工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是發(fā)揮數(shù)據(jù)采集、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的作用，為工業(yè)企業(yè)節(jié)約至少1%的成本。如今在“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)成為浪潮的背景下，中國作為制造業(yè)大國，需要看清科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，走出屬于自己的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”之路。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是美國以GE為首的企業(yè)聯(lián)盟提出的，其核心是發(fā)揮數(shù)據(jù)采集、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的作用，為工業(yè)企業(yè)節(jié)約至少1%的成本；而工業(yè)4.0是德國提出的，已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略。中國的兩化深度融合和德國工業(yè)4.0如出一轍、異曲同工、殊途同歸。作為制造業(yè)大國，中國需要看清科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢，立足自身優(yōu)勢，發(fā)揮中國特長，才能把制造業(yè)大國變成制造業(yè)強(qiáng)國，在世界制造市場中占有更大的份額，并獲得足夠的話語權(quán)。
在“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)成為浪潮的背景下，我們應(yīng)思考走出一條中國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”之路。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+執(zhí)行路線圖
德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略推出以后，引起中國產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，包括美國、德國、日本、韓國等國在內(nèi)的工業(yè)發(fā)展政策、策略、技術(shù)，紛紛成為學(xué)習(xí)的對象。經(jīng)過兩年多的時間，“中國制造2025”也正式發(fā)布。中國工業(yè)企業(yè)終于有了一個站在全球工業(yè)發(fā)展大局上認(rèn)識自己的現(xiàn)狀、差距，從而確立自身未來發(fā)展道路的“路線圖”。結(jié)合風(fēng)起云涌的互聯(lián)網(wǎng)+浪潮，以及工業(yè)自身的轉(zhuǎn)型升級規(guī)律，筆者設(shè)定中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+五步路線圖以供參考。
一是構(gòu)建智能的人和組織。“智”是指認(rèn)知與知道，“能”強(qiáng)調(diào)技能和習(xí)慣。目前浙江等地大力開展機(jī)器換人，這樣的情況出現(xiàn)，其原因首先是企業(yè)招不到合適的員工，員工的素質(zhì)難以達(dá)到要求，或者說人工成本升高，但更重要的原因是生產(chǎn)的效率與質(zhì)量通過機(jī)器人使用得到大幅度提升。這種現(xiàn)象說明，人的因素對于某些企業(yè)而言正在從資產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)險。放大這種風(fēng)險，就會造成很多人離開現(xiàn)有的就業(yè)崗位，但要降低這種風(fēng)險，企業(yè)員工知識和技能的培養(yǎng)，就不單是企業(yè)的事情，也應(yīng)該是政府與社會的事情。這種智能的培養(yǎng)，既包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+相關(guān)技術(shù)，也包括心理素質(zhì)的培養(yǎng)。而智能的組織則是在原先的金字塔、矩陣式等組織結(jié)構(gòu)形式上，根據(jù)企業(yè)的情況、客戶的需求構(gòu)建更有效率與效益的組織架構(gòu)模式，例如不為我有但為我用，例如一專多能，例如根據(jù)作業(yè)點(diǎn)的技能復(fù)合人才培養(yǎng)。
二是車間要加快3.0補(bǔ)課，加快推廣車間執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。如果說德國工業(yè)4.0的實(shí)施主體主要是各類高水平的中小企業(yè)，那么與之相對應(yīng)，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+最重要的實(shí)施主體應(yīng)該是車間。而在車間的構(gòu)成方面，筆者以為一般設(shè)備可以分成三個層面，首先是智能裝備，然后是由智能裝備構(gòu)建的智能生產(chǎn)線，再然后是多條不同的智能生產(chǎn)線構(gòu)建的智能車間。而MES軟件就是這個主體的最重要的部分，它是實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用、提升自動化、智能化，上接ERP系統(tǒng)，下接硬件設(shè)備的中樞。通過MES系統(tǒng)的實(shí)施，對車間的設(shè)備、人員、執(zhí)行、工具、量具、能源、生產(chǎn)計劃執(zhí)行、質(zhì)量等等進(jìn)行統(tǒng)籌管理，有效地從執(zhí)行層面提升企業(yè)的制造實(shí)力，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化。
三是實(shí)現(xiàn)車間智能化升級改造。通過MES系統(tǒng)實(shí)施后，利用采集技術(shù)采集各種數(shù)據(jù)，可以從全生命周期、全流程的角度來分析研究企業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行情況，從中發(fā)現(xiàn)車間的短板，進(jìn)行升級、優(yōu)化、改進(jìn)，從而提升車間的總體能力。而各個車間在有MES系統(tǒng)、又經(jīng)過自動化和智能化改造后，可以將生產(chǎn)率大幅提升。但這里需要注意的是，自動化、智能化的處理不僅包括物理的如原料、半成品的處理，運(yùn)輸、能源管理，在車間中數(shù)據(jù)的自動化、智能化處理也是一個非常大的需要提升的區(qū)域，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，重點(diǎn)突破。
四是構(gòu)建各類CPS網(wǎng)絡(luò)體系。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系，不僅僅是物理上的信息可以傳遞，而且包括信息安全、數(shù)據(jù)協(xié)議、業(yè)務(wù)協(xié)議等內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)體系，利用這樣的網(wǎng)絡(luò)體系組建車間、工廠互聯(lián)網(wǎng)，與供應(yīng)鏈上下游以及行業(yè)、地區(qū)乃至國家的互聯(lián)網(wǎng)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、存儲、分析、應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備級的聯(lián)通，如M2M的交互、遠(yuǎn)程操控等，包括冷交換、熱交換、互聯(lián)互通，直到互操作的級別。
五是建設(shè)企業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算中心。傳統(tǒng)方面，工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)相對而言結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)較多，而在技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)本身的復(fù)雜性非常高，因此企業(yè)需要構(gòu)建工業(yè)數(shù)據(jù)圖譜，規(guī)范企業(yè)的術(shù)語，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的集成，這就需要企業(yè)建立大數(shù)據(jù)中心以及跨越地域的云計算中心，實(shí)現(xiàn)輕客戶端，重服務(wù)端的應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)高效、正確、精益。同時，企業(yè)內(nèi)部的信息平臺與社會化的各種平臺建立起廣泛而深入的集成聯(lián)系。
核心是三大技術(shù)
相對而言，工業(yè)4.0中對于CPS、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等都有大量的闡述，對于中國而言，以下核心技術(shù)值得研究。
首先是基于CPS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理可視化。事實(shí)上，有了CPS系統(tǒng)，可以理解為設(shè)備、物流，乃至產(chǎn)品的屬性、性能、狀態(tài)發(fā)生了變化，企業(yè)需要針對這些變化進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)、管理、決策，那么我們就需要采取一系列先進(jìn)的模式來實(shí)現(xiàn)這樣的作業(yè)、管理與決策。具體的形式例如包括歷史性的、統(tǒng)計性數(shù)據(jù)展示框架，監(jiān)控型展示框架，基于交互式分析的展示模式，基于全業(yè)務(wù)、全數(shù)據(jù)的菜單式展示等。
然后是虛擬技術(shù)。目前而言在CPS系統(tǒng)上，我們可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬之間的變換，例如多年前我們就提出虛擬主機(jī)的概念，通過虛擬的樣機(jī)進(jìn)行模擬分析，如強(qiáng)度、剛度、動力學(xué)等，通過這樣的分析，可以在構(gòu)建實(shí)物之前，發(fā)現(xiàn)缺陷，優(yōu)化設(shè)計，從而提高一次成功率。而現(xiàn)在的3D打印技術(shù)更可以利用增料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速的零部件生成，實(shí)現(xiàn)虛擬向現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)化。而筆者以為，更長遠(yuǎn)的核心技術(shù)應(yīng)不僅于此，還必須把時間、空間進(jìn)一步納入進(jìn)來，從而形成一個更為廣泛的CYBER空間，實(shí)現(xiàn)革命性的創(chuàng)新。
再說大數(shù)據(jù)技術(shù)，在工業(yè)企業(yè)中生產(chǎn)型數(shù)據(jù)的量居然超過了政府的數(shù)據(jù)量，但是這些數(shù)據(jù)，很多都應(yīng)用得不夠，究其原因就是這些數(shù)據(jù)一方面未達(dá)到可以挖掘出知識的量；另一方面，沒有一定的機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析應(yīng)用。工業(yè)大數(shù)據(jù)思維，分維度、分層次匯集，進(jìn)行分析應(yīng)用，可以創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)價值。值得注意的是，當(dāng)前制造業(yè)信息化還需要補(bǔ)課，實(shí)施大數(shù)據(jù)項目意味著較大的投入，企業(yè)決策有一定困難，但是再艱難，這一課都應(yīng)該補(bǔ)上，否則未來想補(bǔ)都來不及了。另外就是大數(shù)據(jù)，不是巨數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的收集、分析應(yīng)用也有一定的規(guī)模約束，收集數(shù)據(jù)也存在巨大的成本，需要平衡投入與產(chǎn)出的關(guān)系。
標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議是基礎(chǔ)
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+模式下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的記錄、傳遞、存儲、分析、應(yīng)用，都離不開標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議。在產(chǎn)品層面，產(chǎn)品、零部件的質(zhì)量、互換性也離不開標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議。因此德國的工業(yè)4.0中，標(biāo)準(zhǔn)成為其關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容之一。制造業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將直接影響市場競爭，成為市場利益、成為技術(shù)壁壘，誰的標(biāo)準(zhǔn)被世界認(rèn)可，就將獲得巨大的標(biāo)準(zhǔn)紅利。目前PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3（PLC Open）主要都來自德國企業(yè)；通信領(lǐng)域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都誕生于德國。我們國家必須迎頭趕上，從國家層面促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。在今后，標(biāo)準(zhǔn)化工作主要圍繞智能工廠展開，構(gòu)建生態(tài)鏈上各個環(huán)節(jié)制定合作機(jī)制，確定哪些信息可被用來交換，哪些屬于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，哪些機(jī)器人適用等等，將先進(jìn)的信息模式、生產(chǎn)模式、商業(yè)模式形成標(biāo)準(zhǔn)推廣到國際市場，從而促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新，并贏得世界上進(jìn)一步的市場份額和定價話語權(quán)。
實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的模式，必須突破傳統(tǒng)的思維慣性，實(shí)現(xiàn)多主體、多形式、多內(nèi)容的各種合作，這種合作互聯(lián)網(wǎng)作為載體，大數(shù)據(jù)是內(nèi)容，分析應(yīng)用是工具，產(chǎn)品創(chuàng)新是結(jié)果，從而形成覆蓋全流程、全生命周期的生態(tài)鏈，在生態(tài)鏈中，實(shí)現(xiàn)各種集成，例如基于供應(yīng)鏈的縱向集成（突破工業(yè)4.0的企業(yè)內(nèi)部縱向集成），例如細(xì)化到工序級的橫向集成。而在具體表現(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)例如改變傳統(tǒng)的集團(tuán)的宏觀管控，而是構(gòu)建集團(tuán)云計算中心，促進(jìn)集團(tuán)各企業(yè)的深度交流與合作，例如構(gòu)建行業(yè)數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建基于地區(qū)的產(chǎn)業(yè)集群。而在政府指導(dǎo)與大型企業(yè)創(chuàng)新的雙輪驅(qū)動下，促進(jìn)宏觀經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。
以德國、美國等先進(jìn)制造國家為代表，新一輪的工業(yè)4.0革命不僅僅是技術(shù)革命，也是商業(yè)模式革命、產(chǎn)業(yè)思維革命，無論是政府的決策者、制造型企業(yè)的負(fù)責(zé)人、管理者，還是一線員工，都需要優(yōu)化、創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)自我的+，通過技術(shù)改進(jìn)、實(shí)施MES系統(tǒng)，提升自動化、智能化水平，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算深度應(yīng)用，從而構(gòu)造出具有中國特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+。
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