工业互联网如何促进制造业高质量发展

来源:赵敏

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关键词:工业互联 制造业

    从今年两会开始,工业互联网促进制造业高质量发展的话题被不少文章提及。阅读有关文章,大都是展望式、命题式或判断式的陈述,并没有从逻辑上、缘由上进行深度挖掘与展开。前两天刚刚参加了工信部信通院举办的“工业互联网助力实体经济高质量发展研讨会”。在研讨会上,笔者谈到了自己的一些市场观察和观点,工信部信管局参会领导给予肯定和鼓励,希望能将笔者的这些观察和观点写成文章发布出来。

    一.工业互联网是什么

    关于工业互联网的定义,已经有了十几个不同的版本。不在此汇总和赘述。

    首先声明的是,本文定义中所指的工业互联网,并不完全等同于国外先行企业(如GE)定义的“工业互联网”,也不是市场上某些专家设想和编述的“工业互联网”,而是笔者根据36年的从业经验和对制造业、IT领域的深入理解而在自己心目中定义的工业互联网,并根据自己的独立思考和专业认知,给出近期对工业互联网所做出的某些个人认识和判断。不当之处,欢迎各界朋友们批评指正,欢迎专题深入研讨。

    笔者重点阐述工业互联网以下五点内涵:

    1、工业互联网是过去十几年两化融合、制造业信息化、ICT技术、传感器以及其它先进技术在新工业革命态势下的继承与发展,交汇与融合。市场并没有突然冒出来一种从来不为人知的“新XX”。上述各种技术,都有历史传承,都在不断发展,与时俱进,相互借鉴。只不过,两化融合已经不是10年前的两化融合,ICT技术也不是20年前的ICT技术,制造业信息化更不是30年前的制造业信息化,当这些技术彼此独立发展到前几年时,大家会发现这些技术已经开始进入彼此的边界,借鉴对方的优势,交汇成为全新的解决方案。例如“LBS基于位置的服务”是一种常见的ICT技术,它可以通过电信移动运营商的无线电通讯网络(如GSM网、CDMA网)或外部定位方式(如GPS)获取移动终端用户的位置信息,当LBS被应用到制造领域,将其与机器设备绑定时,就可以随时提供机器设备的位置信息,于是,机器设备的远程运维管理就成为了可能。

    2、工业互联网是智能制造落地的关键基础设施。在2017年11月27日国务院发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中指出:“工业互联网是以数字化、网络化、智能化为主要特征的新工业革命的关键基础设施,加快其发展有利于加速智能制造发展,更大范围、更高效率、更加精准地优化生产和服务资源配置,促进传统产业转型升级,催生新技术、新业态、新模式,为制造强国建设提供新动能。”我经常听到一些业界朋友说“怎么现在天天说工业互联网,智能制造提得比较少了,是不是不搞智能制造了?”其实,根据国发文件的要点来理解,大力发展工业互联网,就是在做智能制造。二者并行不悖。

    3、工业互联网是“结果经济”驱动和市场倒逼的结果。工业互联网既不是某些人“人为设计”出来的,也不是所谓的“互联网的下半场”。它的产生与发展有着深刻的社会背景和工业基因传承,它源于工业,也必将兴于工业。总体上说,是“结果经济”驱动的产物。“结果经济(Outcome-based Economy)是世界经济论坛和埃森哲公司共同提出的一个经济概念,特指在工业互联网发展的第三阶段出现的一种工业经济现象。众所周知,“规模经济”是很早就出现的经济概念,指在一定科技水平下生产能力的扩大,使长期平均成本下降的趋势,并且曾经在很多不同国家和经济体的实施中都是有效的。但是,当生产规模扩大到一定程度时,就会出现“规模不经济”,就会出现产能过剩和产品积压,这对制造业非常不利。例如在经济大环境不好时,生产机床/工程机械的卖方的设备积压卖不出,作为中小企业/施工队的买方也因为缺少足够的开工订单而不敢轻易下单购买,卖方和买方长期无法达成交易,僵持下去都会难以生存。因此,买卖双方企业在相互理解和合理妥协的情况下,摸索出了一种新的“基于生产状态的设备租赁”模式,即卖方企业免费(或只收10-20%首付款)提供产品,买方不是按照传统合同的约定时间付款,而是按照实际开机使用的有效结果时间来付费,从道理上说,开机了才证明买方有活儿干,有收入,稍后就可以支付一笔设备款,开工次数多,作业时间长,设备款即可很快付清。用了设备才收费,不用不收费,这是企业家的智慧,是交易模式的创新,它不仅彻底改变了原有的卖产品的商业模式,也倒逼卖方必须在设备上添加必要的技术手段来进行确切的设备状态判定,如用LBS来确定设备位置,用传感器感知设备的开机时间和载荷状态,用软件来计算应收费用等。于是,设备就必须从买方现场联网到卖方企业,关键运行数据必须无遗漏地采集,这样的数据必定产生效益。

    4、工业互联网,是企业数字化转型、实现跨越式发展的助推器和数字赋能器。企业数字化转型是在新一代数字化/信息化技术的基础上,以业务数字化为具体载体,以数据资源为关键要素,以数字化技术和业务技术深度融合为发展路径,以开放平台和商业生态为主要标志的一种企业转型升级的模式。与之相匹配的,是企业的产品重构、技术重构、业务重构、能力重构、思维重构、组织重构、商业模式重构等。而工业互联网实施成功的关键,恰好是以业务数字化为具体载体,以数据资源为关键要素,以数字化技术和业务技术深度融合为发展路径的,它与企业数字化转型完全契合,最终结果就是促使企业多种要素重构。工业互联网在企业落地之时,就是企业数字化转型的开始,当工业互联网真正为企业带来效益时,企业的数字化转型就已经在路上了——国内的一些工业互联网应用实践证明,工业互联网的尺度和实施范围可大可小,“小快灵”和“高大上”的方案各具优势,都可成功。尤其是获知仅有缝纫机、熨烫机等简单设备的劳动密集型的制衣厂也能上工业互联网后,笔者认为这是中国企业界对工业互联网的特殊贡献与应用模式创新。显然,工业互联网对中国的工业化进程具有重大的促进与赋能作用,企业的发展未必一定是按部就班地走西方认定的“工业1.x、2.x、3.x、4.0”的道路,是完全有可能让大量处于“工业1.x”水平的中小企业略过“2.x”阶段,跨越式进入到“3.x”阶段的,甚至不排除个别企业直达“4.0”。

    5、工业互联网是数字经济的重要基石。本月国新办公布,经测算截止去年底我国的经济数字规模达31万亿,已占GDP的三分之一。在2016年,美国、德国、英国数字经济占GDP比重均超过50%。从经济规模上看,2016年美国数字经济规模高达10.8万亿美元,是中国的3.2倍(中国2016年22.6万亿人民币),日本的4.7倍,德国的5.3倍,英国的7.1倍,法国的11.3倍。由此可见,中国的数字经济还有巨大的发展潜力。预计当中国经济数字规模超过GDP的50%时,中国的整体实力必将发生重大变化。由前所述,“结果经济”是数字经济的一个重要有机组成部分,也是工业互联网产生和发展的重要驱动力。毫无疑问,工业互联网的大规模普及应用,必将推动“结果经济”的蓬勃发展,促成企业的数字化转型,让企业的产品、流程、业务、服务、组织、客户等方方面面都实现较为彻底的数字化,绝大部分的物理实体要素都在数字世界建立自己的数字虚体,如此,让数字化的企业同时在物理世界、数字世界,以及这两个世界的交相辉映融合为一个新世界的三大世界中,研发产品,创造价值,造福社会,为中国的经济发展贡献更多的增量。

    二.工业互联网不是什么

    既然在上一节说清楚了笔者认为的“工业互联网是什么”,从阐述的全面性和严谨性来说,还应该再补充说明“工业互联网不是什么”,这样才能达成笔者自认为的表述完整。

    笔者有以下几点个人思考:

    1、工业互联网不是“互联网的下半场”。有数据的历史,总是会印证和说明一些重要问题。在计算机出现之后不久,1969年就出现了PLC,它成为了机器数字化、程序化的发端,也被德国人认定为第三次工业革命的标志性事件。1969年因特网(准确地说,Internet应译作因特网)的鼻祖“阿帕网”,也是刚刚从DAPPA娘胎中诞生的婴儿。从这两个不同事物同时出现的时间点来看,机器面向数字化/信息化的发展,事实上与计算机网络/因特网的发展几乎同步进行,没有谁先谁后的问题。

    用于车间机床联网的“分布式数控DNC”也在70年代出现了(艾瑞咨询报道1967年就有机床联网)。尽管当时的DNC技术还不是很成熟,但是彼时因特网的技术也很幼稚。为了满足工业现场的需求,80年代中期出现了现场总线技术。机床设备的联网与因特网在时间上并行发展,技术上相互借鉴,形成了基于TCP/IP(传输控制协议/因特网互联协议)的工业以太网。由此可见,基于工业以太网的机器设备联网,与基于IPv4/IPv6的电脑联网,基本上是同期发展、携手并进的。只不过由于因特网通过联电脑而联接了电脑背后的人,极大地促进了消费和社交的发展而广为人知,工业界的工业以太网只为工业界的少数工控人士所知悉,IT界人士鲜有触及。

    今天的工业互联网,是以工业以太网为主体并不断将因特网技术融入的工业网络。应该不存在这样的说法:由于因特网在中国消费/社交领域获得了巨大成功,将因特网用于工业领域就形成了工业互联网,就是所谓的“互联网的下半场”。持这样说法的人,可能是还不太了解机器设备联网和工业以太网的发展历程。

    2、工业互联网不是因特网在工业领域的应用。基于上段所述,因特网进不了车间是目前的现实情况。不能因为“工业互联网”术语中有了一个“互联网”专用词,就可以把基于因特网的消费互联网和基于工业以太网的工业互联网混为一谈。两种“互联网”在技术上差异极大,并不相同。消费互联网仅仅联接电脑/手机等计算设备终端,不限时空传输数据,通过消除信息不对称而大力促进社交和消费的数网化,由此爆发互联网经济;而工业互联网不仅要联接机器设备等工业要素终端,还要实时优化和精准控制这些要素的行为,因此难度极大,因特网无法担纲。不过,尽管因特网不能成为工业互联网的主体,但是因特网仍然可以在工厂里有较多的用武之地,例如客户服务、销售流程、工具/设备上云、远程诊断等非实时过程中发挥重要作用,另外,可以作为工业互联网的外部数据管道——在不同的工厂之间,在工厂远程控制设备,需要异地传输数据时才会被用到,即在IT厂商习惯谈论的“云、管、端”中,涉及“云、管”可适用,而涉及具体设备“端”就不适用,因为不同总线、不同协议、不同种类的设备联接,绝不是像电脑、手机等在因特网上可以“即联即用”,而是一个需要较大开发工作量、较长维护期的复杂任务。

    3、工业互联网不是“互联网+”的自然延伸。在2016年国发28号文,国务院曾制定了《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》,文件的第一句话提到:制造业是国民经济的主体,是实施“互联网+”行动的主战场。我国是制造业大国,也是互联网大国,推动制造业与互联网融合,有利于形成叠加效应、聚合效应、倍增效应,加快新旧发展动能和生产体系转换,前景广阔、潜力巨大。这是很好的设想和期待。但是,实践是理论的试金石。三年来的实践证明,“互联网+”作为互联网企业的基本战略或技术手段,是比较适用的。但是对于工业界企业来说,“+互联网”或许是更合适的选择。

    在“互联网+”语境中,“互联网”是主语,“+”是谓语,其他所有“被+之物”是宾语,也就是被操作和管理的对象,这是典型的互联网公司的语境和心态,这样的语境和态度在工业界的接受度是不高的。

    在工业领域,真正发生的情况大都是“+互联网”,是企业自主地、有选择地将自己的各种工业要素(机器、设备、物料、人、资金、技术、知识、软件、信息等)去“+互联网”,当企业的各种工业要素与工业以太网、因特网、物联网等互联网要素交汇融合时,才会真正形成叠加效应、聚合效应、倍增效应。

    笔者认为,2019年“两会”的《政府工作报告》明确提出了“打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能”。这里“智能+”的新提法,既是今年制造业转型升级的政策动力,也是高层对过去提出的“互联网+”在工业界的纠偏。毕竟,“智能+”不一定由互联网公司实施,至于是“互联网+”还是“+互联网”,是基于消费互联网还是基于工业以太网亦或是两网混用,皆由企业自己决定,甚至在技术上不一定必须用互联网——按照中国工程院的智能制造三个基本范式,依靠数字化支撑也可以让“智能+”在企业落地。因此,“智能+”在企业的普适性、可行性和可实现性,要比“互联网+”高出很多,受到了业界普遍欢迎。

    三.工业互联网到底用来做什么

    有人说工业互联网就是要联接工业设备,做好数据采集,处理好工业大数据,上云。

    工业互联网就是实现工业设备的互联吗?显然不是,如果是的话,40年前就有工业互联网了。工业互联网就是实现对设备的数据采集吗?应该也不是,且不说稳定的设备数据采集并不是那么容易实现,例如波音737MAX的传感器数据采集有误,造成机头自动向下俯冲而飞行员费力上拉与其“博斗”,直到最后机毁人亡。退一步说,即使设备数据能够做到稳定、准确采集,也未必能够做到实时、有效的处理。处理工业数据还与算法、机理模型和数据本身的质量(时间标签、清洗等)有关。即使数据可以被实时、有效处理,还要看是否能真正在较大范围内优化了资源配置,真正为企业产生了效益。至于上云,是工业互联网平台重点考虑的事情,在工业互联网建设初期,上云还不是一个硬性选择。

    其实,《机·智》书第一作者、兰光创新公司总经理朱铎先说过一句很精炼的话:“通过联网与监控,发挥设备集群化、网络化的优势,可以使生产效率更高,生产过程更受控,…在降本提质增效方面为企业带来明显价值。”简言之,工业互联网的作用就是监视现在,追溯过去,优化未来,最终实现智能制造。

    笔者在《机·智》书中、“工业软件何以‘姓工‘”、“你在做几化融合?”等著作/文章以及近年来一系列讲演中不断强调指出:智能制造和工业互联网都是软件定义和驱动的,是真正的“两化融合”——今天的软件已经不仅仅满足于在显示屏上给出各种确定性的计算结果(图、文、表、卡等数据)来辅助人决策,而是已经可以将根据计算结果生成的控制指令数据,直接输入到机器设备的控制器上,来驱动机器设备的执行器做出各种精准动作,即软件已经实现“闭环”了。闭环的软件,真正定义了数据自动流动的规则体系,极大地优化了制造资源的配置,加快了系统的反应速度,改善了企业管理水平。

    笔者理解的工业互联网,应该是跨越时空而不是有限时空来联接工业设备,应该是全面准确而不是偶发失误地做好数据采集、处理和追溯,应该是数据自动流动“不落地”而不是数据流动不畅甚至“落地”,应该是软件实现闭环控制而不是开环非控机器设备,应该是在较大范围内而不是在较小范围内优化配置制造资源,最终让工业互联网真正为企业产生价值。

    四.工业互联网与制造业高质量发展

    厘清工业互联网支撑制造业高质量发展的逻辑,首先要弄清楚高质量发展的基础与逻辑关系。

    制造业高质量发展离不开高质量的产品设计、制造过程、制造资源,因为制造资源、制造过程和产品是制造业最基本的三要素。当然,制造业高质量发展还离不开高水平的管理。

    高质量的产品设计离不开高质量的“算法+数据”;高质量的制造过程离不开高质量的机床、产线等设备和高质量的工艺设计;高质量的制造资源离不开高质量的原材料的“探、钻、采、炼”等。

    高质量的产品设计、制造过程、制造资源、管理水平,最终产生了高质量的产品、高客户满意度的服务、高额的市场回报。这就是制作业高质量发展的基本逻辑。

    在这个基本逻辑中,工业互联网所导致的以下因果关系是必须要澄清的:

    因为跨越时空联接了工业设备,所以可以实时管控大范围分布的多种机器设备和企业供应链,甚至将管控延伸到客户手中的智能产品;

    因为全面准确地做好数据采集、处理和追溯,所以可以将准确可靠的数据用于产品模型、业务模型和市场预测,支持企业各类计算和决策;

    因为数据自动流动“不落地”,所以可以让正确的数据,在正确时间,以正确版本,给到正确的人和机器,把事情一次做对,一次做优;

    因为软件已经形成了闭环控制,所以可以让机器自治,人离开系统回路,机器可以在无人介入的情况下做同样的事情,甚至做得更好;

    因为可以在较大范围内优化配置制造资源,所以可以让规模化的超大型企业实现精细化、集约化管理,实现复杂系统级别的整体优化。

    以上因果关系的成立,工业互联网支撑制造业高质量发展,就不再是一个命题和推测,而是实实在在的发展逻辑和可以预期的成果。工业互联网之因,必然会带来高质量发展之果,必然会让企业形成创新的产品设计,精准绿色的制造过程,优化配置的制造资源,最终给企业带来了高质量的产品、高客户满意度的服务、高额的市场回报。

    业界专业人士对工业互联网的前瞻性判断大体是一致的。国家研究和管理工业互联网的专门机构、工信部工业互联网研究院徐晓兰院长指出:工业互联网的发展有利于优化存量,降低企业综合成本,促进制造业转型升级,化解产业向外转移意向加剧的挑战;有利于做大增量,支撑先进制造业发展壮大,推动产业价值链向高端延伸,抢占未来长期发展主动权;有利于融通发展,促进创新创业,向实体经济各领域延伸扩展,培育形成新的经济增长点。

    笔者高度认同上述判断与结论。

    五.小结

    深刻认识工业互联网到底是什么,有助于形成共识,在企业真正落地,真正生根开花。

    深刻认识工业互联网不是什么,有助于消除误解,净化市场噪声,让工业互联网走向坦途和正轨。

    深刻认识工业互联网的使能与赋能作用,有助于在原理和机制上,做好工业互联网的顶层设计和落地实施方案。

    深刻认识工业互联网促进制造业高质量发展的因果关系,有助于让各级领导充分认识工业互联网的巨大作用,在重视消费互联网的同时,开始重视工业互联网,重视制造业,重视整个工业领域的发展。真正做到制造立国,制造强国。


    (审核编辑: 智汇张瑜)