AI工業(yè)視覺平臺(tái)“上崗” 解碼施耐德電氣“燈塔工廠”

作者： 2021年11月24日 來源： 瀏覽量：
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10月27日，施耐德電氣“云-邊協(xié)同AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)”（下稱“AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)”）在施耐德電氣武漢工廠正式發(fā)布。施耐德電氣利用亞馬遜云科技的機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)AmazonSageMaker及其他相關(guān)服務(wù)，成功構(gòu)建起AI工業(yè)視
　　10月27日，施耐德電氣“云-邊協(xié)同AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)”（下稱“AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)”）在施耐德電氣武漢工廠正式發(fā)布。施耐德電氣利用亞馬遜云科技的機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)Amazon SageMaker及其他相關(guān)服務(wù)，成功構(gòu)建起AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的自動(dòng)化。

　　AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)景
　　目前，施耐德電氣已經(jīng)在中國5家工廠、9條產(chǎn)線完成了AI視覺檢測(cè)平臺(tái)的部署，將9條產(chǎn)線的漏檢率降為0，誤檢率下降到0.5%，實(shí)現(xiàn)了效率的大幅提升。下一步，該平臺(tái)將進(jìn)一步拓展到其他8家工廠、44條產(chǎn)線。在中國，施耐德電氣有23家工廠和7家物流中心。
　　當(dāng)前，以工業(yè)視覺為代表的工業(yè)智能在國內(nèi)工業(yè)制造企業(yè)獲得較大范圍的認(rèn)同，在鋼鐵冶煉、煤礦智能化、電子信息等眾多行業(yè)，場(chǎng)景日漸成熟，尤其是產(chǎn)品檢測(cè)等質(zhì)檢流程。然而，與其他企業(yè)單點(diǎn)局部應(yīng)用不同，施耐德電氣AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)將在國內(nèi)工廠“批量上崗”，這意味著什么？
　　另一則消息是，在AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)發(fā)布前的9月27日，施耐德電氣無錫工廠獲得世界經(jīng)濟(jì)論壇授予的端到端“燈塔工廠”稱號(hào)，施耐德電氣美國萊克星頓工廠被追評(píng)為“可持續(xù)發(fā)展燈塔”。此前，2018年法國勒沃德勒依工廠、2019年印度尼西亞Batam工廠、2020年萊克星頓工廠先后獲得“燈塔工廠”。如果加上2018年武漢工廠被評(píng)為發(fā)展中的“燈塔工廠”，其全球燈塔工廠總數(shù)已達(dá)5家。
　　燈塔工廠（Lighthouse Factory）的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)主要是企業(yè)是否具備工業(yè)4.0的必備特征，包括自動(dòng)化、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等技術(shù)。AI工業(yè)視覺檢測(cè)顯然是數(shù)字化、智能化的最新組成。那么，施耐德電氣“燈塔工廠”的“批量上線”，又意味著什么？

　　AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)的故事
　　先看看AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)在施耐德電氣武漢工廠的應(yīng)用。
　　施耐德電氣在2020年“世界500強(qiáng)”中排名413位，是全球十大工業(yè)電氣品牌。公司生產(chǎn)種類繁多的各類產(chǎn)品，但主要聚焦兩個(gè)部分，一是能源管理，二是工業(yè)自動(dòng)化。2020財(cái)年，公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入252億歐元，5%投入研發(fā)。在整體收入中，30%的收入來自亞太地區(qū)，41%的收入來自新經(jīng)濟(jì)體，中國是其全球第二大市場(chǎng)。
　　2012年2月，施耐德電氣武漢工廠成立，同年4月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。工廠的業(yè)務(wù)范圍主要是三個(gè)部分：一是微型斷路器，目前施耐德電氣低壓微型斷路器全球排名第一；二是接觸器；三是開關(guān)按鈕指示燈。
　　走進(jìn)武漢工廠，自動(dòng)組裝生產(chǎn)線、六軸機(jī)器人、協(xié)作型機(jī)械手，以及AGV、3D打印等撲面而來，在這背后，是相應(yīng)的管理信息系統(tǒng)、樓宇和能源管理系統(tǒng)，以及AI視覺檢測(cè)等。
　　武漢工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但生產(chǎn)過程中會(huì)涉及大量的焊接、繞線操作，很難控制每一個(gè)產(chǎn)品的厚度、形態(tài)都100%完美無缺。因此各生產(chǎn)線均制定了嚴(yán)格的質(zhì)檢流程。
　　傳統(tǒng)上，產(chǎn)品最終在出廠之前都有一個(gè)外觀檢測(cè)的流程，這主要由人工目視檢測(cè)或傳統(tǒng)視覺檢測(cè)完成。例如，通過工業(yè)照相機(jī)對(duì)每件產(chǎn)品進(jìn)行外觀拍攝，將照片與“標(biāo)準(zhǔn)樣品（golden sample）”進(jìn)行比對(duì)，由此判斷產(chǎn)品是否存在外觀缺陷。但由于缺陷的位置、缺陷類型往往不固定，所以很難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的判斷。
　　為了提升檢測(cè)效率和精確度，施耐德電氣決定構(gòu)建AI視覺檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化。
　　成功構(gòu)建AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)的關(guān)鍵是檢測(cè)模型的建模、訓(xùn)練和迭代?！叭绻捎脗鹘y(tǒng)的自建服務(wù)器方式，我們將面臨兩方面的挑戰(zhàn)：其一是模型的訓(xùn)練和迭代需要巨大的算力，成本非常高；其二是在進(jìn)行模型訓(xùn)練時(shí)需要工程師到全國各地工廠去采集數(shù)據(jù)，需要投入大量的人力?！笔┠偷码姎馊蚬?yīng)鏈中國區(qū)數(shù)字化解決方案負(fù)責(zé)人冒飛飛說。
　　施耐德電氣全球供應(yīng)鏈中國區(qū)數(shù)字化解決方案負(fù)責(zé)人冒飛飛
　　為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，施耐德電氣決定與亞馬遜云科技合作，采用“云邊”協(xié)同的方式，利用亞馬遜云科技的機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)Amazon SageMaker及其他相關(guān)服務(wù)，構(gòu)建智能化的AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)。
　　據(jù)介紹，該平臺(tái)是一個(gè)云邊協(xié)同的融合架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)云邊端一體化“數(shù)智”閉環(huán)的系統(tǒng)。在云端可以實(shí)現(xiàn)海量樣本數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、標(biāo)注，并基于Amazon SageMaker框架和彈性算力訓(xùn)練工業(yè)模型，再通過云邊協(xié)同的方式，把云端模型下發(fā)到產(chǎn)線邊緣側(cè)，執(zhí)行邊緣推理，并通過產(chǎn)線端的數(shù)字化、智能化的改造完成與工業(yè)控制元件的集成，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)整體的閉環(huán)回路。
　　AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)的成功部署為施耐德電氣帶來了三方面的好處。一是實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)自動(dòng)化和智能化，提升了產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性；二是降低檢測(cè)人員的投入。三是通過云邊協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了云端對(duì)邊緣端的統(tǒng)一管理，確保多邊緣端能夠同時(shí)完成模型迭代升級(jí)和管控，從全生命周期的角度管理分布在不同工廠的模型。當(dāng)然，這些模型還可以實(shí)現(xiàn)全球復(fù)用。

　　燈塔工廠的核心：端到端的供應(yīng)鏈
　　如前所述，AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)只是施耐德電氣數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一部分。而其整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型成果，就是產(chǎn)生了數(shù)家“燈塔工廠”。我們有理由相信，未來施耐德電氣還將有新的“燈塔工廠”誕生。那么，其整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型到底有何獨(dú)到之處，才能支撐這一成績(jī)的取得？
　　要回答這個(gè)問題，需要從供應(yīng)鏈入手。換句話說，要理解施耐德電氣“燈塔工廠”背后的數(shù)字化、智能化，必須先了解施耐德電氣全球供應(yīng)鏈部門。
　　供應(yīng)鏈?zhǔn)侵?，在生產(chǎn)與流通過程中所涉及的產(chǎn)品與服務(wù)提供給最終用戶的上下游企業(yè)形成的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，鏈主企業(yè)是核心。正因?yàn)槿绱耍缃窀鞯胤秸?jīng)濟(jì)工作的焦點(diǎn)，以山東東營市為例，近年來實(shí)施優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長制”舉措，目的是基于地方產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，培育和引進(jìn)一批成長性好、帶動(dòng)力強(qiáng)的頭部企業(yè)、鏈主企業(yè)。
　　按照相關(guān)專家的觀點(diǎn)，供應(yīng)鏈網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)以物流、信息流、資金流、商流實(shí)現(xiàn)融合的“四流合一”為主要特征?；诖?，無論是企業(yè)的供應(yīng)鏈視角，還是產(chǎn)業(yè)鏈視角，意味著未來供應(yīng)鏈必須實(shí)現(xiàn)數(shù)字化打通。
　　工廠顯然供應(yīng)鏈的一部分。但在現(xiàn)實(shí)中，尤其是國內(nèi)企業(yè)，計(jì)劃、生產(chǎn)、物流、銷售是扁平的，各自獨(dú)立超然。由于不同的業(yè)務(wù)部門在組織結(jié)構(gòu)上的獨(dú)立性，盡管信息系統(tǒng)林立，但協(xié)同是很大的挑戰(zhàn)。
　　2013年，施耐德電氣進(jìn)行全球范圍的組織架構(gòu)調(diào)整，把與供應(yīng)鏈相關(guān)的上下游的業(yè)務(wù)部門進(jìn)行整合，成立全球供應(yīng)鏈部門，上游是采購部門的原材料采購、供應(yīng)商管理，中端是所有工廠的管理，末端是物流中心。這種改革，讓施耐德電氣全球供應(yīng)鏈成為一體，從而可以對(duì)內(nèi)對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程，提升一體化供應(yīng)鏈的服務(wù)，更好地滿足客戶需求，以及更好的費(fèi)用管控。
　　表面上，這是一個(gè)組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整，但其本質(zhì)是一個(gè)端到端的流程的打通。端到端流程的背后，又是端到端的信息（數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)）打通。因此，組織結(jié)構(gòu)的打通是為了流程打通，流程打通是為了信息打通。
　　施耐德電氣的供應(yīng)鏈，就是一個(gè)端到端的概念，是把計(jì)劃、制造和物流都涵蓋在供應(yīng)鏈中。端到端，打通了整個(gè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，創(chuàng)造的價(jià)值遠(yuǎn)超實(shí)體工廠本身。當(dāng)然，端到端流程有大有小，有垂直端到端流程、水平端到端流程等。在國內(nèi)企業(yè)，端到端流程剛剛起步。
　　如今，全球供應(yīng)鏈?zhǔn)鞘┠偷码姎夂诵母?jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要體現(xiàn)，它承載著從前端的銷售訂單、后端的從計(jì)劃、采購、生產(chǎn)和交付的企業(yè)價(jià)值鏈的重要環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)非常重要的業(yè)務(wù)部門。根據(jù)Gartner的報(bào)告，2020年，施耐德電氣全球供應(yīng)鏈從2019年的19位上升到全球第4，2021年保持第4位。
　　破除了信息壁壘，實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型水到渠成。冒飛飛介紹，施耐德電氣全球供應(yīng)鏈的數(shù)字化主要是通過四維融合來實(shí)現(xiàn)： 第一，是能源和自動(dòng)化的融合；第二，是從終端到云的融合。從車間的終端到云的一切都應(yīng)該是透明的，這樣才能共享數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)；第三，貫穿整個(gè)生命周期的融合，從設(shè)計(jì)與建造，到運(yùn)營與維護(hù)；第四，是從分散式管理到集成化的企業(yè)管理；。這包括從集團(tuán)的層面進(jìn)行中央化的管理流程，也包括集中化管理單個(gè)工廠里分布在不同區(qū)域的設(shè)備或者流程。
　　在中國區(qū)上線的“AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)”，就很好地實(shí)踐了從邊到云，從設(shè)計(jì)、建造到整個(gè)的運(yùn)營，從分布式到集中式管理的數(shù)字化的四維融合的理念。

　　燈塔工廠驅(qū)動(dòng)力：端到端的數(shù)字生態(tài)
　　四維融合只是施耐德電氣數(shù)字化轉(zhuǎn)型的總體策略安排。具體落地，還要回歸到一個(gè)個(gè)項(xiàng)目中去。在中國區(qū)，圍繞全球供應(yīng)鏈數(shù)字化，施耐德電氣做了哪些事情？了解之前，先看一下中國區(qū)IT建設(shè)，總體上經(jīng)歷了三個(gè)階段。
　　第一個(gè)階段是2000年前后，以SAP ERP為主，打造企業(yè)內(nèi)部管理信息系統(tǒng)。作為后臺(tái)系統(tǒng)，主要是賦能企業(yè)內(nèi)部的核心業(yè)務(wù)流程，增強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)部門的協(xié)同效率。
　　第二個(gè)階段是2013年前后，重點(diǎn)是商務(wù)智能BI和數(shù)據(jù)管理，延展到前端管理，目標(biāo)是加強(qiáng)前端銷售系統(tǒng)的數(shù)字化，不斷提升客戶對(duì)施耐德電氣的產(chǎn)品和服務(wù)的數(shù)字化體驗(yàn)。
　　第三個(gè)階段是2017年前后，為應(yīng)對(duì)不斷變化的業(yè)務(wù)對(duì)IT賦能能力的進(jìn)一步要求，施耐德電氣做了兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)變。一是打造IT中臺(tái)能力，包括業(yè)務(wù)中臺(tái)和數(shù)據(jù)中臺(tái)，更好地支持前臺(tái)業(yè)務(wù)的快速變化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求。二是逐漸把企業(yè)內(nèi)部的封閉系統(tǒng)，演進(jìn)成一個(gè)開放系統(tǒng)，通過API、EDI等實(shí)現(xiàn)對(duì)上下游企業(yè)的能力輸出，包括數(shù)據(jù)的勾連打通，形成一個(gè)端到端的數(shù)字生態(tài)。
　　施耐德電氣全球供應(yīng)鏈每三年就會(huì)更新、迭代發(fā)展戰(zhàn)略。2021年發(fā)布了新的“STRIVE戰(zhàn)略”，除了之前強(qiáng)調(diào)的可持續(xù)性發(fā)展，該戰(zhàn)略更強(qiáng)調(diào)智能和充滿韌性的供應(yīng)鏈。
　　施耐德電氣全球供應(yīng)鏈中國區(qū)IT總監(jiān)曹捷表示，對(duì)于IT來講，需要與時(shí)俱進(jìn)，通過IT的賦能能力，更好地去支撐供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略發(fā)展。對(duì)于全球供應(yīng)鏈，定義了IT賦能的四個(gè)主要的核心領(lǐng)域。
施耐德電氣全球供應(yīng)鏈中國區(qū)IT總監(jiān)曹捷
　　第一是數(shù)字化基礎(chǔ)。通過數(shù)字化基礎(chǔ)，夯實(shí)數(shù)字化的底座能力，包括IT基礎(chǔ)架構(gòu)和安全，提升對(duì)數(shù)字化上層能力的支撐。
　　第二是通過EcoStruxure IoT能力，把數(shù)據(jù)感知下沉到工廠的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用。EcoStruxure IoT是施耐德電氣于2017年推出的新一代EcoStruxure開放架構(gòu)與平臺(tái)，將施耐德電氣的樓宇、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)和電力等所有業(yè)務(wù)統(tǒng)一整合，為不同行業(yè)提供無縫、低成本、大規(guī)模地的實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)解決方案。其前身是2007年施耐德電氣的能效管理平臺(tái)。
　　第三是數(shù)據(jù)服務(wù)能力，包括集中數(shù)據(jù)平臺(tái)CDP和工廠級(jí)數(shù)據(jù)分析CDS，更好地實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析。
　　第四是數(shù)字化應(yīng)用，是API驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)戰(zhàn)略。數(shù)字化應(yīng)用是工業(yè)能力的集中體現(xiàn)，也是數(shù)字化的價(jià)值實(shí)現(xiàn)。
　　圍繞供應(yīng)鏈的這四個(gè)領(lǐng)域，每年有不同的側(cè)重點(diǎn)。例如，之前更多的是強(qiáng)調(diào)底層兩個(gè)領(lǐng)域的項(xiàng)目的推進(jìn)，打造數(shù)字化高速公路，同時(shí)通過EcoStruxure IoT方案，實(shí)現(xiàn)智能工廠。
　　曹捷指出：“今年和未來，更多的是打造數(shù)據(jù)之上的分析能力，包括數(shù)字化應(yīng)用的落地實(shí)現(xiàn)。AI工業(yè)視覺檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)際上就是施耐德電氣數(shù)字化應(yīng)用的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)?！?/font>
　　在具體的數(shù)字化項(xiàng)目落地中，則主要是通過橫向集成與縱向集成的兩位框架來實(shí)現(xiàn)。橫向集成是指供應(yīng)鏈價(jià)值鏈的集成，主要把核心業(yè)務(wù)流程數(shù)字化，同時(shí)打通各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通?？v向集成則以單個(gè)工廠的維度、從制造管控的垂直方向，通過EcoStruxure IoT解決方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)、邊緣控制和在云端的應(yīng)用和分析。
　　在全球，施耐德電氣依賴于合作伙伴共同打造供應(yīng)鏈的數(shù)字化，而亞馬遜云科技是其全球云服務(wù)合作伙伴。在中國，施耐德電氣與亞馬遜的合作始于2013年，迄今包括了計(jì)算平臺(tái)、數(shù)據(jù)平臺(tái)以及視覺檢測(cè)平臺(tái)的合作。

　　數(shù)字化轉(zhuǎn)型：以精益管理和精益生產(chǎn)為底座
　　作為施耐德電氣全球供應(yīng)鏈的一部分，也作為一個(gè)生產(chǎn)基地，武漢工廠集中體現(xiàn)了施耐德電氣數(shù)字化的轉(zhuǎn)型過程。
　　施耐德電氣制造（武漢）有限公司總經(jīng)理李聰介紹，在武漢工廠成立后的三年內(nèi)，一個(gè)非常重要的核心點(diǎn)，是不斷提升在精益管理和精益生產(chǎn)（SPS）方面的能力，不斷地優(yōu)化流程、標(biāo)準(zhǔn)化流程，為接下來的轉(zhuǎn)型做準(zhǔn)備。
　　
施耐德電氣制造（武漢）有限公司總經(jīng)理李聰
　　2015-2016年，武漢工廠的重點(diǎn)是加速自動(dòng)化升級(jí)，如將原來傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)化改造。從2016年開始，武漢工廠在施耐德電氣全球200多家工廠中首家試點(diǎn)施耐德電氣自己的產(chǎn)品數(shù)字化解決方案、精益數(shù)字化系統(tǒng)，如EcoStruxure解決方案和平臺(tái)。
　　從2017年開始，武漢工廠成為施耐德電氣全球第一家全面部署EcoStruxure IoT整體解決方案的工廠。在此過程中，工廠加裝了非常多的傳感器，比如溫濕度傳感器、光線傳感器等，這些傳感器幫助工廠變得更加智能。2019-2020年，武漢工廠繼續(xù)深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
　　在總結(jié)武漢工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí)李聰說：“數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造轉(zhuǎn)型，更多的是在非常堅(jiān)實(shí)的精益運(yùn)營管理基礎(chǔ)之上的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而不是一個(gè)充滿了浪費(fèi)的數(shù)字化和系統(tǒng)化?！?/font>
　　2018年初，武漢工廠獲工信部認(rèn)證為“綠色工廠”，被達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇專家委員會(huì)評(píng)為發(fā)展中的“燈塔工廠”，并入選施耐德電氣的“零碳工廠”。在施耐德電氣中國區(qū)23家工廠中，已有13家被工信部評(píng)為“綠色工廠”，14家評(píng)為施耐德電氣“零碳工廠”。
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