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阿里云AICS,一部中国工业软件「奋斗史」

作者:高秀松
2022/07/05 10:45

“只有2人。”

很难想象,一个占地550多亩、日产水泥上万吨的水泥厂,中控室仅有两名操作员负责“操窑”。

在全球最大的环保协同处置水泥窑线,华新水泥黄石“万吨线”厂长刘文兵告诉雷峰网,同样的工作,市面上其它水泥厂需要5人才能完成。而且,这5人必须时时刻刻盯着屏幕,不能有丝毫懈怠,工作量极大。

但对于黄石工厂中控室的两名操作员,生产水泥最为核心的“两磨一烧”环节已经实现智能控制,因此在大部分时间里,他们都无需人工干预,智能化投运率已经达到了90%。只有在发现异常之后,用对讲机联系现场运维人员处理即可。

刘厂长介绍道,这背后的功臣是一套叫 HIAC(华新水泥低碳制造智能控制系统)的系统。HIAC投运之后,不单降低了操作员的工作强度,在能耗方面,通过提升替代燃料的稳定性,黄石工厂万吨线的全年碳排再减6万吨,节省能耗成本2000万元。

雷峰网了解到, HIAC系统搭建基于阿里云工业控制优化软件平台AICS。在阿里云AICS提供的通用算法的基础上,华新水泥工艺专家与阿里云算法工程师组成项目攻坚小组,结合华新水泥长期积累的工业大数据和专家知识库,提炼出生产过程中的新场景和新算法,搭建出了新系统HIAC。

不到一年,华新水泥就顺利完成了湖北宜昌、黄石、云南禄劝等六家工厂的新控制系统的上线。目前,华新水泥正在全国所有的50余条水泥产线推广这套新系统,并计划将其应用在海外产线上。

这也是阿里云AICS在固废领域实现全国100座垃圾焚烧炉的规模效应后,在工业领域的又一次可复制的落地探索。

1、传统工业企业转型之痛:缺技术、缺人才,更缺软件

在“双控”“双碳”等政策下,同时也出于自身的业务需要,许多制造业企业开始数字化转型。

但怎么转?

数字化转型离不开技术、数据,这正是传统制造企业的短板。

他们懂生产,懂管理,懂工艺,懂行业,唯独不懂如何最大化激发数据价值。

他们并非不懂数据的重要性,否则也不会花重金搭建ERP、PLM、CRM等系统,但在生产制造环节中积累的数据,大部分没有得到充分利用。

因为数据本身,与云计算、人工智能等技术密切相关,这些技术和生产技术是两回事,有着质的区别。

以黄石工厂为例:华新水泥懂如何生产制造水泥、熟料,但如何把生产环节中的各种数据(设备、产品)利用起来,做分析处理、模型预测,却在华新的能力范围之外。

「缺技术」,是传统制造企业转型面临的第一重困境;第二层困境,则是缺人。

“懂行业又懂技术的人才,真是太少了。”

华新水泥首席数字官汤峻告诉雷峰网(公众号:雷峰网),制造业本身需要时间积淀经验,许多员工已经在工厂工作数十年,对行业有很深的认知,懂生产技术,但对于人工智能、大数据、云计算等技术,却知之甚少。

而市场上懂这些新技术的人才,只有很少一部分愿意进入制造业,并且这部分人一开始并不懂行业。

并且,企业也非常为难,因为懂AI、云计算技术的人才,很难愿意接受制造业的薪资待遇,这对企业本身的薪资体系会形成倾轧,带来不稳定性。

种种原因之下,制造业转型,实际上面临着一场「人才荒」。

传统制造企业转型的第三重困境:缺合适的工业软件。

实际上,不论是企业缺技术,还是缺人,都可以通过“曲线救国”(工业软件)的方式来解决。

从过去粗放式的生产经营模式,转变为现在精细化、标准化管理,生产制造行业的经验、流程以及各种智能技术等,都可以集成、沉淀到工业软件之中。

通过软件控制生产,既能解决制造业企业缺智能技术的难题,技术本身又能以模块化的方式赋能员工。

这正是工业软件的价值所在。

作为生产制造必不可缺的要素,工业软件按照场景分,可主要分为设计研发类(如CAD、EDA)、信息管理类(如ERP、CRM)和生产管理(如MES、DCS)等。

当前,国产工业软件大多集中在在信息管理类,尤其是办公自动化(OA)、客户关系管理(CRM)等领域,涌现出了用友、浪潮等头部公司,已经具备较强的实力。

但在“卡脖子”的设计研发和控制优化等方面,是国产工业软件的薄弱环节,基本上为国外厂商,如西门子、ASPEN等垄断。

因而,适合于本土化的、有着自主核心技术的工业控制软件,在当下,显得格外紧缺。

2、阿里云AICS工业大脑:一个典型的国产工业控制软件

在华新水泥工艺专家黄胜看来,工业控制软件首先要足够稳定,一线工人才愿意使用,企业才愿意为软件付费。

其次是操作难度。如果软件操作难度大,不易于使用,会直接劝退使用者。

最后是开放,企业本身有着多种业务需求,要进行功能开发;并且制造业企业本身建设有多个系统,这些系统之间如何实现高效耦合,对软件的开放能力要求很高。

与市场上其他工业软件相比,AICS在这三方面都有一定的优势。

稳定性方面,自黄石工厂HIAC上线以来,系统出现故障的次数为零。

在操作难度上,“AICS很容易上手”,黄胜告诉雷峰网,在与阿里合作之前,华新使用的是美国软件,但较为封闭、复杂。

比如,在水泥生产流程中,需要实时控制相应指标,根据实际变化进行调整,“调整起来很复杂”,但AICS可以直观显示具体功能,员工本身不需要更多的理解成本,可以一边跟踪产线情况,一边进行调整,提高工作效率。

“AICS里有很多组件,可以直接进行自由搭建组合,形成不同的智能应用,前后关联非常清楚。”黄胜表示,对于自己这类编程能力很弱的人,AICS提供简单的python脚本,只需要改动其中一小部分,就能实现自身想要的功能。

开放性上,AICS具备开放集成能力和二次开发能力,通过API接口,企业可以集成第三方系统,并且支持用户自定义算法组件,搭建企业自身的解决方案。

阿里云AICS,一部中国工业软件「奋斗史」

图1:AICS操作界面

“而且AICS是国产工业软件。”黄胜表示,国产工业软件有着独特的好处:不需要汉化,不懂英语也可用,并且无需代理商,可直接与软件供应商合作,减少成本。

目前,AICS除了在华新水泥黄石工厂落地以外,还应用在了一汽红旗数字工厂的涂装车间,进行空调和风机设备的能耗优化。覆盖钢铁、水泥、固废、汽车等领域的200多条产线。

阿里云AICS,一部中国工业软件「奋斗史」

图2:一汽红旗工厂内部

3、国产工业软件之殇:用户奇缺,难成生态

在知乎,有这么一个问题:为什么阿里、腾讯这样的大厂不研发被卡脖子的工业软件?

多数回答认为,阿里、腾讯等企业跨行研发毫无优势,他们懂软件开发,却不懂工业;没有工业基因,想要做工业软件,难如登天。

但其实,阿里云很早就开始做工业软件,其中还有一段隐秘的故事。

“阿里云做工业已经有七年了。”阿里云副总裁曾震宇告诉雷峰网,“我们不仅提供基础的云服务,而且深入工业行业当中去,从最早的光伏行业开始,现在覆盖了流程制造到离散制造的各个领域。”

一开始,阿里云比较看重项目交付,面对细分复杂的行业,每个项目都从头开始学习,类似案例有协鑫光伏、攀钢等,这些项目虽然取得了不错的业务效果,但可复制性较弱。

后来,阿里云发现,软件的价值比项目更重要,只有软件才能跨行业对工业进行解耦。

为此,阿里云将将过去七年的学习经验沉淀,提炼出行业共性,聚焦在控制优化领域,形成智能感知、过程建模、智能控制、实时优化、仿真模拟等通用算法,并向行业开放。

如今的AICS,不单单是一个软件,而是一个开放平台。

打开AICS,熟悉工业软件的人很快就能意识到它的差异化:

首先,AICS具备AI算法能力,涵盖感知、控制、预测等多种算法,将AI与控制结合在一起,依托AI算法优化产线数据,优化结果可以实时写入DCS、PLC控制系统,实现产线的智能反控。

其次,AICS实现了低代码化,AI模块、感知模块、控制模块等都可以灵活调用,降低了开发门槛,开发者可根据具体场景需求来调参数、开发新功能。

最后,AICS支持云端一体,可在“云”上提供数据处理能力,进行数据分析、模型训练,训练好的模型又能部署在“端”侧运行。

不过,即便是具备差异化优势的AICS,在国内的路也并不好走,因为一款优秀的工业软件,必然需要大规模的真实应用场景,进行反馈、测试、迭代。但国产工业软件,在应用场景上,遇到了问题。

一方面,企业出于稳定性考虑,并不愿意购买国产工业软件;另一方面,企业员工由于已经适应了国外软件,很难再切换到国产软件;因而留给国产工业软件“实验”的机会相对较少。

「缺少用户」,是开发国产工业软件最大的痛。

这个问题看似有些无解:企业不愿“尝新”,国产工业软件就得不到应用,技术打磨缺少实际反馈,软件进行功能迭代、体验也很难进一步优化,对企业的吸引力就越弱,软件无法变成熟。

因为工业软件,实际上是工业发展起来的果,我国工业发展起步晚于欧美,工业软件的市场份额已被国外厂商,如ASPEN、Pavillion等占据大头,国内厂商要做工业软件,后发优势并不明显,却严重受制于历史形成的差距(用户基础、应用生态)。

优秀的软件必然是不断迭代的,这依赖于用户的不断反馈,但国产工业软件,由于先天性存在基础用户不足的症结,要逆流而上,是一件非常难的事。

这无关技术,而是现有的市场环境,缺少适合国产工业软件成长的土壤。

类似局面也很难在短时间内改变,国产工业软件的崛起,也并非由科技公司一己之力完成,而是靠整个产业链的协同配合。

换句话说,源于软件开发商和用户之间的「双向奔赴」。

如果用户觉得「造不如买」,在缺少用户基础的条件下,软件开发商很难完成开发闭环,就无法研发出具有核心竞争力的工业软件,技术上肯定会被卡脖子。

当然,软件开发商本身也要具备过硬的技术能力,而不是夸夸其谈。许多企业不用国产工业软件的一个重要原因是,付费之后发现软件做得太差,功能、稳定性等完全不能满足需求。

值得欣慰的是,如今以阿里云AICS为代表的国产工业软件正渐渐浮出水面,赋能企业,走向公众,在应用端也取得一定的成果。

这也为国产工业软件的发展提供了一种新的范式:像阿里云这样的软件公司负责构建通用的底层平台算法技术,而行业龙头企业,基于行业know-how进行二次创新,共同促进国产软件的发展。

但国产工业软件要崛起,必然是一条充满荆棘的坎坷之路。雷峰网雷峰网

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