采寫|郭娟

1958年8月1日，中國(guó)長(zhǎng)春。

經(jīng)過(guò)33天奮戰(zhàn)，新中國(guó)第一輛高級(jí)轎車——紅旗牌轎車誕生。這是一個(gè)日后載入史冊(cè)的事件，它標(biāo)志著我國(guó)民族汽車品牌的崛起，也見(jiàn)證了一汽人自主自強(qiáng)的工業(yè)精神。

世易時(shí)移，63年后的今天，汽車業(yè)正發(fā)生著深刻的變化。

“電動(dòng)化”是大勢(shì)所趨，國(guó)務(wù)院近期發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出，到2030年我國(guó)新能源、清潔能源動(dòng)力交通工具滲透率為40%的規(guī)劃目標(biāo)。

另外，自《中國(guó)制造2025》明確將汽車產(chǎn)業(yè)列入智能制造重點(diǎn)突破的領(lǐng)域以來(lái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化和高度自動(dòng)化，從“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)變，成為汽車業(yè)緊迫的任務(wù)。

面對(duì)這些變化，一汽人不認(rèn)輸，一個(gè)叫做“繁榮”的數(shù)字工廠誕生了。

九院尋找新伙伴

“繁榮工廠”因坐落于吉林長(zhǎng)春汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的繁榮基地而得名，2020年4月，這個(gè)工廠開(kāi)始動(dòng)工，今年年底建成投產(chǎn)后，一汽紅旗的所有新能源汽車將從這里走出。

在一汽紅旗的規(guī)劃里，未來(lái)會(huì)推出21款車型，其中，新能源汽車18款，占比達(dá)到85%以上，繁榮工廠的重要性由此可見(jiàn)一斑。

整車20萬(wàn)輛的年產(chǎn)能，只是“繁榮”的小目標(biāo)。另外，繁榮工廠設(shè)計(jì)的生產(chǎn)節(jié)拍為60JPH（jobs per hour），即每小時(shí)完成60個(gè)作業(yè)、每分鐘就有一輛汽車整裝下線。

如果一年停工10次，每次停工3小時(shí)，就會(huì)減少1800臺(tái)產(chǎn)量，實(shí)際損失上億。因此，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、集中處置，減少產(chǎn)線停工的發(fā)生，需要繁榮工廠具備“預(yù)測(cè)性維護(hù)算法”。

如何讓“繁榮”具備以上能力，才是工廠設(shè)計(jì)師們最初遇到的“硬核”問(wèn)題。

繁榮工廠的“總設(shè)計(jì)師”是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，與新中國(guó)第一輛轎車同一年誕生的“機(jī)械工業(yè)九院”，63年來(lái)一直專注于汽車工廠建設(shè)和汽車工業(yè)整體解決方案，目前已服務(wù)了國(guó)內(nèi)外數(shù)十家汽車主機(jī)廠。

然而這一次，繁榮工廠的構(gòu)建與以往任何一家主機(jī)廠都不同，因?yàn)樗兊酶又悄芑Ｆ嚇I(yè)要做智能制造比其他領(lǐng)域有都有基礎(chǔ)，它具備先天高度的自動(dòng)化體系，現(xiàn)代制造業(yè)流行的“自動(dòng)化流水線”就源于汽車制造業(yè)。

九院副總經(jīng)理李允升認(rèn)為，“自動(dòng)化是用機(jī)器代替人的體力勞動(dòng)；數(shù)字化、智能化則是用機(jī)器代替人的腦力勞動(dòng)。”

如何去實(shí)現(xiàn)呢？“用機(jī)器代替人的抉擇和輔助人的抉擇，主要依靠數(shù)據(jù)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和人工智能的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)于物理世界狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知，在信息空間通過(guò)計(jì)算做出最優(yōu)的決策，使得資源得到最大的優(yōu)化。”李允升進(jìn)一步解釋。

一句話，要讓繁榮工廠變得更“聰明”，核心還在于數(shù)據(jù)和算法。

積淀了深厚的汽車行業(yè)業(yè)務(wù)能力的九院，急需一批新伙伴，它要對(duì)大數(shù)據(jù)的標(biāo)注、定義、治理、分析、處理、存儲(chǔ)、安全等都有豐富的經(jīng)驗(yàn)，找來(lái)找去，阿里云成為這個(gè)最主要的合作伙伴。

在這之前，阿里云也涉足過(guò)70%的頭部汽車主機(jī)企業(yè)，但業(yè)務(wù)多覆蓋研發(fā)和營(yíng)銷，繁榮工廠的新使命則要求阿里云深入到汽車的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，這也是阿里云的第一次。

2020年7月，阿里云與九院正式達(dá)成戰(zhàn)略合作，“要協(xié)力為汽車業(yè)提供數(shù)字工廠的解決方案”，就這樣，繁榮工廠的“總設(shè)計(jì)師”團(tuán)隊(duì)里，新增了一家互聯(lián)網(wǎng)背景的云計(jì)算公司。

數(shù)據(jù)智能讓工廠更聰明

繁榮工廠投入78個(gè)億，總占地70萬(wàn)平米，是一個(gè)從0到1打造的工廠，為了保證基本的生產(chǎn)，它將汽車制造的沖壓、焊裝、涂裝、組裝、電池五大核心車間搬到這里。

但與傳統(tǒng)汽車工廠自動(dòng)化先行的理念不同，繁榮工廠一開(kāi)始就確立了數(shù)據(jù)為主線的思路，各數(shù)據(jù)都由每臺(tái)設(shè)備產(chǎn)生，因此，五大車間里的每一臺(tái)機(jī)器都應(yīng)高度智能化，因?yàn)椤耙獙?shí)現(xiàn)整體的系統(tǒng)智能，單體也要具備一定的智能，否則效果不會(huì)太好”。

與阿里云達(dá)成合作后不久，繁榮工廠形成了200多條產(chǎn)線，6500多臺(tái)設(shè)備。每一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，不僅意味著機(jī)器間能相互“聯(lián)網(wǎng)”，更重要的是機(jī)器在互聯(lián)中產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，如何有效采集這些數(shù)據(jù)？九院和阿里云聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一套SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了軟件的自主、可控，在實(shí)際應(yīng)用中，還設(shè)計(jì)了繁榮工廠百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位，也讓數(shù)據(jù)采集的頻率突破到200毫秒。

黃錚是阿里云汽車行業(yè)的架構(gòu)師，他透露，“百萬(wàn)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的一秒鐘并發(fā)數(shù)據(jù)量，起初給繁榮工廠的大數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了技術(shù)難題，這也是其他智能工廠沒(méi)有遇到過(guò)的情況。”

好在已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)13年的雙11電商大促，早就讓阿里云具備海量數(shù)據(jù)的架構(gòu)能力，如今，這個(gè)能力被“遷移”到繁榮工廠中，雖然很多數(shù)據(jù)都是設(shè)備與設(shè)備間的邊緣采集，但已足夠化解海量數(shù)據(jù)帶來(lái)的流量瓶頸。

200多條產(chǎn)線、6500多臺(tái)設(shè)備、百萬(wàn)級(jí)別的數(shù)據(jù)點(diǎn)位，這每一個(gè)點(diǎn)位的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)規(guī)則的標(biāo)注等，都是阿里云結(jié)合“九院”汽車制造的經(jīng)驗(yàn)，再依據(jù)一汽紅旗實(shí)際的生產(chǎn)場(chǎng)景一一梳理而成。

顯然，這是一項(xiàng)無(wú)比龐大的工程。

九院副總經(jīng)理李允升總結(jié)，這是一次特別有價(jià)值的嘗試，因?yàn)椤罢麄€(gè)工廠感知體系的構(gòu)建，就在于各設(shè)備能提供有效的數(shù)據(jù)。”

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，也決定了后續(xù)算法能否正常進(jìn)行，然而數(shù)據(jù)分布于200多個(gè)條線，如何保證準(zhǔn)確性，以及各條線間數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接融合和利用分析，這又用到阿里云的另一種能力的沉淀——數(shù)據(jù)中臺(tái)。

黃錚介紹，數(shù)據(jù)中臺(tái)自帶對(duì)數(shù)據(jù)的清洗，也就是對(duì)數(shù)據(jù)的一些瑕疵進(jìn)行過(guò)濾，以及做數(shù)據(jù)的融合計(jì)算和分析等，都有完整的功能組件來(lái)做支撐。

“抓取到數(shù)據(jù)后，上傳到中臺(tái)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗建模、分析，這就需要對(duì)數(shù)據(jù)場(chǎng)景的明確”，黃錚的同事王彪補(bǔ)充。

中臺(tái)要形成數(shù)據(jù)治理和分析的方法論，最先由阿里的業(yè)務(wù)同學(xué)與紅旗方面對(duì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行定義，包括對(duì)數(shù)據(jù)字段的梳理等，然后把數(shù)據(jù)的清洗標(biāo)準(zhǔn)制定出來(lái)，就可以在數(shù)據(jù)中臺(tái)設(shè)定數(shù)據(jù)治理的規(guī)則，這個(gè)規(guī)則應(yīng)用于后面設(shè)備類的數(shù)據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行。

例如一些閾值的設(shè)定，包括設(shè)備閾、成本閾、質(zhì)量閾等等，這讓智能設(shè)備和生產(chǎn)條線在運(yùn)行中一旦接近閾值就會(huì)產(chǎn)生預(yù)警，這套規(guī)則的設(shè)定也使得繁榮工廠具備“預(yù)測(cè)性維護(hù)算法”能力。

中臺(tái)的搭建，是底層的用戶數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)等的打通，這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)共享，再把這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一放到一個(gè)平臺(tái)，就可以支持指導(dǎo)其他業(yè)務(wù)。強(qiáng)大的中臺(tái)會(huì)把工作中重復(fù)環(huán)節(jié)抽取出來(lái)，避免每次獨(dú)立開(kāi)發(fā)的資源和時(shí)間浪費(fèi)，這樣前端的工作就變“輕”了，工作效率才會(huì)有質(zhì)的提升。

數(shù)據(jù)中臺(tái)是近兩年大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的熱詞，但多數(shù)都沒(méi)有做起來(lái)，而只有包括阿里這樣的大型互聯(lián)網(wǎng)公司做成。咨詢師劉潤(rùn)曾分析過(guò)這個(gè)原因，是因?yàn)椤八麄兪浅墒斓拇蠊荆型晟频墓芾碇贫龋块T協(xié)同合作也高效，先有制度和流程，才會(huì)有中臺(tái)。”

正是因?yàn)榘⒗镌凭邆涞拇髷?shù)據(jù)能力，才讓它和九院的業(yè)務(wù)能力形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，也就有了繁榮工廠的深度合作。

做成標(biāo)桿需要幾步？

李允升介紹，繁榮工廠的打造，在建設(shè)之初，就已經(jīng)確定要“打造國(guó)際一流、行業(yè)領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的標(biāo)桿智能工廠的目標(biāo)。”

他認(rèn)為，數(shù)據(jù)是數(shù)字工廠構(gòu)建首先抓住數(shù)據(jù)這條主線，核心則是軟件，因?yàn)檐浖紫仁嵌x數(shù)據(jù)流通規(guī)則，把正確的數(shù)據(jù)以正確的方式存到正確的主體里。

阿里云在這場(chǎng)合作中，處于核心地位，因?yàn)樗鼘⑵脚_(tái)上磨練多年形成的通用能力，一頭扎進(jìn)具體的場(chǎng)景中，才能完善更多的know how。據(jù)李允升透露，繁榮工廠里有一套核心系統(tǒng)就是與阿里云打磨而成，那就是“車間管控系統(tǒng)”，它介于PLC和MES之間，基于產(chǎn)線邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)分析及數(shù)據(jù)智能應(yīng)用，形成與線體自動(dòng)控制系統(tǒng)高效協(xié)同，最終提升產(chǎn)線效能、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，并以高質(zhì)量的分析結(jié)論和決策建議支撐工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

另外，數(shù)字工廠里的沖壓、焊裝、涂裝、組裝、電池五大核心車間，也同步構(gòu)建了“數(shù)字孿生車間”，將“物理世界在線上用3D可視化的方式展現(xiàn)出來(lái)，更為直觀，可視化的感覺(jué)更強(qiáng)。”

王彪舉例，數(shù)字孿生是與實(shí)時(shí)的產(chǎn)線產(chǎn)生實(shí)際鏈接，車間里每一臺(tái)智能設(shè)備的工藝參數(shù)、產(chǎn)線、報(bào)警信息等通過(guò)數(shù)字孿生的方式展示出來(lái)，“以前可能是一個(gè)報(bào)警，現(xiàn)在3D化的展示設(shè)備，會(huì)給到一個(gè)更為直觀的提示。”

生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，以往，涂裝車間的工人預(yù)先做好防護(hù)，才能降低噴涂材料對(duì)人體的傷害。現(xiàn)在，他們只需用對(duì)著電腦操作，就能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)噴涂的實(shí)際效果，因?yàn)楫a(chǎn)線的一舉一動(dòng)，在屏幕上做到一覽無(wú)遺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

讓軟件簡(jiǎn)化到“只要會(huì)操作PPT都能上手”，這也是阿里云在數(shù)字工廠里工具層面的革命性創(chuàng)新，以往，工業(yè)軟件具備很高的門檻，只有具備自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的人才會(huì)操作，現(xiàn)在，“通過(guò)可視化的界面，拖拽就能實(shí)現(xiàn)任意設(shè)備的數(shù)據(jù)，以及聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集分析工作”，黃錚介紹。

但這畢竟是一個(gè)從0到1建造的工廠，阿里云汽車行業(yè)的架構(gòu)師王彪總結(jié)，“我們有技術(shù)積淀，對(duì)行業(yè)的理解卻不夠，造成業(yè)務(wù)能耗過(guò)高”，另一方面則值得肯定，因?yàn)榉睒s工廠數(shù)的搭建理念、數(shù)據(jù)中臺(tái)的應(yīng)用、算法平臺(tái)等，“這些架構(gòu)在國(guó)內(nèi)應(yīng)該沒(méi)有第二家。”

（原文首發(fā)于《云棲戰(zhàn)略參考》）