工業互聯網如何促進制造業高質量發展

來源:趙敏

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關鍵詞:工業互聯 制造業

    從今年兩會開始,工業互聯網促進制造業高質量發展的話題被不少文章提及。閱讀有關文章,大都是展望式、命題式或判斷式的陳述,并沒有從邏輯上、緣由上進行深度挖掘與展開。前兩天剛剛參加了工信部信通院舉辦的“工業互聯網助力實體經濟高質量發展研討會”。在研討會上,筆者談到了自己的一些市場觀察和觀點,工信部信管局參會領導給予肯定和鼓勵,希望能將筆者的這些觀察和觀點寫成文章發布出來。

    一.工業互聯網是什么

    關于工業互聯網的定義,已經有了十幾個不同的版本。不在此匯總和贅述。

    首先聲明的是,本文定義中所指的工業互聯網,并不完全等同于國外先行企業(如GE)定義的“工業互聯網”,也不是市場上某些專家設想和編述的“工業互聯網”,而是筆者根據36年的從業經驗和對制造業、IT領域的深入理解而在自己心目中定義的工業互聯網,并根據自己的獨立思考和專業認知,給出近期對工業互聯網所做出的某些個人認識和判斷。不當之處,歡迎各界朋友們批評指正,歡迎專題深入研討。

    筆者重點闡述工業互聯網以下五點內涵:

    1、工業互聯網是過去十幾年兩化融合、制造業信息化、ICT技術、傳感器以及其它先進技術在新工業革命態勢下的繼承與發展,交匯與融合。市場并沒有突然冒出來一種從來不為人知的“新XX”。上述各種技術,都有歷史傳承,都在不斷發展,與時俱進,相互借鑒。只不過,兩化融合已經不是10年前的兩化融合,ICT技術也不是20年前的ICT技術,制造業信息化更不是30年前的制造業信息化,當這些技術彼此獨立發展到前幾年時,大家會發現這些技術已經開始進入彼此的邊界,借鑒對方的優勢,交匯成為全新的解決方案。例如“LBS基于位置的服務”是一種常見的ICT技術,它可以通過電信移動運營商的無線電通訊網絡(如GSM網、CDMA網)或外部定位方式(如GPS)獲取移動終端用戶的位置信息,當LBS被應用到制造領域,將其與機器設備綁定時,就可以隨時提供機器設備的位置信息,于是,機器設備的遠程運維管理就成為了可能。

    2、工業互聯網是智能制造落地的關鍵基礎設施。在2017年11月27日國務院發布的《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》中指出:“工業互聯網是以數字化、網絡化、智能化為主要特征的新工業革命的關鍵基礎設施,加快其發展有利于加速智能制造發展,更大范圍、更高效率、更加精準地優化生產和服務資源配置,促進傳統產業轉型升級,催生新技術、新業態、新模式,為制造強國建設提供新動能。”我經常聽到一些業界朋友說“怎么現在天天說工業互聯網,智能制造提得比較少了,是不是不搞智能制造了?”其實,根據國發文件的要點來理解,大力發展工業互聯網,就是在做智能制造。二者并行不悖。

    3、工業互聯網是“結果經濟”驅動和市場倒逼的結果。工業互聯網既不是某些人“人為設計”出來的,也不是所謂的“互聯網的下半場”。它的產生與發展有著深刻的社會背景和工業基因傳承,它源于工業,也必將興于工業。總體上說,是“結果經濟”驅動的產物。“結果經濟(Outcome-based Economy)是世界經濟論壇和埃森哲公司共同提出的一個經濟概念,特指在工業互聯網發展的第三階段出現的一種工業經濟現象。眾所周知,“規模經濟”是很早就出現的經濟概念,指在一定科技水平下生產能力的擴大,使長期平均成本下降的趨勢,并且曾經在很多不同國家和經濟體的實施中都是有效的。但是,當生產規模擴大到一定程度時,就會出現“規模不經濟”,就會出現產能過剩和產品積壓,這對制造業非常不利。例如在經濟大環境不好時,生產機床/工程機械的賣方的設備積壓賣不出,作為中小企業/施工隊的買方也因為缺少足夠的開工訂單而不敢輕易下單購買,賣方和買方長期無法達成交易,僵持下去都會難以生存。因此,買賣雙方企業在相互理解和合理妥協的情況下,摸索出了一種新的“基于生產狀態的設備租賃”模式,即賣方企業免費(或只收10-20%首付款)提供產品,買方不是按照傳統合同的約定時間付款,而是按照實際開機使用的有效結果時間來付費,從道理上說,開機了才證明買方有活兒干,有收入,稍后就可以支付一筆設備款,開工次數多,作業時間長,設備款即可很快付清。用了設備才收費,不用不收費,這是企業家的智慧,是交易模式的創新,它不僅徹底改變了原有的賣產品的商業模式,也倒逼賣方必須在設備上添加必要的技術手段來進行確切的設備狀態判定,如用LBS來確定設備位置,用傳感器感知設備的開機時間和載荷狀態,用軟件來計算應收費用等。于是,設備就必須從買方現場聯網到賣方企業,關鍵運行數據必須無遺漏地采集,這樣的數據必定產生效益。

    4、工業互聯網,是企業數字化轉型、實現跨越式發展的助推器和數字賦能器。企業數字化轉型是在新一代數字化/信息化技術的基礎上,以業務數字化為具體載體,以數據資源為關鍵要素,以數字化技術和業務技術深度融合為發展路徑,以開放平臺和商業生態為主要標志的一種企業轉型升級的模式。與之相匹配的,是企業的產品重構、技術重構、業務重構、能力重構、思維重構、組織重構、商業模式重構等。而工業互聯網實施成功的關鍵,恰好是以業務數字化為具體載體,以數據資源為關鍵要素,以數字化技術和業務技術深度融合為發展路徑的,它與企業數字化轉型完全契合,最終結果就是促使企業多種要素重構。工業互聯網在企業落地之時,就是企業數字化轉型的開始,當工業互聯網真正為企業帶來效益時,企業的數字化轉型就已經在路上了——國內的一些工業互聯網應用實踐證明,工業互聯網的尺度和實施范圍可大可小,“小快靈”和“高大上”的方案各具優勢,都可成功。尤其是獲知僅有縫紉機、熨燙機等簡單設備的勞動密集型的制衣廠也能上工業互聯網后,筆者認為這是中國企業界對工業互聯網的特殊貢獻與應用模式創新。顯然,工業互聯網對中國的工業化進程具有重大的促進與賦能作用,企業的發展未必一定是按部就班地走西方認定的“工業1.x、2.x、3.x、4.0”的道路,是完全有可能讓大量處于“工業1.x”水平的中小企業略過“2.x”階段,跨越式進入到“3.x”階段的,甚至不排除個別企業直達“4.0”。

    5、工業互聯網是數字經濟的重要基石。本月國新辦公布,經測算截止去年底我國的經濟數字規模達31萬億,已占GDP的三分之一。在2016年,美國、德國、英國數字經濟占GDP比重均超過50%。從經濟規模上看,2016年美國數字經濟規模高達10.8萬億美元,是中國的3.2倍(中國2016年22.6萬億人民幣),日本的4.7倍,德國的5.3倍,英國的7.1倍,法國的11.3倍。由此可見,中國的數字經濟還有巨大的發展潛力。預計當中國經濟數字規模超過GDP的50%時,中國的整體實力必將發生重大變化。由前所述,“結果經濟”是數字經濟的一個重要有機組成部分,也是工業互聯網產生和發展的重要驅動力。毫無疑問,工業互聯網的大規模普及應用,必將推動“結果經濟”的蓬勃發展,促成企業的數字化轉型,讓企業的產品、流程、業務、服務、組織、客戶等方方面面都實現較為徹底的數字化,絕大部分的物理實體要素都在數字世界建立自己的數字虛體,如此,讓數字化的企業同時在物理世界、數字世界,以及這兩個世界的交相輝映融合為一個新世界的三大世界中,研發產品,創造價值,造福社會,為中國的經濟發展貢獻更多的增量。

    二.工業互聯網不是什么

    既然在上一節說清楚了筆者認為的“工業互聯網是什么”,從闡述的全面性和嚴謹性來說,還應該再補充說明“工業互聯網不是什么”,這樣才能達成筆者自認為的表述完整。

    筆者有以下幾點個人思考:

    1、工業互聯網不是“互聯網的下半場”。有數據的歷史,總是會印證和說明一些重要問題。在計算機出現之后不久,1969年就出現了PLC,它成為了機器數字化、程序化的發端,也被德國人認定為第三次工業革命的標志性事件。1969年因特網(準確地說,Internet應譯作因特網)的鼻祖“阿帕網”,也是剛剛從DAPPA娘胎中誕生的嬰兒。從這兩個不同事物同時出現的時間點來看,機器面向數字化/信息化的發展,事實上與計算機網絡/因特網的發展幾乎同步進行,沒有誰先誰后的問題。

    用于車間機床聯網的“分布式數控DNC”也在70年代出現了(艾瑞咨詢報道1967年就有機床聯網)。盡管當時的DNC技術還不是很成熟,但是彼時因特網的技術也很幼稚。為了滿足工業現場的需求,80年代中期出現了現場總線技術。機床設備的聯網與因特網在時間上并行發展,技術上相互借鑒,形成了基于TCP/IP(傳輸控制協議/因特網互聯協議)的工業以太網。由此可見,基于工業以太網的機器設備聯網,與基于IPv4/IPv6的電腦聯網,基本上是同期發展、攜手并進的。只不過由于因特網通過聯電腦而聯接了電腦背后的人,極大地促進了消費和社交的發展而廣為人知,工業界的工業以太網只為工業界的少數工控人士所知悉,IT界人士鮮有觸及。

    今天的工業互聯網,是以工業以太網為主體并不斷將因特網技術融入的工業網絡。應該不存在這樣的說法:由于因特網在中國消費/社交領域獲得了巨大成功,將因特網用于工業領域就形成了工業互聯網,就是所謂的“互聯網的下半場”。持這樣說法的人,可能是還不太了解機器設備聯網和工業以太網的發展歷程。

    2、工業互聯網不是因特網在工業領域的應用。基于上段所述,因特網進不了車間是目前的現實情況。不能因為“工業互聯網”術語中有了一個“互聯網”專用詞,就可以把基于因特網的消費互聯網和基于工業以太網的工業互聯網混為一談。兩種“互聯網”在技術上差異極大,并不相同。消費互聯網僅僅聯接電腦/手機等計算設備終端,不限時空傳輸數據,通過消除信息不對稱而大力促進社交和消費的數網化,由此爆發互聯網經濟;而工業互聯網不僅要聯接機器設備等工業要素終端,還要實時優化和精準控制這些要素的行為,因此難度極大,因特網無法擔綱。不過,盡管因特網不能成為工業互聯網的主體,但是因特網仍然可以在工廠里有較多的用武之地,例如客戶服務、銷售流程、工具/設備上云、遠程診斷等非實時過程中發揮重要作用,另外,可以作為工業互聯網的外部數據管道——在不同的工廠之間,在工廠遠程控制設備,需要異地傳輸數據時才會被用到,即在IT廠商習慣談論的“云、管、端”中,涉及“云、管”可適用,而涉及具體設備“端”就不適用,因為不同總線、不同協議、不同種類的設備聯接,絕不是像電腦、手機等在因特網上可以“即聯即用”,而是一個需要較大開發工作量、較長維護期的復雜任務。

    3、工業互聯網不是“互聯網+”的自然延伸。在2016年國發28號文,國務院曾制定了《關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》,文件的第一句話提到:制造業是國民經濟的主體,是實施“互聯網+”行動的主戰場。我國是制造業大國,也是互聯網大國,推動制造業與互聯網融合,有利于形成疊加效應、聚合效應、倍增效應,加快新舊發展動能和生產體系轉換,前景廣闊、潛力巨大。這是很好的設想和期待。但是,實踐是理論的試金石。三年來的實踐證明,“互聯網+”作為互聯網企業的基本戰略或技術手段,是比較適用的。但是對于工業界企業來說,“+互聯網”或許是更合適的選擇。

    在“互聯網+”語境中,“互聯網”是主語,“+”是謂語,其他所有“被+之物”是賓語,也就是被操作和管理的對象,這是典型的互聯網公司的語境和心態,這樣的語境和態度在工業界的接受度是不高的。

    在工業領域,真正發生的情況大都是“+互聯網”,是企業自主地、有選擇地將自己的各種工業要素(機器、設備、物料、人、資金、技術、知識、軟件、信息等)去“+互聯網”,當企業的各種工業要素與工業以太網、因特網、物聯網等互聯網要素交匯融合時,才會真正形成疊加效應、聚合效應、倍增效應。

    筆者認為,2019年“兩會”的《政府工作報告》明確提出了“打造工業互聯網平臺,拓展“智能+”,為制造業轉型升級賦能”。這里“智能+”的新提法,既是今年制造業轉型升級的政策動力,也是高層對過去提出的“互聯網+”在工業界的糾偏。畢竟,“智能+”不一定由互聯網公司實施,至于是“互聯網+”還是“+互聯網”,是基于消費互聯網還是基于工業以太網亦或是兩網混用,皆由企業自己決定,甚至在技術上不一定必須用互聯網——按照中國工程院的智能制造三個基本范式,依靠數字化支撐也可以讓“智能+”在企業落地。因此,“智能+”在企業的普適性、可行性和可實現性,要比“互聯網+”高出很多,受到了業界普遍歡迎。

    三.工業互聯網到底用來做什么

    有人說工業互聯網就是要聯接工業設備,做好數據采集,處理好工業大數據,上云。

    工業互聯網就是實現工業設備的互聯嗎?顯然不是,如果是的話,40年前就有工業互聯網了。工業互聯網就是實現對設備的數據采集嗎?應該也不是,且不說穩定的設備數據采集并不是那么容易實現,例如波音737MAX的傳感器數據采集有誤,造成機頭自動向下俯沖而飛行員費力上拉與其“博斗”,直到最后機毀人亡。退一步說,即使設備數據能夠做到穩定、準確采集,也未必能夠做到實時、有效的處理。處理工業數據還與算法、機理模型和數據本身的質量(時間標簽、清洗等)有關。即使數據可以被實時、有效處理,還要看是否能真正在較大范圍內優化了資源配置,真正為企業產生了效益。至于上云,是工業互聯網平臺重點考慮的事情,在工業互聯網建設初期,上云還不是一個硬性選擇。

    其實,《機·智》書第一作者、蘭光創新公司總經理朱鐸先說過一句很精煉的話:“通過聯網與監控,發揮設備集群化、網絡化的優勢,可以使生產效率更高,生產過程更受控,…在降本提質增效方面為企業帶來明顯價值。”簡言之,工業互聯網的作用就是監視現在,追溯過去,優化未來,最終實現智能制造。

    筆者在《機·智》書中、“工業軟件何以‘姓工‘”、“你在做幾化融合?”等著作/文章以及近年來一系列講演中不斷強調指出:智能制造和工業互聯網都是軟件定義和驅動的,是真正的“兩化融合”——今天的軟件已經不僅僅滿足于在顯示屏上給出各種確定性的計算結果(圖、文、表、卡等數據)來輔助人決策,而是已經可以將根據計算結果生成的控制指令數據,直接輸入到機器設備的控制器上,來驅動機器設備的執行器做出各種精準動作,即軟件已經實現“閉環”了。閉環的軟件,真正定義了數據自動流動的規則體系,極大地優化了制造資源的配置,加快了系統的反應速度,改善了企業管理水平。

    筆者理解的工業互聯網,應該是跨越時空而不是有限時空來聯接工業設備,應該是全面準確而不是偶發失誤地做好數據采集、處理和追溯,應該是數據自動流動“不落地”而不是數據流動不暢甚至“落地”,應該是軟件實現閉環控制而不是開環非控機器設備,應該是在較大范圍內而不是在較小范圍內優化配置制造資源,最終讓工業互聯網真正為企業產生價值。

    四.工業互聯網與制造業高質量發展

    厘清工業互聯網支撐制造業高質量發展的邏輯,首先要弄清楚高質量發展的基礎與邏輯關系。

    制造業高質量發展離不開高質量的產品設計、制造過程、制造資源,因為制造資源、制造過程和產品是制造業最基本的三要素。當然,制造業高質量發展還離不開高水平的管理。

    高質量的產品設計離不開高質量的“算法+數據”;高質量的制造過程離不開高質量的機床、產線等設備和高質量的工藝設計;高質量的制造資源離不開高質量的原材料的“探、鉆、采、煉”等。

    高質量的產品設計、制造過程、制造資源、管理水平,最終產生了高質量的產品、高客戶滿意度的服務、高額的市場回報。這就是制作業高質量發展的基本邏輯。

    在這個基本邏輯中,工業互聯網所導致的以下因果關系是必須要澄清的:

    因為跨越時空聯接了工業設備,所以可以實時管控大范圍分布的多種機器設備和企業供應鏈,甚至將管控延伸到客戶手中的智能產品;

    因為全面準確地做好數據采集、處理和追溯,所以可以將準確可靠的數據用于產品模型、業務模型和市場預測,支持企業各類計算和決策;

    因為數據自動流動“不落地”,所以可以讓正確的數據,在正確時間,以正確版本,給到正確的人和機器,把事情一次做對,一次做優;

    因為軟件已經形成了閉環控制,所以可以讓機器自治,人離開系統回路,機器可以在無人介入的情況下做同樣的事情,甚至做得更好;

    因為可以在較大范圍內優化配置制造資源,所以可以讓規模化的超大型企業實現精細化、集約化管理,實現復雜系統級別的整體優化。

    以上因果關系的成立,工業互聯網支撐制造業高質量發展,就不再是一個命題和推測,而是實實在在的發展邏輯和可以預期的成果。工業互聯網之因,必然會帶來高質量發展之果,必然會讓企業形成創新的產品設計,精準綠色的制造過程,優化配置的制造資源,最終給企業帶來了高質量的產品、高客戶滿意度的服務、高額的市場回報。

    業界專業人士對工業互聯網的前瞻性判斷大體是一致的。國家研究和管理工業互聯網的專門機構、工信部工業互聯網研究院徐曉蘭院長指出:工業互聯網的發展有利于優化存量,降低企業綜合成本,促進制造業轉型升級,化解產業向外轉移意向加劇的挑戰;有利于做大增量,支撐先進制造業發展壯大,推動產業價值鏈向高端延伸,搶占未來長期發展主動權;有利于融通發展,促進創新創業,向實體經濟各領域延伸擴展,培育形成新的經濟增長點。

    筆者高度認同上述判斷與結論。

    五.小結

    深刻認識工業互聯網到底是什么,有助于形成共識,在企業真正落地,真正生根開花。

    深刻認識工業互聯網不是什么,有助于消除誤解,凈化市場噪聲,讓工業互聯網走向坦途和正軌。

    深刻認識工業互聯網的使能與賦能作用,有助于在原理和機制上,做好工業互聯網的頂層設計和落地實施方案。

    深刻認識工業互聯網促進制造業高質量發展的因果關系,有助于讓各級領導充分認識工業互聯網的巨大作用,在重視消費互聯網的同時,開始重視工業互聯網,重視制造業,重視整個工業領域的發展。真正做到制造立國,制造強國。


    (審核編輯: 智匯張瑜)

    五龙闯关