AI工业视觉平台“上岗” 解码施耐德电气“灯塔工厂”

作者： 2021年11月24日来源：浏览量：

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10月27日，施耐德电气“云-边协同AI工业视觉检测平台”（下称“AI工业视觉检测平台”）在施耐德电气武汉工厂正式发布。施耐德电气利用亚马逊云科技的机器学习服务AmazonSageMaker及其他相关服务，成功构建起AI工业视

　　10月27日，施耐德电气“云-边协同AI工业视觉检测平台”（下称“AI工业视觉检测平台”）在施耐德电气武汉工厂正式发布。施耐德电气利用亚马逊云科技的机器学习服务Amazon SageMaker及其他相关服务，成功构建起AI工业视觉检测平台，实现了产品质量检测的自动化。

　　AI工业视觉检测平台应用场景

　　目前，施耐德电气已经在中国5家工厂、9条产线完成了AI视觉检测平台的部署，将9条产线的漏检率降为0，误检率下降到0.5%，实现了效率的大幅提升。下一步，该平台将进一步拓展到其他8家工厂、44条产线。在中国，施耐德电气有23家工厂和7家物流中心。

　　当前，以工业视觉为代表的工业智能在国内工业制造企业获得较大范围的认同，在钢铁冶炼、煤矿智能化、电子信息等众多行业，场景日渐成熟，尤其是产品检测等质检流程。然而，与其他企业单点局部应用不同，施耐德电气AI工业视觉检测平台将在国内工厂“批量上岗”，这意味着什么？

　　另一则消息是，在AI工业视觉检测平台发布前的9月27日，施耐德电气无锡工厂获得世界经济论坛授予的端到端“灯塔工厂”称号，施耐德电气美国莱克星顿工厂被追评为“可持续发展灯塔”。此前，2018年法国勒沃德勒依工厂、2019年印度尼西亚Batam工厂、2020年莱克星顿工厂先后获得“灯塔工厂”。如果加上2018年武汉工厂被评为发展中的“灯塔工厂”，其全球灯塔工厂总数已达5家。

　　灯塔工厂（Lighthouse Factory）的评判标准主要是企业是否具备工业4.0的必备特征，包括自动化、工业互联网、大数据、人工智能、5G等技术。AI工业视觉检测显然是数字化、智能化的最新组成。那么，施耐德电气“灯塔工厂”的“批量上线”，又意味着什么？

　　AI工业视觉检测平台的故事

　　先看看AI工业视觉检测平台在施耐德电气武汉工厂的应用。

　　施耐德电气在2020年“世界500强”中排名413位，是全球十大工业电气品牌。公司生产种类繁多的各类产品，但主要聚焦两个部分，一是能源管理，二是工业自动化。2020财年，公司实现营业收入252亿欧元，5%投入研发。在整体收入中，30%的收入来自亚太地区，41%的收入来自新经济体，中国是其全球第二大市场。

　　2012年2月，施耐德电气武汉工厂成立，同年4月实现量产。工厂的业务范围主要是三个部分：一是微型断路器，目前施耐德电气低压微型断路器全球排名第一；二是接触器；三是开关按钮指示灯。

　　走进武汉工厂，自动组装生产线、六轴机器人、协作型机械手，以及AGV、3D打印等扑面而来，在这背后，是相应的管理信息系统、楼宇和能源管理系统，以及AI视觉检测等。

　　武汉工厂生产的产品，结构并不复杂，但生产过程中会涉及大量的焊接、绕线操作，很难控制每一个产品的厚度、形态都100%完美无缺。因此各生产线均制定了严格的质检流程。

　　传统上，产品最终在出厂之前都有一个外观检测的流程，这主要由人工目视检测或传统视觉检测完成。例如，通过工业照相机对每件产品进行外观拍摄，将照片与“标准样品（golden sample）”进行比对，由此判断产品是否存在外观缺陷。但由于缺陷的位置、缺陷类型往往不固定，所以很难实现精准的判断。

　　为了提升检测效率和精确度，施耐德电气决定构建AI视觉检测平台，实现质量检测的自动化和智能化。

　　成功构建AI工业视觉检测平台的关键是检测模型的建模、训练和迭代。“如果采用传统的自建服务器方式，我们将面临两方面的挑战：其一是模型的训练和迭代需要巨大的算力，成本非常高；其二是在进行模型训练时需要工程师到全国各地工厂去采集数据，需要投入大量的人力。”施耐德电气全球供应链中国区数字化解决方案负责人冒飞飞说。

施耐德电气全球供应链中国区数字化解决方案负责人冒飞飞

　　为了应对这些挑战，施耐德电气决定与亚马逊云科技合作，采用“云边”协同的方式，利用亚马逊云科技的机器学习服务Amazon SageMaker及其他相关服务，构建智能化的AI工业视觉检测平台。

　　据介绍，该平台是一个云边协同的融合架构，实现云边端一体化“数智”闭环的系统。在云端可以实现海量样本数据的存储、标注，并基于Amazon SageMaker框架和弹性算力训练工业模型，再通过云边协同的方式，把云端模型下发到产线边缘侧，执行边缘推理，并通过产线端的数字化、智能化的改造完成与工业控制元件的集成，从而实现一个整体的闭环回路。

　　AI工业视觉检测平台的成功部署为施耐德电气带来了三方面的好处。一是实现了检测自动化和智能化，提升了产品质量及可靠性；二是降低检测人员的投入。三是通过云边协同，实现了云端对边缘端的统一管理，确保多边缘端能够同时完成模型迭代升级和管控，从全生命周期的角度管理分布在不同工厂的模型。当然，这些模型还可以实现全球复用。

　　灯塔工厂的核心：端到端的供应链

　　如前所述，AI工业视觉检测平台只是施耐德电气数字化转型的一部分。而其整体的数字化转型成果，就是产生了数家“灯塔工厂”。我们有理由相信，未来施耐德电气还将有新的“灯塔工厂”诞生。那么，其整体的数字化转型到底有何独到之处，才能支撑这一成绩的取得？

　　要回答这个问题，需要从供应链入手。换句话说，要理解施耐德电气“灯塔工厂”背后的数字化、智能化，必须先了解施耐德电气全球供应链部门。

　　供应链是指，在生产与流通过程中所涉及的产品与服务提供给最终用户的上下游企业形成的网链结构。在这个结构中，链主企业是核心。正因为如此，如今各地方政府经济工作的焦点，以山东东营市为例，近年来实施优势产业链“链长制”举措，目的是基于地方产业基础，培育和引进一批成长性好、带动力强的头部企业、链主企业。

　　按照相关专家的观点，供应链网链结构以物流、信息流、资金流、商流实现融合的“四流合一”为主要特征。基于此，无论是企业的供应链视角，还是产业链视角，意味着未来供应链必须实现数字化打通。

　　工厂显然供应链的一部分。但在现实中，尤其是国内企业，计划、生产、物流、销售是扁平的，各自独立超然。由于不同的业务部门在组织结构上的独立性，尽管信息系统林立，但协同是很大的挑战。

　　2013年，施耐德电气进行全球范围的组织架构调整，把与供应链相关的上下游的业务部门进行整合，成立全球供应链部门，上游是采购部门的原材料采购、供应商管理，中端是所有工厂的管理，末端是物流中心。这种改革，让施耐德电气全球供应链成为一体，从而可以对内对外提供标准化的作业流程，提升一体化供应链的服务，更好地满足客户需求，以及更好的费用管控。

　　表面上，这是一个组织结构的调整，但其本质是一个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（数据驱动）打通。因此，组织结构的打通是为了流程打通，流程打通是为了信息打通。

　　施耐德电气的供应链，就是一个端到端的概念，是把计划、制造和物流都涵盖在供应链中。端到端，打通了整个产业价值链，创造的价值远超实体工厂本身。当然，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。在国内企业，端到端流程刚刚起步。

　　如今，全球供应链是施耐德电气核心竞争力的一个重要体现，它承载着从前端的销售订单、后端的从计划、采购、生产和交付的企业价值链的重要环节的实现，是一个非常重要的业务部门。根据Gartner的报告，2020年，施耐德电气全球供应链从2019年的19位上升到全球第4，2021年保持第4位。

　　破除了信息壁垒，实施数字化转型水到渠成。冒飞飞介绍，施耐德电气全球供应链的数字化主要是通过四维融合来实现：第一，是能源和自动化的融合；第二，是从终端到云的融合。从车间的终端到云的一切都应该是透明的，这样才能共享数据并处理数据；第三，贯穿整个生命周期的融合，从设计与建造，到运营与维护；第四，是从分散式管理到集成化的企业管理；。这包括从集团的层面进行中央化的管理流程，也包括集中化管理单个工厂里分布在不同区域的设备或者流程。

　　在中国区上线的“AI工业视觉检测平台”，就很好地实践了从边到云，从设计、建造到整个的运营，从分布式到集中式管理的数字化的四维融合的理念。

　　灯塔工厂驱动力：端到端的数字生态

　　四维融合只是施耐德电气数字化转型的总体策略安排。具体落地，还要回归到一个个项目中去。在中国区，围绕全球供应链数字化，施耐德电气做了哪些事情？了解之前，先看一下中国区IT建设，总体上经历了三个阶段。

　　第一个阶段是2000年前后，以SAP ERP为主，打造企业内部管理信息系统。作为后台系统，主要是赋能企业内部的核心业务流程，增强企业内部的各个部门的协同效率。

　　第二个阶段是2013年前后，重点是商务智能BI和数据管理，延展到前端管理，目标是加强前端销售系统的数字化，不断提升客户对施耐德电气的产品和服务的数字化体验。

　　第三个阶段是2017年前后，为应对不断变化的业务对IT赋能能力的进一步要求，施耐德电气做了两个方向的转变。一是打造IT中台能力，包括业务中台和数据中台，更好地支持前台业务的快速变化和数字化转型的需求。二是逐渐把企业内部的封闭系统，演进成一个开放系统，通过API、EDI等实现对上下游企业的能力输出，包括数据的勾连打通，形成一个端到端的数字生态。

　　施耐德电气全球供应链每三年就会更新、迭代发展战略。2021年发布了新的“STRIVE战略”，除了之前强调的可持续性发展，该战略更强调智能和充满韧性的供应链。

　　施耐德电气全球供应链中国区IT总监曹捷表示，对于IT来讲，需要与时俱进，通过IT的赋能能力，更好地去支撑供应链的战略发展。对于全球供应链，定义了IT赋能的四个主要的核心领域。

施耐德电气全球供应链中国区IT总监曹捷

　　第一是数字化基础。通过数字化基础，夯实数字化的底座能力，包括IT基础架构和安全，提升对数字化上层能力的支撑。

　　第二是通过EcoStruxure IoT能力，把数据感知下沉到工厂的设备，从而实现互联互通，数据采集、分析和应用。EcoStruxure IoT是施耐德电气于2017年推出的新一代EcoStruxure开放架构与平台，将施耐德电气的楼宇、数据中心、工业和电力等所有业务统一整合，为不同行业提供无缝、低成本、大规模地的实施物联网解决方案。其前身是2007年施耐德电气的能效管理平台。

　　第三是数据服务能力，包括集中数据平台CDP和工厂级数据分析CDS，更好地实现大数据分析。

　　第四是数字化应用，是API驱动的平台战略。数字化应用是工业能力的集中体现，也是数字化的价值实现。

　　围绕供应链的这四个领域，每年有不同的侧重点。例如，之前更多的是强调底层两个领域的项目的推进，打造数字化高速公路，同时通过EcoStruxure IoT方案，实现智能工厂。

　　曹捷指出：“今年和未来，更多的是打造数据之上的分析能力，包括数字化应用的落地实现。AI工业视觉检测平台，实际上就是施耐德电气数字化应用的一个具体实现。”

　　在具体的数字化项目落地中，则主要是通过横向集成与纵向集成的两位框架来实现。横向集成是指供应链价值链的集成，主要把核心业务流程数字化，同时打通各业务系统，实现数据互联互通。纵向集成则以单个工厂的维度、从制造管控的垂直方向，通过EcoStruxure IoT解决方案，实现设备互联、边缘控制和在云端的应用和分析。

　　在全球，施耐德电气依赖于合作伙伴共同打造供应链的数字化，而亚马逊云科技是其全球云服务合作伙伴。在中国，施耐德电气与亚马逊的合作始于2013年，迄今包括了计算平台、数据平台以及视觉检测平台的合作。

　　数字化转型：以精益管理和精益生产为底座

　　作为施耐德电气全球供应链的一部分，也作为一个生产基地，武汉工厂集中体现了施耐德电气数字化的转型过程。

　　施耐德电气制造（武汉）有限公司总经理李聪介绍，在武汉工厂成立后的三年内，一个非常重要的核心点，是不断提升在精益管理和精益生产（SPS）方面的能力，不断地优化流程、标准化流程，为接下来的转型做准备。

施耐德电气制造（武汉）有限公司总经理李聪

　　2015-2016年，武汉工厂的重点是加速自动化升级，如将原来传统的手工生产进行自动化改造。从2016年开始，武汉工厂在施耐德电气全球200多家工厂中首家试点施耐德电气自己的产品数字化解决方案、精益数字化系统，如EcoStruxure解决方案和平台。

　　从2017年开始，武汉工厂成为施耐德电气全球第一家全面部署EcoStruxure IoT整体解决方案的工厂。在此过程中，工厂加装了非常多的传感器，比如温湿度传感器、光线传感器等，这些传感器帮助工厂变得更加智能。2019-2020年，武汉工厂继续深化数字化转型。

　　在总结武汉工厂的数字化转型时李聪说：“数字化转型和智能制造转型，更多的是在非常坚实的精益运营管理基础之上的数字化转型，而不是一个充满了浪费的数字化和系统化。”

　　2018年初，武汉工厂获工信部认证为“绿色工厂”，被达沃斯世界经济论坛专家委员会评为发展中的“灯塔工厂”，并入选施耐德电气的“零碳工厂”。在施耐德电气中国区23家工厂中，已有13家被工信部评为“绿色工厂”，14家评为施耐德电气“零碳工厂”。

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