改变游戏规则 邀您共谱未来——GE自动化&控制中国区技术支持高级经理潘慰

工业1.0是蒸汽推动机械化；工业2.0是电力推动大规模生产；工业3.0是电子技术推动自动化；工业4.0是信息技术推动智能化，与前三次工业变革不同，工业4.0是一场“自下而上”的生产模式革命。面对变革的洪流，百年制造业巨头通用电气（GE）在2012年就提出了突破性创新的理念——工业互联网。就像iPhone改变了手机一样，GE的工业互联网也带着改变工业的雄心与壮志，以不断创新的产品和解决方案影响着当今工业的变革。

2016年5月11日，借中国PROFIBUS & PROFINET协会（以下简称PI-China）举办“PROFINET——推动技术创新 助力中国智造”高峰论坛之际，本刊记者专程采访了美国通用电气（GE）智能设备上海有限公司自动化&控制中国区技术支持高级经理潘慰先生。

智能制造来了  游戏规则改了

本轮席卷全球的工业变革以智能制造为主导，而什么才是智能制造呢，潘慰先生给我们打了一个生动的比喻：“我家里的装修是白色风格，想买个白色面板的空调，跑到市场上，发现样式合适的全是黑色面板，或者说我不用跑到市场上去看，直接给海尔下个订单要某种样式的白色面板，而且无需支付更多的费用，行不行？传统制造业是无法实现这种个性化定制需求的。那我们来看看智能制造是如何实现这个过程的呢？对于生产商来说首先使个性化销售订单进入ERP企业管理系统，然后，下发给工厂的MES，MES同时从PLM（产品生命周期管理）获取产品设计的许多内容，例如：设计BOM、制造BOM、工艺路径、工艺参数、3D操作指南等等；MES接下来进行排产计划，下发生产工单给生产线，并且生成物料需求到ERP的供应链，保证生产所需材料的入库可用；生产线由智能设备组成，可以实时的接收并实现工单中众多的参数，例如，机床可以直接在加工某一个订单产品时自动换刀具，生产线可以在装配某一个订单产品时自动切换材料选择。也就是说，智能制造可以实现所谓的柔性制造，实现个性定制并且丝毫不影响价格和完成时间；但是智能制造的实现一定会要求生产线足够智能，并且遵循某些标准，从而实时交互大量数据并且实现MES的要求，对于MES这个层面上使用的标准是OPC UA。而对于覆盖范围比较大的生产线，选用的智能设备本身也有可能覆盖众多远程的执行机构和传感，这将是PROFINET发挥作用的层面，帮助用户的智能设备快速的响应和执行。

由此，我们看到与传统制造不同，智能制造正在从“游戏规则”的角度深刻的改变着我们的生产方式、商业模式、甚至是生活方式。“GE的工业互联网，就是从数字工业领域，通过为客户提供超过本地范围的服务来使得控制变得更加智能，而改变游戏规则，改变传统制造。” 潘慰先生表示。

在新的游戏规则中，设备的智能化和设备的互联互通是一切的基础，统一、开放、快速、安全的网络则是进入“新游戏”的必备条件。融合了现场总线和以太网优势的PROFINET成为了目前公认的能最好地满足各种需要的工业网络协议。而且，也已经成为GE面向“工业互联网”时代所有新产品的主流通讯协议。潘慰先生表示：“PROFINET是一个标准的、开放的工业以太网，是未来市场的方向。其作为一种工业以太网，意味着这个网络的覆盖范围可以很广，并且同一个网络上可以运行许多的协议，对于习惯了多年电气线缆类网络的用户来说，可规避许多设计和使用上的限制；而且其继承了PROFIBUS多年的现场使用经验，意味着在集中管理的方式下，可使网络通讯效率非常高，就如瓶口取球，在一定规则下，众人可以高效率的将球取出。而其标准开放，意味着任何厂家都可以参与标准的制定，任何厂家都可以公开的拿到这个标准，可以应用到自己的产品中。也就是说，智能制造时代最重要的互联互通的基础就有了；GE作为全球工业通信领域最具影响力的组织机构之一——工业通信PROFIBUS & PROFINET组织（PI）协会的理事成员之一，一直积极推动PROFINET发展。每当有新产品研发的时候，我们都会和协会成员共同讨论是否在标准中再增加一些新的功能，就可以让新产品更有价值、效率更高，参与人员都会认真探讨，并将方案细化，并不断的补充和完善PROFINET。比如，媒介冗余这个标准，就是GE提出的。”如此开放的，不断更新的标准，必然有着顽强的生命力。

众所周知，GE拥有自己的总线协议Genius，但近年来随着PROFINET技术的不断成熟和壮大，几乎所有的新产品不管是IO系列、CPU系列、还是工控机的系列上，GE全部采用了PROFINET协议。其中，基于PROFINET协议的PACSystems控制器，可以说是GE选择PROFINET的代表性产品，PACSystems控制器通过硬件通讯模块支持PROFINET协议，提供一个功能强大的平台，易于操作和维护，能使用户在数分钟内完成整个系统的配置，无需外部硬件来构建整个以太网网络，可适用于不同行业的控制系统要求，包括水处理、管网监控、采矿、交通运输及其它关键系统的控制应用，结合了GE先进的控制技术的PACSystems控制器将PROFINET的优势体现的淋漓尽致。

将模块化进行到底

PROFINET仅仅解决了工业4.0变革中网络层面的问题，为了实现GE构想的工业互联网，则需要不仅兼顾底层控制、工艺控制，还要能兼顾将所有工艺、所有设备、所有运营的数据上传到后台的能力，另外，还涉及安全性考量，这一切都对系统CPU提出了前所未有的考验。

“通常，CPU以及内存每7个月就会彻底更新换代一次，但IO等外围接口，不同应用场合的总线接口等等并不会这么快的换代，例如PCI总线、VME、以太网、视频驱动等等这些IO载板，可能6，7年的周期才会有更新。”潘尉先生表示：“那么这个时候我们希望产品既跟上最新的CPU的技术，又保证外围设备不被淘汰，最简单的方法就是把CPU做成模块化，而不仅仅是PLC的模块化。”根据这一理念，GE推出了加固的COMe模块CPU，COMe的结构使得这些IO载板不用更换，直接焊接了CPU和内存的模块可以迅速更新换代，提升性能，同时缩短了整机的再次认证周期和费用，以最快、最低成本实现与时俱进。

比如，网络上盛传的Amazon物流配送系统，通过机器人在库房里分拣货物，无人机可直接将用户在网上购买的产品送到买家手中，该无人机上就安装了GE的Type 6型COMe模块作为大脑。

为了迎接工业互联网的挑战，GE已经将加固的基于COM Express 的模块化设计全面使用在CPU、IPC、触摸屏等工控产品中。

GE Store让工业人的价值闪闪发光

GE希望通过工业互联网，将各类工业设备与传感器、软件分析工具有效的连接起来，并从海量数据的分析中寻找价值。GE相信通过智能机器间的连接，结合软件和大数据分析，“可以突破物理和材料科学的限制，改变世界的运行方式。”

目前，工业互联网已经成功应用在GE的各类产品中，每一个发动机引擎、燃气涡轮机都有自己的数字化方案，可实时将运行数据和传感检测数据传到Predix平台上，专家们通过对比、分析和挖掘这些数据，积累经验，改进模型，然后形成预测和指导，从而提高效率。比如，预测某电厂汽轮机的某个叶片在未来半年有可能产生裂纹，我们就可以传递业界最优的运行模式给该用户，从而使某个航空公司节省1％的燃油等等。潘尉先生表示：“在工业互联网所推动的变革中，即使效率只提升1%，它所带来的效益也是空前巨大的：未来15年，1%的商用航空燃料节省意味着 300亿美元的成本；1%发电效率提升意味着节省600亿美元燃料；1%石油勘探资本利用率提升意味着节省900亿美元支出……工业世界任何微小的改变都会带来很大的优势。”

我们再扩展一下，如果工业界认可了这种可能，行业积累的知识就可以更有价值，可以让更多人受益，并且节省社会资源。举个例子，A专家搞了一辈子某个生产工艺，经他指导的该类型工厂效率最高，他可以将自己特定模型放在平台上（GE Store），类似于APP，世界上任何一个该类型设施的用户就可选择它来尝试改进自己的运营，如果有更多最佳效率的这类工艺应用，就可以避免社会资源的大量浪费。因此，潘尉先生表示：“提升自身产品的价值仅仅是GE工业互联网构想的第一步，通过平台构建起类似于App Store的工业应用市场才是GE工业互联网的终极目标。我们希望通过GE Store平台来打造工业专属的生态系统，希望吸引更多有专长的专家。我相信如App Store一样，当人们真正接受了GE Store这种商业模式，行业经验和知识将更有价值，行业专家也将更乐于分享经验，生态圈也将不断壮大，各行各业的专家和用户将通过Predix紧密联系起来，共同改进这个世界。”

依靠120余年工业领域的丰富经验，GE提出的工业互联网，它不仅关注数据的积累、设备的智能化、系统的安全性，同时，更加关注设施运营或者行业工艺经验等信息的分享与传承，使数据产生更大价值来实现社会资源的节约！