工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到底有啥用

小棗君

什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

2012年，美國通用電氣公司在提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念時，是這么說的：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就是把人、數(shù)據(jù)和機器連接起來”。也就是說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三要素是人、數(shù)據(jù)、機器。現(xiàn)在我們把這個概念豐富一下，這么說：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)，就是通過開放的、全球化的通信網(wǎng)絡(luò)平臺，把設(shè)備、生產(chǎn)線、員工、工廠、倉庫、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接起來，共享工業(yè)生產(chǎn)全流程的各種要素資源，使其數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化，從而實現(xiàn)效率提升和成本降低。中國有句古話：“水流則清，人動則活”。武俠片里也總是會說：“打通任督二脈，功力倍增”。這些，都說明了“流動貫通”的重要性。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就是讓數(shù)據(jù)“流動”起來。單個節(jié)點，非數(shù)字化，沒有網(wǎng)絡(luò)，它就是孤島，是“死”的。隨著傳感器等數(shù)據(jù)采集技術(shù)的升級，節(jié)點開始產(chǎn)生數(shù)據(jù)，有了“生命”。與此同時，通信技術(shù)已在不斷升級，像血管和神經(jīng)一樣，幫助無數(shù)孤立的節(jié)點，交換數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)。最后，這些數(shù)據(jù)流會到達(dá)云端，借助云計算、大數(shù)據(jù)這些信息技術(shù)升級的產(chǎn)物，產(chǎn)生價值。如此一來，所有節(jié)點就形成一個系統(tǒng)，一個更強大和完整的“生命體”。這就是為什么，我們通常將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)稱為“工業(yè)技術(shù)革命”和“ICT（信息通信）技術(shù)革命”相結(jié)合的產(chǎn)物。這里，我們要解釋一個叫“OT”的概念。OT，就是Operation Technology，操作技術(shù)?？梢园阉斫鉃楣S車間里面的那些工業(yè)環(huán)境和設(shè)備，包括機械臂、傳感器、儀器儀表、監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就是IT、CT、OT的全面融合和升級。它既是一張網(wǎng)絡(luò)，也是一個平臺，更是一個系統(tǒng)，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)過程所有要素的泛在連接和整合。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和“紅色警戒”

很多人都玩過紅色警戒、星際爭霸、魔獸爭霸這樣的電腦游戲吧？這些游戲，都稱之為即時戰(zhàn)略游戲。說白了，就是不停地收集資源（鐵礦、木頭、石油等），然后建造工廠，生產(chǎn)和制造武器（士兵、戰(zhàn)車、坦克、飛機等）。最后，利用這些武器，去消滅對手。游戲的邏輯很簡單，誰的武器最多最強，誰就能贏。所以，更能決定勝負(fù)的，是玩家的生產(chǎn)效率。這是一個非常復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)——資源的類型有很多種，武器和兵種也有很多種。但是，一名游戲玩家通過鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器，就能夠運作這一整套系統(tǒng)。使用“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的初級模型——通過顯示器展示的游戲界面（操作面板），玩家可以很清楚地看到自己當(dāng)前有多少資源（鐵礦、木頭、石油），多少座兵工廠，兵工廠當(dāng)前在生產(chǎn)什么，生產(chǎn)速度如何。玩家也可以看到自己的科技研發(fā)進(jìn)度。玩家還可以看到自己有多少電廠，發(fā)電量夠不夠，會不會有停電的風(fēng)險。正因為玩家掌握了所有的數(shù)據(jù)（信息流），所以才能最高效率地進(jìn)行決策，下達(dá)生產(chǎn)命令。試想一下，如果你要玩一場沒有電腦的紅警游戲，會面對什么場景？首先，所有的數(shù)據(jù)都是用人傳遞，通過紙張才能閱讀。你會被海量的紙張淹沒。其次，這些數(shù)據(jù)無法進(jìn)行即時統(tǒng)計和運算，也沒辦法第一時間找到其中的規(guī)律和問題。例如，你的鐵礦雖然很多，當(dāng)時你的石油只夠用一個禮拜。再例如，你的坦克工廠開足馬力生產(chǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)坦克發(fā)動機供貨不足。最后，你的命令無法很快抵達(dá)工廠和車間。簡而言之，你就像回到了二戰(zhàn)年代。在那個年代，如果想要運作龐大的戰(zhàn)爭機器，你只能依靠大量的人，還有熟練的團(tuán)隊協(xié)助。如此看來，工業(yè)的信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，是不是很有用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用案例

我們通過現(xiàn)實世界中的幾個案例，來看看工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到底能帶來多大的價值。第一個案例，是德國西門子。作為工業(yè)4.0概念的提出者，德國也是第一個實踐智能工廠的國家。位于德國巴伐利亞州東部城市安貝格的西門子工廠，就是一個高度數(shù)字化的智能工廠。在占地10萬平方米的廠房內(nèi)，員工僅有1000名。近千個制造單元，全部通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，大多數(shù)設(shè)備都在無人力操作狀態(tài)下進(jìn)行挑選和組裝。在這個工廠里，每100萬件產(chǎn)品中，次品約為15件，可靠性達(dá)到99%，追溯性更是達(dá)到100%！再來看看瑞士的ABB集團(tuán)。ABB是電力和自動化技術(shù)領(lǐng)域的世界級巨頭企業(yè)。他們研發(fā)了ABB Ability智能傳感器技術(shù)，將生產(chǎn)的電機與云服務(wù)連接。該技術(shù)就像給電機佩戴了健康腕表，對電機的運行情況進(jìn)行精確監(jiān)測，并在云端對數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析。一旦發(fā)現(xiàn)問題，就進(jìn)行預(yù)警。采用該技術(shù)之后，降低了70%的故障停工時間，延長了30%的使用期限，減少了近10%的能耗。再來看看中國的美的集團(tuán)，這是中國最大的家電制造企業(yè)之一，也打造了自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)桿工廠。在它的磁控管（微波爐的核心設(shè)備）工廠里，搭建了完整的信息化應(yīng)用框架，打通了各大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了內(nèi)外互聯(lián)、虛實互聯(lián)。美的自研的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）首先實現(xiàn)了與云端上面供應(yīng)商數(shù)據(jù)的對接，打通了供應(yīng)商來料的入庫、品質(zhì)和生產(chǎn)計劃。然后，打通了物流、質(zhì)量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對物流配送、品質(zhì)管控的控制。接著，在產(chǎn)品開發(fā)上通過PLM（產(chǎn)品生命周期管理）實現(xiàn)制造和研發(fā)同步。最后，在銷售端，通過CRM（客戶關(guān)系管理）系統(tǒng)和客戶對接。這樣一來，真正實現(xiàn)了全流程打通。改造之后，這個數(shù)字化工廠的自動化率高達(dá)95%，關(guān)鍵工序不良改善達(dá)30%以上；人員效率提升88% ，空間產(chǎn)出效率提升79.2%?？偠灾I(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的效率提升，是有目共睹的。節(jié)約下來的成本，也是真金白銀。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能

云計算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之間，有什么關(guān)系呢？當(dāng)只有1個工廠和很少的設(shè)備時，在廠房里擺上幾臺服務(wù)器，建個局域網(wǎng)，找?guī)讉€工程師，就可以管理和維護(hù)這個小型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)了。這個網(wǎng)絡(luò)太小，只能稱為工業(yè)局域網(wǎng)，而不是互聯(lián)網(wǎng)。但如果是幾十個工廠，幾百個車間，幾萬個生產(chǎn)設(shè)備呢？顯然，這個時候應(yīng)該采用云計算技術(shù)。只有上云，才有強大的運算能力、存儲能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠?qū)@么龐大的系統(tǒng)進(jìn)行管理。也只有通過云計算，才能讓更多的企業(yè)員工及管理者接入，去使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。也能夠讓開發(fā)者有更大的空間，去設(shè)計更好的應(yīng)用。云計算還可以為企業(yè)與企業(yè)之間，工廠與供應(yīng)鏈之間，工廠與經(jīng)銷商之間，提供接口，進(jìn)行指定數(shù)據(jù)的共享。甚至還能提供工廠與最終消費者用戶之間的接口，方便用戶對產(chǎn)品進(jìn)行個性化定制。前面我們一直都在說數(shù)據(jù)，不過數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)是兩回事。大家都知道，消費物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)很大，例如購物數(shù)據(jù)，出行數(shù)據(jù)等。但是，實際上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消費物聯(lián)網(wǎng)。舉個例子，波音飛機發(fā)動機30分鐘內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，就有10TB，我們普通臺式機2TB的硬盤，需要5塊才能裝得下。數(shù)據(jù)就是金礦，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)，就是超級大金礦。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對生產(chǎn)制造物流等所有流程的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析，挖掘其中的數(shù)據(jù)價值。

人工智能又和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有什么關(guān)系呢？其實，早在十幾年前，我們玩紅警，選擇和電腦對戰(zhàn)，不就是在和人工智能對戰(zhàn)嗎？只不過那個時候的人工智能，還只是很初級很“弱智”的智能，它只是按照游戲開發(fā)者設(shè)定的固定程序流程，先造什么，再造什么，最后來攻擊你。如今的人工智能，學(xué)習(xí)速度更快，算法更先進(jìn)，變成了阿爾法狗，你想打贏它，幾乎是不可能了。我們將人工智能引入工業(yè)制造，其實就是讓人工智能作為我們的代理人，幫助我們管理工廠，管理整個制造生產(chǎn)流程，甚至包括采購、物流和銷售流程。隨著人工智能的不斷演進(jìn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這個系統(tǒng)將會實現(xiàn)工況自感知、工藝自學(xué)習(xí)、裝備自執(zhí)行、系統(tǒng)自組織。這個，就是智能制造的最高境界。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G

5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系，主要集中在接入層。高連接速率、超低網(wǎng)絡(luò)延時、海量終端接入、高可靠性，都是5G所具備的優(yōu)點。這些優(yōu)點，將非常有利于5G替代現(xiàn)有的廠區(qū)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，尤其是Wi-Fi，藍(lán)牙等短距離通信技術(shù)。一些以往受限于網(wǎng)絡(luò)接入而不能實現(xiàn)的場景，在5G的加持下，都變得可行。例如，高精度機械臂加工。如果采用5G對機械臂進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，時延將縮短到1ms，可以很好地滿足加工精度的要求。還有5G的超高帶寬，在采集4K/8K設(shè)備監(jiān)控影像的時候，也將發(fā)揮不可替代的作用。除了接入層之外，5G的切片、邊緣計算，都可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域找到不錯的應(yīng)用場景。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蘊藏著巨大的商機，無數(shù)企業(yè)對此躍躍欲試。如果想要成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的玩家，想要掌握先機，當(dāng)然就是從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺入手。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。說白了，它也就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“操作系統(tǒng)”。就像蘋果iOS系統(tǒng)和谷歌安卓系統(tǒng)牢牢掌控了消費互聯(lián)網(wǎng)一樣，誰提供的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“操作系統(tǒng)”最好，用的人最多，誰就掌握了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主動權(quán)。但是，盡管工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展了這么多年，迄今為止，仍然沒有任何一個平臺占據(jù)了絕對領(lǐng)先的地位，也沒有任何一個平臺獲得了真正的成功。原因很有意思——能夠提供這樣強大平臺的公司，一定只有兩種，要么是工業(yè)制造能力很強的公司，要么是信息技術(shù)能力很強的公司。例如，美國的通用電氣和德國的西門子就屬于前者。世界上第一個工業(yè)云平臺Predix，就是由美國通用電氣公司（GE）在2015年正式發(fā)布的。而第二個平臺呢，就是德國西門子公司在2016年4月開放的MindSphere。按理來說，這些公司很牛，做出來的東西當(dāng)然非常好。但是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有一個很大的特點，就是個性化。每個公司生產(chǎn)的東西不一樣，流程不一樣，工藝不一樣，設(shè)備不一樣，渠道不一樣，甚至商業(yè)模式和供應(yīng)鏈也不一樣。曾經(jīng)就有業(yè)內(nèi)人士說，傳統(tǒng)的消費物聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)，分析需求、建立模型、編寫代碼這三步的工作比例，是2：3：5。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺恰好相反，是5：3：2。一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺項目，你需要花大量的時間在場景和需求分析上，搞懂它到底是怎么運作的。

此外，作為GE和西門子這樣的大公司，雖然它們擁有雄厚的技術(shù)實力，做出了好的平臺，但它們本身也是工業(yè)企業(yè)。它們的競爭對手，怎么可能會用它們的平臺呢？那豈不是把自己的數(shù)據(jù)都暴露了嗎？而作為亞馬遜、谷歌、微軟，包括國內(nèi)阿里、騰訊，雖然是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，也擁有雄厚的軟件研發(fā)實力，但對工業(yè)制造過程沒有深厚的技術(shù)沉淀，所以也很難做出適合的平臺。因此，現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺處于全面混戰(zhàn)的一個狀態(tài)。大公司做，小公司也做，很多大型制造企業(yè)孵化出來獨立經(jīng)營的子公司，反而在所在的專業(yè)領(lǐng)域做得風(fēng)生水起。也有一些互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)企業(yè)，憑借專業(yè)知識，做出了不錯的平臺產(chǎn)品。就在這種混戰(zhàn)的狀態(tài)下，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺市場在高速增長。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2017 年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺市場規(guī)模為 25.7 億美元，預(yù)計 2023 年將增長至 138.2 億美元。而美國、歐洲和亞太這三個地區(qū)，是當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展的焦點區(qū)域。美國的代表，是GE、微軟、亞馬遜、PTC、羅克韋爾、思科、艾默生、霍尼韋爾等巨頭企業(yè)。而歐洲的代表，是西門子、ABB、博世、施耐德、SAP 等企業(yè)。中國就更多了，航天云網(wǎng)、海爾、樹根互聯(lián)、寶信、石化盈科、用友、索為、阿里、華為、浪潮、紫光、東方國信、寄云等，都是起步比較早的平臺開發(fā)企業(yè)。這場混戰(zhàn)還將繼續(xù)下去，究竟誰能脫穎而出，只能讓時間告訴我們答案了。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的瓶頸

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的未來是美好的，但是，前進(jìn)的道路并不通暢。很多的問題和障礙擺在它的面前，例如最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)安全問題。企業(yè)對于數(shù)據(jù)安全的顧慮，嚴(yán)重影響了他們上云的積極性。他們害怕自己的核心數(shù)據(jù)不能得到很好的保護(hù)，一旦泄露，帶來的后果是災(zāi)難性的。保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，既需要平臺擁有可靠的技術(shù)，也需要企業(yè)本身有很好的軟硬件環(huán)境和管理水平。對于我國很多企業(yè)來說，基礎(chǔ)設(shè)施落后，資金和技術(shù)有限，想要“速成”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，確實不太現(xiàn)實。就像鄔賀銓院士說的，有些企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)都做不到完全共享，更何況外部。此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的缺失以及企業(yè)ICT人才培養(yǎng)的不足，都是困擾工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向前發(fā)展的障礙。不僅我們國家如此，國外推進(jìn)也是困難重重。就像前面說的GE通用電氣，不久前也是因為旗下GE Digital（GE數(shù)字集團(tuán)，專門搗鼓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，包括世界上第一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Predix）業(yè)績不佳，所以出售了它的部分股權(quán)。所以說，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和普及，是全世界面臨的共同難題，任重而道遠(yuǎn)。但不管怎么說，第四次工業(yè)革命是人類發(fā)展的必然趨勢，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。我們國家作為工業(yè)大國，面對人工成本上升、原材料價格波動、貿(mào)易競爭日益加劇等種種不利情況，正處在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時刻，迫切需要提高效率、降低生產(chǎn)成本。只有堅定不移地推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地，加快更多企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化改造，才有可能讓自己在全球化競爭中立于不敗之地。