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工業互聯網技術發展的總結與展望

工業互聯網前線 ? 來源:蟈蟈創新隨筆 ? 2023-02-06 16:59 ? 次閱讀

第四屆工業互聯網大賽深圳賽區的頒獎儀大會上周在深圳舉行。在這個會上,我做了一場20分鐘的報告:工業互聯網技術發展的總結與展望。由于報告時間太短,有些問題不一定講得清楚。為此,我這里撰文介紹一下當時的想法。

工業互聯網的概念提出很早,至今已經超過10年了。期間遇到了一些挫折,概念的內涵也發生了很大的變化。我想談談如何看待這些挫折、變化,談談未來會如何發展。要理解技術發展的邏輯,就要了解技術發展的基本規律。我特別強調了三條:

1、創新成功的關鍵是抓機會、不是湊熱點。機會是技術與經濟可行性改變帶來的。對多數人和企業來說,采用新技術的難點往往是技術和經濟可行的統一。

2、新技術往往是從技術難度低向難度高的領域發展,或者從價值相對較大向價值相對較小的領域拓展。前者是技術難度提升、后者則往往是技術成本降低或通用性增加。通用性增加本質上是通過知識復用降低成本。

3、技術價值往往是“非線性”的,通用和基礎技術具有巨大的技術潛力。工業互聯網平臺就是這種具有潛力的技術。

一般來說,技術失敗往往是可以歸結到經濟性不合理(市場小、用戶需求弱、使用成本高等),而成功往往發生在難度和價值都比較合適的地方。工業互聯網的發展歷史,也證明了這一點。技術未來的發展方向,要特別關注潛力大的方向。

明白了這些基本規律之后,就可以從遠往遠處看了。我們要回答:工業互聯網的終極價值是什么?我把工業互聯網的終極價值分成兩類:個人是如何勞動、眾人是如何協作。前者主要是指遠程化、針對人機關系;后者針對工廠的協同,重點是人與人的關系,可以用工業4.0的邏輯來進一步分析。當然,兩者有一定交叉。

為什么把遠程化作為終極目標之一呢?

我們知道:人類的一個重要理想是讓機器代替人,做人不喜歡做的工作。機械化、自動化和智能化都面向這個目標。但自動化是有短板的,一般只能用于場景固定不變的重復性工作,比如車間內部的生產。場景不斷出現意外變化時(如開車),機器就很難自己完成任務了。智能化能部分地補上自動化的短板,但遠程化幾乎可以解決任何問題。當然,遠程化和智能化可以是互補的、共同促進。

從技術方面講,最簡單的遠程化是遠程設備監控,以及通過設備監控實現各方面的管理工作。進一步的遠程化,可能是遠程操作設備。操作設備可以很簡單(如開關設備閥門),也可以比較復雜(如在工地上開挖掘機)。最難的可能是遠程維修設備。數字手套、AR、VR、易于遠程操控維護的設備等就可以用于這類問題。在技術發展過程中,可能首先用于航天、軍事等場景;然后用于某些大型企業(如日常的采礦、大型設備維護、如焦爐頂部的清掃、危險工況的排障);然后向其他企業的應用拓展。

我把工業4.0作為另外一個終極目標。

工業4.0最典型的場景,是在流水線上進行個性化定制。這種生產方式會帶來很多麻煩,讓協同的難度大增。為此,德國人提出“三個維度的信息集成”來解決問題。在筆者看來,在我國對工業互聯網的認知,其實包含了這三個維度。而GE公司工業互聯網其實是物聯網;物聯網主要涉及縱向集成和部分橫向集成。所以,可以從三個維度的角度對我國工業互聯網的實踐成果進行分類總結。

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橫向集成是本質上是空間信息的集成,一般表現為企業之間的信息集成,能夠支持企業之間的資源共享和多方協同。長期看,這種集成能夠促進社會分工、改變企業生態。我看到兩種集成的方式:一種是大企業牽頭的集成、用于管控自己的供應鏈;一種是平臺公司牽頭的集成,用于資源的動態對接。

我一直認為,橫向集成的重點和難點是質量管理。對工業企業來說,一旦購買的生產資料不符合質量要求,經常會導致幾十上百倍的損失。而且,高端企業往往對質量有特殊的要求,要經過反復認證才可能購買。所以,推動橫向集成需要推動標準化、與質量監管結合與工業軟件結合。

橫向集成的另外一個麻煩是商業模式。資源共享、多方協同可以帶來利益,但問題是這些利益如何分配、讓主要的相關方都受益。這一點需要用商業模式創新解決問題。

橫向集成有國情的不同。在大企業層面,美國企業有特殊的訴求:避免境外生產導致的技術外流,需要用工業互聯網管理制造企業。在小企業層面,中國企業有特殊的場景:帶動低端產業集群的轉型升級。這對商業模式創新的要求較高。

縱向集成本質上是快節奏和慢節奏業務的集成,是管理與控制的集成,可以用來提升管理能力。

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管控能力的提升體現在人、機、料、法、環管理的各個方面,尤其是各種與人相關的管理。可以具體到設備管理、質量管理、能源管理、操作管理、安全管理、生產管理等多個方面。在我看來,計算機管理的方式本質上很簡單:首先是工業知識軟件化、讓機器學會干活,其次是對超標、違規的管理,要知道出了問題怎么辦。所以,提升管理能力的一個重要工作仍然是提高標準化程度。

管控能力的提升,能夠促進生產方式的轉變。最典型的做法就是支持小批量、多品種的生產,極端的做法是支持流水線上的個性化定制——也就是工業4.0的典型場景。在我國,這種變化近期的亮點主要在中低端產業。

端到端集成本質上是不同時間段上信息的集成、是研發設計、生產制造、銷售服務等業務的信息集成。通過端到端集成,可以顯著地提升企業的研發和服務水平、支撐個性化定制和小批量生產。

端到端集成的一個重要基礎是研發設計的數字化。產品設計數字化的基礎上,可以把CAD、CAE、CAM等真正地融合起來,從而促進綜合的優化。我舉了一個例子:可以把零件設計、選材和制造結合起來,取得人類難以企及的設計效果。通過數字孿生,可以把研發設計與生產制造過程的持續改進聯系起來。端到端集成的優勢,是若干個業務的單獨優化變成綜合優化。形象地說,是“把N個1維空間的優化,轉化成1個N維空間的優化”,會極大地改變研發設計的方式和效果。目前,這類進展主要發生在離散制造業的中高端技術企業(HMT)。

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面向未來時,工業互聯網平臺是基礎。要把這個基礎做好,需要進一步提升標準化程度、平臺的易用性和靈活性。在我看來,工業4.0強調的“三個維度的信息集成”主要是三個一維業務鏈的集成。從發展苗頭上看,未來的發展可能會變成一個三維的信息集成。

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原文標題:工業互聯網技術發展的總結與展望

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