整體監控、分析診斷與操作執行各層級是上下聯動的。

華為松山湖工廠全球制造運營與指揮中心的監控電視墻

五、多業務領域協同

要實現生產過程的平穩高效，依靠單一部門是不可能完成的，需要利用數字工具，來支持人（制造產品的人員）、機（制造產品所用的設備）、料（制造產品所使用的原材料）、法（制造產品所使用的方法）、環（產品制造過程中所處的環境）、安全、檢測等多領域協同。

六、決策自動化
決策自動化指數據收集、信息獲取、知識發現、決策執行的全過程自動化處理。

在松山湖工廠，保存了大量歷史記錄的問題單，每張問題單的內容包括：問題現象描述、問題原因分析、問題處理措施、處理的效果反饋。利用這些問題單通過自然語言處理、知識圖譜關聯分析、問答機器人與機器學習等技術手段，把問題現象和后續的分析診斷等過程做關聯，實現了生產問題的自動診斷。這樣對現場員工的經驗要求就大大降低了。這項功能在華為松山湖工廠已經全面推廣。除了生產問題自動診斷以外，決策自動化技術的應用場景還有AI質檢、高效排產、AGV自動路線優化等等。

鄺博士指出，雖然新的技術和手段可以節省一部分人力和腦力，但是對于整個制造流程或產業鏈來說，人的因素不可或缺。一些藝術性的、需要管理智慧的工作還是需要人來完成。重復性或者依靠經驗積累，能夠提取標準模式的工作場景，如決策方面的自動化，可以用人工智能去替代。所以，無人化只能在某些特定的局部場景實現。

七、泛在交互

泛在交互指人與系統的對話式語音交互或動作交互，根據上下文場景動態組織反饋信息。隨著自然語言處理、對話機器人、復雜的搜索或者圖的檢索技術越來越成熟，用語言控制系統成為了現實，這樣工作效率和用戶體驗都能夠得到大幅度提升。

八、空間神游

空間神游是指通過CPS、工業互聯網、數字孿生等技術跨越地域的限制，實現遠程監控與操作。

當企業發展到一定規模，會出現多工廠、全球化部署的模式。由于地域跨度比較大，完全依賴人工到現場作業會導致效率低下。而在數字化系統中，就可以了解到遠程工廠的生產情況并操作處理。空間神游能力突破了空間限制，實現了運籌帷幄。

九、時間穿越

時間穿越是指將工廠全息數字化，并利用模擬仿真技術，實現用較小的成本，較高的效率，進行歷史事件回放與未來趨勢推演。

時間穿越包括兩個方面：一是回溯。出現故障時，可以利用采集的準全量數據重建場景，，分析問題出在哪里，以及出現問題的原因。二是預測，指在虛擬環境中建立虛擬工廠，在系統里實現虛擬的生產制造過程，提前識別隱患并觀察效果，降低新產品試制或工藝改進的成本。

設備自治能力的成功實踐

據鄺博士介紹，在上述九大能力中的細分場景中，華為有很多項目在推進，有些比較成熟，有些還在探索階段。如設備自治中的設備智能維護就已經在應用了。以往設備的被動響應維修和計劃性的維修，有很多不科學、不合理的地方，有些設備的保養周期設置的過短，零部件會在健康度還比較完好的情況下進行保養，造成了不必要的浪費。

設備從正常運轉到出現故障，不是一個快速失效的過程，在前期會有一些特征可以識別出來，比如振動的幅度或者頻率出現異常。給設備加裝傳感器，對溫度、噪音等指標進行監控，就能捕捉到這些信號，設備端監測系統就可以分析出現異常的位置和原因，預測設備使用壽命，并通過類似WeLink的數字化辦公協作平臺，自動呼叫設備維修工程師，告知其異常的發生。甚至告知備用的零部件放在哪里，用什么樣的工具去維修。維修之后，還可以預測下次發生故障的時間。在華為松山湖工廠還有很多類似的應用場景。

在中國“新基建”的大背景下，制造企業由“制造”向“智造”轉型的需求將更加迫切，華為將一如既往的聚焦云、AI、5G等先進ICT技術，構建工業互聯網平臺，并聯合行業領先的生態合作伙伴，為未來工廠賦予更多的超能力，助力數字中國建設，共建萬物互聯的智能世界!

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