導讀:如今,隨著5G、物聯(lián)網以及云計算和大數(shù)據、區(qū)塊鏈、人工智能技術的迅速發(fā)展,生產制造領域將開始具備收集、傳輸及處理大數(shù)據的高級能力,使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網,帶動傳統(tǒng)制造業(yè)顛覆與重構。
美國、德國的工業(yè)互聯(lián)網是兩種完全不同的發(fā)展路徑,其發(fā)展戰(zhàn)略在未來制造業(yè)上有著各自的深層考慮。制造業(yè)的第一陣營尚且如此未雨綢繆,中國如果還不能對種種趨勢做出及時反應,差距只會越來越大。
過去20年,互聯(lián)網是改變社會、改變商業(yè)最重要的技術;如今,隨著5G、物聯(lián)網以及云計算和大數(shù)據、區(qū)塊鏈、人工智能技術的迅速發(fā)展,生產制造領域將開始具備收集、傳輸及處理大數(shù)據的高級能力,使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網,帶動傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆與重構。
美國、德國與中國各有所憑
美國:憑借信息技術領先優(yōu)勢,以互聯(lián)網吞并制造業(yè)
長期以來,CPU、操作系統(tǒng)、軟件以及云計算等網絡平臺幾乎都由美國掌控霸權。近兩年來,Google開始進軍機器人領域、研發(fā)自動駕駛汽車;Amazon進入手機終端業(yè)務,開始實施無人駕駛飛機配送商品等。美國互聯(lián)網巨頭正在從“信息”領域加速進入“物理”業(yè)務領域。此外,美國通用電氣、思科、In-tel、AT&T等組成了“工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟(IIC)”。
種種跡象表明,美國未來將大力發(fā)展工業(yè)領域的智能業(yè)務,通過互聯(lián)網、大數(shù)據等新一代信息通信技術建設連接工業(yè)全要素、全產業(yè)鏈的網絡,以實現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據的實時采集,自由流轉,精準分析,從而支撐業(yè)務的科學決策,制造資源的高效配置。
也就是,美國企業(yè)已經不滿足于企業(yè)對消費者的數(shù)字化商業(yè)領域,而是開始涉足企業(yè)對企業(yè)的商業(yè)領域。一旦美國大規(guī)模進軍工業(yè)的現(xiàn)實物理世界,必將對市場形成控制,其他國家的工業(yè)競爭力也將隨之大幅降低。
德國:憑借工業(yè)4.0.用互聯(lián)網打通智能工廠
德國一貫謀求在傳統(tǒng)制造業(yè)保持世界領先地位,并且計劃在適當?shù)臅r候將其與新一代信息技術結合起來。如果不這樣的話,就會在互聯(lián)網時代失去與世界接軌的機會。為此,德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中的智能制造處處與互聯(lián)網技術相關聯(lián)。工業(yè)4.0本質是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”。在生產設備層面,通過嵌入不同的傳感器進行實時感知。通過寬帶網絡、數(shù)據對整個過程進行精確控制;在生產管理層面,通過互聯(lián)網技術、云計算、大數(shù)據、寬帶網絡、工業(yè)軟件、管理軟件等一系列技術構成服務互聯(lián)網,實現(xiàn)物理設備的信息感知、網絡通信、精確控制和遠程協(xié)作。
工業(yè)4.0時代,每一個產品將承載其整個供應鏈和生命周期中所需的各種信息,實現(xiàn)追蹤溯源。每一個生產設備將由整個生產價值鏈所繼承,實現(xiàn)自律組織生產。智能工廠靈活決定生產過程,不同的生產設備既能夠協(xié)作生產,又可以各自快速地對外部變化做出反應。
所以,工業(yè)4.0的技術手段是互聯(lián)網技術的深度融合,未來的制造業(yè)將建立在以工業(yè)互聯(lián)網為基礎的協(xié)同平臺之上,將更多的生產要素進一步科學地整合,互聯(lián)網技術在生產、管理、交易等環(huán)節(jié)的應用不斷深化,推動柔性生產、智能制造和服務型制造日益成為生產方式變革的重要方向。
中國:憑借“工業(yè)互聯(lián)網”,為制造業(yè)轉型升級賦能
可以說,德國、美國的工業(yè)互聯(lián)網是兩種完全不一樣的發(fā)展路徑。通過仔細分析德國、美國的工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展戰(zhàn)略,我們不難發(fā)現(xiàn)德國、美國在未來制造業(yè)上有著各自的深層思考。制造業(yè)的第一陣營尚且如此未雨綢繆,中國如果還不能對種種趨勢做出及時反應,差距只會越來越大。
工業(yè)互聯(lián)網時代,平臺型企業(yè)、網絡化組織、開放式創(chuàng)新、大規(guī)模定制、社會化生產等行為將更加普遍。所以,生產者與消費者的互動將更加緊密,中小企業(yè)的作用將更加突出,對市場需求的快速反應將更加重要。這些變化都要求適時、適度的制度創(chuàng)新和管理變革能力,這對我國相對薄弱的制度創(chuàng)新和管理變革能力構成現(xiàn)實性的挑戰(zhàn)。
為此,最近幾年,工業(yè)互聯(lián)網在我國受到了空前重視。行業(yè)主管部門認為,工業(yè)互聯(lián)網對我國制造業(yè)數(shù)字化轉型升級,實現(xiàn)制造業(yè)高質量發(fā)展以及提升國際競爭力具有戰(zhàn)略意義,要從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉變,須抓住這次工業(yè)互聯(lián)網平臺的發(fā)展機會。網絡、平臺及安全構成了中國工業(yè)互聯(lián)網三大體系,網絡是基礎,平臺是核心,安全是保障。
以往的思路認為,要想擺脫傳統(tǒng)制造業(yè)的低附加值境地,就必須向“微笑曲線”的研發(fā)和服務這兩端延伸,通過高新技術實現(xiàn)產業(yè)升級和發(fā)展制造業(yè)周邊服務業(yè)是必經之路。從產業(yè)層面來看,“研究與設計”環(huán)節(jié)意味著發(fā)展高新技術產業(yè),“營銷與服務”環(huán)節(jié)則是要提高制造業(yè)周邊服務業(yè)的比重。
但是,這一過程會遇到諸多挑戰(zhàn),既不能實質性地走出微笑曲線的底部,也不能短期內走出微笑曲線的底部。但是,工業(yè)互聯(lián)網時代已經到來。因為,制造業(yè)傳統(tǒng)意義上的價值創(chuàng)造和分配模式正在發(fā)生轉變,借助跨國界的互聯(lián)網平臺,企業(yè)、客戶及利益相關方紛紛參與到價值創(chuàng)造、價值傳遞及價值實現(xiàn)等生產制造的各個環(huán)節(jié)。
這樣一來,工業(yè)互聯(lián)網將對制造業(yè)“微笑曲線”這個價值鏈進行一次顛覆性的重塑。個性化定制把前端的研發(fā)設計交給了用戶;用戶直接向企業(yè)下達訂單,也弱化了后端的銷售,從而拉平微笑曲線,并重新結合成價值環(huán)。
從三個“CM”入手
幾十年來,隨著各種產品的豐富,制造業(yè)生產結構也變得更為復雜和精細。生產線和生產設備內部的信息流量,以及管理工作的信息量劇增,自動化系統(tǒng)在信息處理能力、效率和規(guī)模上都已經難以滿足制造業(yè)的需求。工業(yè)互聯(lián)網將在一定程度上解決這些難題。當工業(yè)互聯(lián)網這一新的業(yè)態(tài)開始進入制造業(yè)領域時,一個全新的挑戰(zhàn)也隨之而來,那就是讓制造業(yè)由機械化、電氣化、數(shù)字化,轉向網絡化和智能制造的挑戰(zhàn)。
當然,國家戰(zhàn)略有了,給產業(yè)界未來指明的方向也有了。隨之,未來幾年必然會有大規(guī)模政策扶持。但是技術的方向研究,尤其是在工業(yè)互聯(lián)網的理論創(chuàng)新和產業(yè)研究方面還不夠。筆者認為,行業(yè)和企業(yè)發(fā)力工業(yè)互聯(lián)網要從三個“CM”入手。
第一個CM(Concurrent Manufac-turing,并行制造),指的是制造業(yè)的各個工藝流程都將并行化、透明化、扁平化,實現(xiàn)真正意義上的智能制造。并行化的智能制造過程將通過利用網絡世界海量的數(shù)據和信息資源,突破物理世界資源有限的約束。這樣一來,可以一邊設計研發(fā),一邊采購原材料零部件,一邊組織生產制造,一邊開展市場營銷,從而降低運營成本,提升生產效率,縮短產品生產周期,也減少能源使用。
第二個CM(Cloud Manufacturing,云制造),簡單地說是一種基于泛在網絡,實現(xiàn)互聯(lián)化、服務化、個性化的一種制造新模式和新手段,將線下的資源(零部件、生產車間、生產設備、資本以及工人等)整合到線上,吸引價值鏈上下游的不同企業(yè)廣泛參與到設計、生產、服務等環(huán)節(jié)中來,實現(xiàn)各種資源的共享與互補。
而C2M(Customer-to-Manufacto-ry,顧客對工廠)是圍繞消費者的一種商業(yè)模式,以消費者為中心,憑借提供自己的標準化模塊供消費者選擇性地組合,是一種“拉動式”的供應鏈體系,借工業(yè)互聯(lián)網平臺,形成對全球行業(yè)鏈的帶動引領能力,然后通過智能制造實現(xiàn)多品種定制化的快速生產。
三駕馬車:5G、人工智能與區(qū)塊鏈
總之,工業(yè)互聯(lián)網時代,互聯(lián)網技術將全面嵌入到工業(yè)體系之中,將打破傳統(tǒng)的生產流程、生產模式和管理方式。工業(yè)互聯(lián)網的生產制造過程與業(yè)務管理系統(tǒng)的深度集成,將實現(xiàn)對生產要素的高度靈活配置,實現(xiàn)大規(guī)模定制生產。從而,將有力推動傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉型升級的步伐。那么,工業(yè)互聯(lián)網憑借什么力量去改變制造業(yè)思維,去給制造業(yè)帶來更多的靈活性和想象空間,去顛覆制造業(yè)的游戲規(guī)則呢?
近幾年,全球有三大科技領域越來越熱:一個是人工智能,一個是5G,還有一個是區(qū)塊鏈。三者都是能夠改變時代、改變社會、改變經濟的顛覆性技術。目前,我國已經發(fā)放了四張5G牌照,5G產業(yè)處在爆發(fā)前夜的階段;人工智能方面,業(yè)界普遍認為,工業(yè)4.0是繼蒸汽技術革命、電力技術革命、計算機及信息技術革命之后的新一輪科技革命和產業(yè)變革,而人工智能是工業(yè)4.0的重要推動技術;區(qū)塊鏈方面,很多人甚至認為其將改變數(shù)據存儲方式,重塑互聯(lián)網和物聯(lián)網。5G、人工智能與區(qū)塊鏈亦是工業(yè)互聯(lián)網的“三駕馬車”。
5G
5G作為下一代移動通信網絡,它不僅可以帶來大眾良好的移動互聯(lián)網體驗,還將成為智能制造、無人駕駛汽車等各個領域的技術支撐。因此,5G被視為工業(yè)互聯(lián)網的“基礎設施”。5G可以與3D工業(yè)相機、超高清視頻、傳感器、控制系統(tǒng)等技術相結合,幫助工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)對設備的遠程操作、基于增強現(xiàn)實的人機協(xié)同、生產過程實時監(jiān)測等,將進一步提升生產效率、改善員工的工作條件。
眾所周知,WiFi穩(wěn)定性較差、安全性能不強。隨著5G時代的到來,5G專網(5G局域網)大有大規(guī)模取代工廠內WiFi的趨勢。歐美一些國家的工業(yè)制造業(yè)企業(yè)無須跟隨網絡運營商的5G建設節(jié)奏,可利用政府為企業(yè)預留的5G頻率率先在企業(yè)內部建設5G局域網,解決穩(wěn)定性問題。與此同時,企業(yè)使用的5G頻率是本地5G頻率,而不是網絡運營商的授權頻率,不受網絡運營商的影響,可獨立進行5G應用,使得專用網絡與公用網絡物理隔離,提供完整的數(shù)據安全性。
人工智能
經過60多年的演進,特別是在移動互聯(lián)網、大數(shù)據、超級計算、傳感網、腦科學等新理論新技術以及經濟社會發(fā)展強烈需求的共同驅動下,人工智能加速發(fā)展,呈現(xiàn)出深度學習、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征。大數(shù)據驅動知識學習、跨媒體協(xié)同處理、人機協(xié)同增強智能、群體集成智能、自主智能系統(tǒng)成為人工智能的發(fā)展重點,受腦科學研究成果啟發(fā)的類腦智能蓄勢待發(fā),芯片化硬件化平臺化趨勢更加明顯,人工智能發(fā)展進入新階段。
工業(yè)互聯(lián)網平臺的核心是基于人工智能技術,集成了工業(yè)數(shù)據分析與建模能力。大數(shù)據智能是開啟工業(yè)大數(shù)據應用價值的鑰匙,機器學習、深度學習和監(jiān)督學習是決定大數(shù)據應用價值高低的主要因素。利用這些新一代人工智能技術,基于工業(yè)流程,行業(yè)知識、經驗及生產工藝等構建的數(shù)字化模型之后,將工業(yè)大數(shù)據輸入模型,就可以基于數(shù)字化模型的計算,實現(xiàn)對制造業(yè)全生命周期的描述、分析、預測、決策,以指導現(xiàn)實工廠各項工作的精準執(zhí)行。
區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈基于共享賬本、智能合約、機器共識、權限隱私等技術特征,應用在工業(yè)互聯(lián)網中,有望提升工業(yè)制造各環(huán)節(jié)生產要素的智能配置能力,加強產業(yè)鏈上下游的網絡協(xié)同。例如,工業(yè)1.0和工業(yè)2.0時代,主要是由管理人員管理員工組織生產,工業(yè)3.0時代由管理人員管理自動化設備進行生產調度,而工業(yè)4.0時代將通過智能合約基于某種規(guī)則或協(xié)議實現(xiàn)人機協(xié)同。再比如,統(tǒng)一管理工業(yè)互聯(lián)網標識是一個難題?;蛟S應該換個標識統(tǒng)一管理的思維角度——用區(qū)塊鏈共享賬本機制來實現(xiàn)統(tǒng)一管理。標識需要的不是解析,而是記錄,記錄在行業(yè)區(qū)塊鏈上。
區(qū)塊鏈技術在過去兩年被廣泛關注,但一直遲遲不能規(guī)?;逃?,最大瓶頸是區(qū)塊鏈技術一直以來都是應用于線上的數(shù)字貨幣等信息世界,但要大規(guī)模商用就必須得解決線下的物理世界如何上鏈的難題。區(qū)塊鏈能夠完美地幫助工業(yè)互聯(lián)網連接物理世界和虛擬世界,為“智能化”提供基礎保障;工業(yè)作為國民經濟的主體,隨著工業(yè)互聯(lián)網時代的提前到來,亦能夠讓區(qū)塊鏈盡早實現(xiàn)大規(guī)模商用。
供給側、應用側及政府三方攜手
綜上所述,戰(zhàn)略層面上,工業(yè)互聯(lián)網受到了中美德前三大制造業(yè)國家的高度重視;模式層面上,并行制造、云制造與消費者為中心等三個“CM”將是工業(yè)互聯(lián)網的主攻方向;技術層面,5G、人工智能與區(qū)塊鏈三駕馬車讓工業(yè)互聯(lián)網快速落地成為可能。于是,在國家戰(zhàn)略布局下,尤其是部分省市高額補貼的政策大力支持下,我國制造業(yè)企業(yè)、工業(yè)軟件服務商、工業(yè)設備供應商及互聯(lián)網公司紛紛布局工業(yè)互聯(lián)網平臺。據統(tǒng)計,近兩年來,我國工業(yè)互聯(lián)網平臺數(shù)量實現(xiàn)了高速發(fā)展,國內工業(yè)互聯(lián)網平臺數(shù)量竟出現(xiàn)三四百個,超過了國外工業(yè)互聯(lián)網平臺數(shù)量的總和。
然而,從供給側角度看,我國工業(yè)互聯(lián)網平臺的數(shù)字化模型與國外工業(yè)互聯(lián)網平臺相比有較大差距,亟待不斷提升大量設備的接入能力,豐富各種數(shù)字化模型,以實現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據的采集存儲與挖掘分析。如何用好工業(yè)互聯(lián)網三駕馬車,有待平臺企業(yè)進一步升級和強化。
從應用側角度看,企業(yè)用戶對應用工業(yè)互聯(lián)網平臺,上傳數(shù)據、企業(yè)上云的安全性仍有警惕,對人工智能、區(qū)塊鏈等新技術仍持保守謹慎態(tài)度。如何讓眾多制造業(yè)企業(yè)接受工業(yè)互聯(lián)網,有待從三個“CM”入手進一步科普和推廣。
所以,從政府角度看,應該重新梳理思路,抓重點應用場景。圍繞宏觀的產業(yè)角度,開展政策建議和評估,斬落戰(zhàn)略制定以及規(guī)劃落地,應用示范以及復制推廣,規(guī)范、約束和引導工業(yè)互聯(lián)網平臺以及工業(yè)APP健康發(fā)展等研究,很多事可以做,而不是從微觀層面搞技術,自己搭建平臺。唯有引導工業(yè)互聯(lián)網真正落地,讓工業(yè)互聯(lián)網平臺成熟度不斷提升,才能使廣大中小企業(yè)用戶提質增效,才能實現(xiàn)產業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展。
萬事俱備,尚需理清思路;如何推進,亟待三方攜手。