漫談傳統(tǒng)制造業(yè)與IT、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的融合

王永宗

一、前言

制造業(yè)，尤其高端制造業(yè)是國家戰(zhàn)略發(fā)展的根基。很多人關(guān)注德國工業(yè)4.0或美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，只看到其技術(shù)迭代過程，往往忽視各國相繼加強(qiáng)發(fā)展制造業(yè)的深層次原因。以美國為例，我國剛開始扶持一些戰(zhàn)附性新興產(chǎn)業(yè)，美國就開始提“意見”，甚至直接要求我國取消對一些產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼。為什么？因為，以先進(jìn)材料、特種化學(xué)品和醫(yī)療裝備等為代表的制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)，有助于促進(jìn)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有助于提升我國制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)分工中的地位，進(jìn)一步增強(qiáng)國家的綜合實力。

俗話說：“人往高處走、水往低處流”。任何內(nèi)、外部的阻力，都無法阻攔中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的步伐。因此，越來越多的人關(guān)注傳統(tǒng)制造業(yè)，這些關(guān)注不僅來自于制造業(yè)從業(yè)者，還來自過去十年瘋狂發(fā)展的IT和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。

二、傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，IT和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)加速融合

近五年來，制造業(yè)每年都在發(fā)生著巨大變化。

提到這些變化，就不得不提第四次工業(yè)革命，因為這次工業(yè)革命正逢中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵期，中國制造業(yè)正積極捕捉機(jī)遇。同時，IT和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的拐點也已到來，IT和互聯(lián)網(wǎng)巨頭們從關(guān)注個人生活服務(wù)，轉(zhuǎn)向關(guān)注賦能傳統(tǒng)行業(yè)。兩股力量相融合，將形成制造業(yè)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的巨大機(jī)遇，這將是未來10年、乃至20年的最大、最可持續(xù)的熱門領(lǐng)域。

作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)在過去將近200年的時間里，經(jīng)歷了蒸汽技術(shù)革命、電力技術(shù)革命、計算機(jī)及信息技術(shù)革命的三次工業(yè)革命，并在21世紀(jì)迎來了第四次工業(yè)革命——以人工智能、清潔能源、機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實、增材制造、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈等技術(shù)驅(qū)動的新一輪產(chǎn)業(yè)和技術(shù)變革。

前三次工業(yè)革命，中國都因為各種原因錯過了，而第四次革命，中國工業(yè)、特別是制造業(yè)必須抓住機(jī)遇。中國這樣的人口大國，要提供可持續(xù)的發(fā)展動力，要不斷壯大經(jīng)濟(jì)規(guī)模，并提供足夠的工作機(jī)會，離不開產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、就業(yè)容納力高和產(chǎn)業(yè)漣帶動能力強(qiáng)的制造業(yè)，何況我國已經(jīng)是制造大國。

這一輪產(chǎn)業(yè)融合和工業(yè)革命的大話題，不僅阿里關(guān)注，騰訊也十分關(guān)注。雖然產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念并不是騰訊最早提出的，但當(dāng)這個概念被互聯(lián)網(wǎng)巨頭關(guān)注的時候，對于制造業(yè)關(guān)注度的提升是非常有意義的。

實際上，在2008年金融危機(jī)后，特別是2012年后，盡管很多勞動密集型制造業(yè)和產(chǎn)能、資源依賴型制造業(yè)遇到很大困難，但中國制造業(yè)整體，特別是規(guī)模以上的制造企業(yè)，對電氣化、自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的投入是不遺余力的。筆者供職的西門子，作為全球工業(yè)巨頭，在推動數(shù)字化工廠的建設(shè)中，和國內(nèi)制造企業(yè)有密切的合作，創(chuàng)造了無數(shù)成功的范例。

例如，西門子與中國航天科工達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，在精密電子元器件行業(yè)，共同打造了全球第一具備云制造能力的智能工廠樣板間。此項目具備多品種、小批量和定制化的特點，是典型的訂單驅(qū)動的精益柔性生產(chǎn)新模式。項目順利完成后預(yù)計智能車間的生產(chǎn)效率至少提升50%，產(chǎn)品不良率將降低56%。

另一方面，作為制造業(yè)的從業(yè)者，我們也可以將視角轉(zhuǎn)向IT和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。過去幾年里，IT和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)高速發(fā)展，主要集中在利用IT和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變?nèi)鐣膫€人生活，對傳統(tǒng)行業(yè)模式進(jìn)行創(chuàng)新，中國的新四大發(fā)明里“掃碼支付”、“共享單車”和“電商網(wǎng)購”都屬于這一領(lǐng)域。但是，隨著這種創(chuàng)新的長尾效應(yīng)的減弱，IT和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也遇到了發(fā)展瓶頸。

我認(rèn)為，IT、互聯(lián)網(wǎng)巨頭下一階毆的重要發(fā)展方向必然是制造業(yè)。從賦能個人消費端市場，轉(zhuǎn)向賦能企業(yè)級市場，因為這些互聯(lián)網(wǎng)巨頭需要維持高速增長，就沒任何理由忽視制造業(yè)如此體量的產(chǎn)業(yè)。事實上，我們也已經(jīng)看到阿里、騰訊、華為和360等企業(yè)，都在大談工業(yè)云、工業(yè)智能或工業(yè)物聯(lián)，并且做出了實質(zhì)性的業(yè)務(wù)調(diào)整。

也許有人會說，那些融合性的燈塔項目，如智能制造車間、數(shù)字化工廠和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，只是圈錢的概念性項目，離實際應(yīng)用還早的很。其實不然，2018年西門子在漢諾威工業(yè)博覽會的主題就是：“實現(xiàn)數(shù)字化工廠——正當(dāng)時”，西門子已經(jīng)給出了不同行業(yè)的豐富實踐案例。2019年4月，在漢諾威工業(yè)博覽會上，不僅西門子的實際應(yīng)用范例更多、更豐富，眾多友商都緊跟形勢，大跨步地進(jìn)行數(shù)字化升級轉(zhuǎn)型。這其中就包括那些世界級的IT、互聯(lián)網(wǎng)公司，在漢諾威的數(shù)字化工廠專題展廳區(qū)，如果不仔細(xì)看，還以為在看互聯(lián)網(wǎng)展。

現(xiàn)階段，已經(jīng)不是“只聽樓梯響、不見人下來”的狀態(tài)，而是積極融合、不斷落地的態(tài)勢。作為工業(yè)領(lǐng)域的跨國企業(yè)，西門子正積極推進(jìn)制造業(yè)和IT、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的融合。例如，西門子在2018年與華為合作，共同推出了基于西門子NX軟件和華為FusionAccess桌面云平臺的制造云桌面聯(lián)合解決方案，共同面向制造業(yè)用戶提供安全穩(wěn)定、靈活接入和高性價比的制造云桌面解決方案。再例如，西門子和阿里云已開始共同建立中國的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，西門子的MindSphere IoT操作系統(tǒng)將在阿里云上面向中國用戶提供服務(wù)。

一方面，制造業(yè)有轉(zhuǎn)型升級的壓力，尋求基于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的驅(qū)動力，一方面，IT、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)要尋找新的強(qiáng)勢增長點，開始主動擁抱汽車、新能源、醫(yī)藥化工和工程機(jī)械等垂直型傳統(tǒng)制造業(yè)。

三、2019漢諾威工博會上的數(shù)字化轉(zhuǎn)型黑科技

傳統(tǒng)制造業(yè)和數(shù)字化技術(shù)的融合，正推動全球產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪的發(fā)展期。筆者供職西門子，已經(jīng)看到了很多智造新技術(shù)亮點和產(chǎn)業(yè)動向，恰逢2019年德國漢諾威工業(yè)博覽會，借此機(jī)會向諸位讀者分享一些制造業(yè)和IT、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的有趣應(yīng)用場景。

1、“人工智能”融合制造業(yè)

可能很多人不知道，西門子是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用人工智能（AI）和邊緣計算技術(shù)的先驅(qū)之一。早在2016年前，西門子就著手研究人工智能技術(shù)，提供各種設(shè)備級的數(shù)據(jù)處理解決方案，將人工智能技術(shù)和邊緣計算能力引入制造業(yè)，目的是提高自動化設(shè)備的智能程度，從而改善效率、成本、質(zhì)量和制造周期。具體而言，工業(yè)AI和邊緣計算相結(jié)合，可以實現(xiàn)產(chǎn)線和設(shè)備的閉環(huán)分析、預(yù)測分析，提供更為智能的自動化AGV解決方案，實現(xiàn)過程控制的創(chuàng)新，將區(qū)塊鏈技術(shù)落地于智能工廠，甚至幫助工程師大幅減少編程時間。

2、“區(qū)塊鏈”不止用子炒幣

區(qū)塊鏈，讓人愛恨交加。有人用它制造莫須有的財富，有人將它視為顛覆性技術(shù)。而作為制造人，我們想的是如何讓技術(shù)改變生活，賦能社會。在本屆漢諾威工博會上，西門子發(fā)布了全球食品行業(yè)首個從農(nóng)場到餐桌的追蹤追溯系統(tǒng)APP。這是區(qū)塊鏈技術(shù)和工業(yè)云技術(shù)在食品飲料行業(yè)的首次應(yīng)用。利用區(qū)塊鏈技術(shù)中的數(shù)據(jù)防篡改特性，再加上工業(yè)云的數(shù)據(jù)采集地域廣和標(biāo)準(zhǔn)化等特性，實現(xiàn)了食品安全的可追溯性，大大改善了我們的食品安全。

3、“互聯(lián)網(wǎng)”融合制造業(yè)，數(shù)字化雙胞胎和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

“數(shù)字化雙胞胎”結(jié)合“MindSphere工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案”，是西門子描繪的互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)制造相互融合的“智能制造”藍(lán)圖。

“數(shù)字化雙胞眙”，即在制造企業(yè)內(nèi)外部，建設(shè)數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)（研發(fā)階段，PLM）、虛擬制造（生產(chǎn)現(xiàn)場的產(chǎn)線和各種生產(chǎn)設(shè)備，TIA）和全業(yè)務(wù)流程管理（供應(yīng)商管理、客戶管理、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)，MOM）三個階毆的數(shù)字化雙胞眙。

三個階段的數(shù)字化雙胞胎的核心是“數(shù)據(jù)”，數(shù)據(jù)來自于產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)制造的現(xiàn)場，這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)被送到云端，進(jìn)入西門子基于云的、開放的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)MindSphere，形成基于工業(yè)的大數(shù)據(jù)平臺，企業(yè)基于云端大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，可以優(yōu)化流程，改善資源和生產(chǎn)力，開發(fā)新的商業(yè)模式，減少運營和維護(hù)成本。

針對工業(yè)物聯(lián)圖景，西門子在漢諾威工博會的現(xiàn)場展示了很多已經(jīng)落地的應(yīng)用場景。

4、智能AGV、智能機(jī)器人等組成的自主生產(chǎn)系統(tǒng)

自主生產(chǎn)系統(tǒng)，是由傳統(tǒng)自動化產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人和AGV小車等，融合新的智能化系統(tǒng)后誕生的新一代生產(chǎn)力設(shè)備平臺。它融合了數(shù)據(jù)采集、分析、反饋、控制和深入學(xué)習(xí)等各種AI和計算系統(tǒng)，這些智能工業(yè)機(jī)器人能夠自主學(xué)習(xí)，并認(rèn)知自身的工作環(huán)境。智能化的“機(jī)器”在一定范圍內(nèi)，能夠適應(yīng)環(huán)境的改變，并做出相應(yīng)的決策。

本屆漢諾威工博會，西門子展示了智能化的自主機(jī)器如何使生產(chǎn)更加靈活，說明了區(qū)塊鏈為工業(yè)制造提供的新機(jī)會。自主機(jī)器和機(jī)器人是智能自動化的一部分，是工業(yè)轉(zhuǎn)型的重要步驟，它將從根本上重塑傳統(tǒng)的制造業(yè)。未來，制造業(yè)將

5、增材制造

增材制造起源于上世紀(jì)80年代，但正式作為大規(guī)模定制生產(chǎn)的一種支撐性技術(shù)，也是近幾年的事情。西門子展示了利用3D打印技術(shù)進(jìn)行電池組的規(guī)?；腿嵝曰I(yè)生產(chǎn)過程。打印機(jī)通過一臺SIMATIC S7控制器和SINAMICSS120變頻器進(jìn)行控制，并實現(xiàn)自動斷電，以避免潛在的手工操作危險。機(jī)器人會自動移除打印部件上的支撐結(jié)構(gòu)和尖銳邊緣（均由S1NUMERIK控制器控制），并完成后期處理，將部件精確地定位在電池組上。增材制造技術(shù)在生產(chǎn)過程中的合理利用，實現(xiàn)了前所未有的靈活性和功饀性，且有助于提高生產(chǎn)速度、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

6、其他融合性制造業(yè)黑科技

除西門子展示的這些新亮點外，漢諾威工博會上還展示了大量制造業(yè)的融合性創(chuàng)新技術(shù)和解決方案。

（1）5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

5G網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)應(yīng)用是重要的發(fā)展方向?，F(xiàn)代移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，最大功臣或重要基礎(chǔ)，是4G的普及。5G對于個人用戶而言，除了下載大電影能夠感覺出差別外，其他諸如移動支付、刷網(wǎng)頁或看在線視頻，實感沒有多大區(qū)別。但對于工業(yè)或物聯(lián)網(wǎng)而言，真是天壤之別。因為5G的低延時、高可靠和安全傳遞大量數(shù)據(jù)等特性，使得萬物實時互聯(lián)成為可能，是實現(xiàn)智能工廠的真正基礎(chǔ)。

本屆漢諾威工博會在5G專區(qū)內(nèi)，專門設(shè)置了5G測試區(qū)，展示了各類5G工業(yè)用解決方案，其中愛立信展示的蜘蛛機(jī)器人，通過在4G和5G不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下遠(yuǎn)程控制的對比，可以一目了然地看出各中差別。

很多方案廠商展示了“利用圖像識別技術(shù)輔助智能裝配”的應(yīng)用場景，以后裝配工人可以不用進(jìn)行崗前培訓(xùn)，依照圖形化的界面指導(dǎo)，按部就班地操作就行，通過圖像識別的防錯系統(tǒng)，如果裝錯了，就無法進(jìn)行下一步。當(dāng)然，從目前的實際效果看，效率低是個問題，同時，相比熟練的裝配工，差距還是很大的。但此項技術(shù)對于未來解決質(zhì)量管理問題是非常有用的思路。除圖像識別，還有基于混合型虛擬現(xiàn)實技術(shù)的智能眼鏡（MR）和智能手套等產(chǎn)品，目的均是如此。

2019年的展會上，虛擬現(xiàn)實（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）和混合型增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（MR）大放異彩。因其互動性很強(qiáng)，吸引了很多人參觀。這些技術(shù)為制造業(yè)現(xiàn)場管理提供了很多新思路。因為屬于應(yīng)用類，所以筆者也親身體驗了幾個場景，相比而言，純VR的應(yīng)用，例如，結(jié)合3D軟件的虛擬工廠調(diào)試，在使用上確實非常方便，讓工程師能夠身臨其境般進(jìn)行設(shè)計與調(diào)試。然而，AR和MR類的，雖然與實物結(jié)合更加真實，但從易用性、準(zhǔn)確性等體驗感角度看，還相對較差.但這種趨勢不可逆，這些技術(shù)將很快能在實用中大放異彩。

（3）磁浮運輸系統(tǒng)、長定子高速傳輸系統(tǒng)。

上一屆漢諾威博覽會期間，很多廠商就展示過相應(yīng)的產(chǎn)品和方案。2019年漢諾威工博會期間，類似的方案更豐富，技術(shù)也更成熟。例如，可以在不同惡劣環(huán)境下應(yīng)用的產(chǎn)品，可以和機(jī)器人協(xié)同操作的系統(tǒng)等。筆者之所以特別提及這類系統(tǒng)，因為我此前還認(rèn)為這只是未來的趨勢，但2019年筆者已經(jīng)在西門子的安貝格工廠看到了實際應(yīng)用。在安貝格工廠的一條新生產(chǎn)線上，利用ATS公司開發(fā)的此技術(shù)設(shè)備，能夠做到比原來皮帶式輸送系統(tǒng)節(jié)省1/3的占地空間，并且更高效和更靈活。

（4）仿生機(jī)器人。

仿生機(jī)器人是FESTO公司的絕活，2018年展示的氣動蝙蝠，一鳴驚人，2019年則展示了可以根據(jù)操作人員手部動作實時變化的手型機(jī)器人（Bionic Soft Arm）。先不說實用性，現(xiàn)場效果十分炫目。除了FESTO，本屆工博會還有其他廠商也展示了類似可以遠(yuǎn)程跟隨人動作的機(jī)器人系統(tǒng)。

以上，向諸位讀者零星地分享了2019年漢諾威工博會的部分亮點，還有很多有趣的工業(yè)應(yīng)用場景，因篇幅原因無法與大家分享。這些應(yīng)用場景是制造業(yè)和IT/互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)交叉、融合的結(jié)果，我相信，必將是未來工業(yè)發(fā)展的趨勢。

四、結(jié)語

最近幾年，處于轉(zhuǎn)型升級十字路口的傳統(tǒng)制造業(yè)，經(jīng)常被稱為“夕陽產(chǎn)業(yè)”，甚至從某種程度上被“污名化”，高污染、高排放、高廢料、技術(shù)水平低、靠國家補(bǔ)貼生存等等，這也許是某種現(xiàn)實，但并非制造業(yè)的全部。誰敢說自己的生活離得開制造業(yè)呢？盡管有各種差距和不足，中國制造業(yè)發(fā)展到今天很不容易。

時代在慢慢轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)也在漸進(jìn)式的發(fā)展，工業(yè)4.0時代，一部分傳統(tǒng)型制造企業(yè)可能被淘汰，而更多的制造企業(yè)將借助“技術(shù)融合”進(jìn)入新的發(fā)展周期，傳統(tǒng)制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化技術(shù)的融合將催生千億級的全球化市場。對制造業(yè)的未來，悲觀者有悲觀者的理由，而奮進(jìn)者的腳步不會停止。制造業(yè)同仁們，讓我們積極學(xué)習(xí)和利用制造業(yè)的創(chuàng)新性技術(shù)，共進(jìn)、共勉。