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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的實(shí)現(xiàn)路徑

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-08-20  作者:本站
核心提示:當(dāng)前有幾個(gè)熱詞,按時(shí)間順序來講,分別是“互聯(lián)網(wǎng)+”、“工業(yè)4.0”、“兩化深度融合”、“智能制造”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)概念由美國(guó)提出,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(jì)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.

  當(dāng)前有幾個(gè)熱詞,按時(shí)間順序來講,分別是“互聯(lián)網(wǎng)+”、“工業(yè)4.0”、“兩化深度融合”、“智能制造”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)概念由美國(guó)提出,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(jì)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”則由德國(guó)提出,已上升至德國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略高度。中國(guó)作為制造業(yè)大國(guó),需要走自己的路,發(fā)揮中國(guó)的特色,這樣才能把制造業(yè)大國(guó)變成制造業(yè)強(qiáng)國(guó),在世界制造市場(chǎng)中占有更大的份額,并獲得足夠的話語(yǔ)權(quán)。

  何為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”?

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”可以理解為工業(yè)制造業(yè)的改革創(chuàng)新模式,按照公式來列可以這么描述:

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+” ={(工業(yè)+)+(互聯(lián)網(wǎng)+)}+

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”不僅包含工業(yè)的升級(jí),也包括互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí),在工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合后,還要進(jìn)一步地發(fā)展,基于原有工業(yè)基礎(chǔ)進(jìn)行升級(jí)改造,形成利用互聯(lián)網(wǎng)思維、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全新工業(yè)生態(tài)。這種生態(tài)以需求引領(lǐng)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和制造升級(jí)為核心,從而促進(jìn)制造業(yè)走出微笑曲線的谷底,實(shí)現(xiàn)制造與創(chuàng)新、營(yíng)銷的三足鼎立,在經(jīng)濟(jì)收益、利潤(rùn)空間和重要性方面獲得明顯改善。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”不僅包含工業(yè)的升級(jí),也包括互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí),在工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)深度融合后,還要進(jìn)一步發(fā)展。

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”有什么特色?

  人口規(guī)模稟賦。制造業(yè)在一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。制造業(yè)的提升對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)走勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力有著非常大的影響,因此各國(guó)大都根據(jù)自己的稟賦基礎(chǔ)來針對(duì)制造業(yè)制定國(guó)家戰(zhàn)略。美國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面優(yōu)勢(shì)明顯,而德國(guó)在裝備制造業(yè)、控制系統(tǒng)和管理軟件等方面具備較強(qiáng)優(yōu)勢(shì),所以分別提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“工業(yè)4.0”。筆者認(rèn)為我國(guó)最大的基礎(chǔ)就是擁有巨大的人口規(guī)模,這種人口優(yōu)勢(shì)應(yīng)該是我國(guó)發(fā)展工業(yè)制造業(yè)的核心。從制造模式分析,在未來的制造業(yè)中,個(gè)性化定制、小批量定制會(huì)在經(jīng)濟(jì)總量中占有越來越高的比例。從產(chǎn)品角度來分析,可以把產(chǎn)品與工藝的關(guān)聯(lián)性按高低來分,而工藝也可以按照成熟度分出高低,顯然對(duì)于工藝成熟度低的產(chǎn)品,以及產(chǎn)品與工藝關(guān)聯(lián)性高的產(chǎn)品,都離不開大規(guī)模的人口介入。我國(guó)需要在這樣的產(chǎn)品領(lǐng)域加大投入,從而進(jìn)一步挖掘中國(guó)人口稟賦的價(jià)值。

  團(tuán)制模式。團(tuán)制模式這個(gè)概念為筆者所提出,其不同于近些年興起的大規(guī)模定制,也不同于個(gè)性化定制。相對(duì)而言,個(gè)性化定制在經(jīng)濟(jì)總量中的比例還比較小,比例更高的仍然是規(guī)模化生產(chǎn)。然而與傳統(tǒng)的規(guī)模化生產(chǎn)不同,以往的規(guī)模化生產(chǎn)是生產(chǎn)庫(kù)存然后銷售,而團(tuán)制模式更強(qiáng)調(diào)是形成具有經(jīng)濟(jì)規(guī)模的采購(gòu),去掉中間渠道,直接向工廠采購(gòu)。這種模式具有經(jīng)濟(jì)的集約性,避免了庫(kù)存積壓,提高了資源利用率,也促進(jìn)了企業(yè)創(chuàng)新,因此其必將在總體經(jīng)濟(jì)中占有越來越大的比例,成為制造業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)。

  微費(fèi)經(jīng)濟(jì)。微費(fèi)經(jīng)濟(jì)指消費(fèi)者的支付是一個(gè)非常低的值,這種值遠(yuǎn)較以往的小。形成這種模式必然需要一系列的轉(zhuǎn)變,這種轉(zhuǎn)變需要包括剝離無效的不增值部分,例如銷售渠道,更需要生產(chǎn)制造的專業(yè)性,利用專業(yè)性、規(guī)模化降低成本。此外還可以利用高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò),對(duì)信息不對(duì)稱現(xiàn)象進(jìn)行革命性改進(jìn)。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”的核心技術(shù)

  基于CPS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理可視化。有了CPS系統(tǒng),在設(shè)備、物流,以及產(chǎn)品的屬性、性能、狀態(tài)發(fā)生變化后,企業(yè)需要針對(duì)這些變化進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)、管理和決策,這就需要采取一系列先進(jìn)的模式。對(duì)于業(yè)務(wù)可視化管理的框架,筆者并不贊同能看到所有信息,企業(yè)的管理者面對(duì)的應(yīng)該是一個(gè)行為導(dǎo)向的展示,根據(jù)業(yè)務(wù)需要來展示數(shù)據(jù)。所展示的數(shù)據(jù)基本是對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪、運(yùn)算和提煉而成,具體形式包括:歷史性、統(tǒng)計(jì)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。

  虛擬技術(shù)。目前在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,例如強(qiáng)度、剛度和動(dòng)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(jì),從而提高一次成功率。3D打印技術(shù)更可以利用增料技術(shù),快速生成零部件,實(shí)現(xiàn)虛擬向現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)化。更長(zhǎng)遠(yuǎn)地來看,核心技術(shù)應(yīng)不僅于此,還要把時(shí)間和空間進(jìn)一步納入進(jìn)來,從而形成一個(gè)更為廣泛的CYBER空間,從而促進(jìn)制造業(yè)形成一個(gè)前所未有的世界。在這個(gè)空間里,我們可以實(shí)現(xiàn)虛擬基礎(chǔ)上的進(jìn)一步虛擬,可以利用虛擬來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),從而實(shí)現(xiàn)革命性的創(chuàng)新。

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”的實(shí)現(xiàn)路徑

  構(gòu)建智能的人和智能的組織。人的智能包括“智”,指的是認(rèn)知能力,又進(jìn)一步分為認(rèn)識(shí)與知道,而“能”強(qiáng)調(diào)的是技能和行為習(xí)慣。目前在一些工廠,機(jī)器人已經(jīng)開始代替工人從事一些生產(chǎn)勞作。出現(xiàn)這種情況的主要原因包括企業(yè)招不到合適的員工、員工的素質(zhì)難以達(dá)到要求以及過高的人工成本。筆者以為更大的原因是生產(chǎn)的效率與質(zhì)量。企業(yè)利用自動(dòng)化設(shè)備,尤其是通過使用機(jī)器人,可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能力的大幅提升。對(duì)企業(yè)而言還有一個(gè)潛在問題,那就是人的風(fēng)險(xiǎn)問題,這恐怕也是很多企業(yè)用機(jī)器人代替工人的一個(gè)深層次原因,機(jī)器不會(huì)主觀犯錯(cuò)誤,而人可能帶來難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。企業(yè)需要加大對(duì)工人知識(shí)和技能的培養(yǎng),不僅需要傳授“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”的相關(guān)技術(shù),還要加強(qiáng)心理素質(zhì)的培養(yǎng)。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、客戶的需求來構(gòu)建更有效率的組織架構(gòu)模式,例如“不為我有但為我用”、一專多能、復(fù)合人才培養(yǎng)等。

  實(shí)施車間執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。車間應(yīng)該成為我國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”最重要的實(shí)施主體,提升這個(gè)主體的綜合實(shí)力是重中之重。車間的構(gòu)成可分為三個(gè)層面:智能裝備、由智能裝備構(gòu)建的智能生產(chǎn)線和多條不同智能生產(chǎn)線構(gòu)建的智能車間。MES軟件則是這個(gè)主體最重要的軟件應(yīng)用,其上接ERP系統(tǒng),下接硬件設(shè)備的中樞,可以提升車間的自動(dòng)化、智能化。通過MES系統(tǒng)的實(shí)施,可以對(duì)車間的設(shè)備、人員、工具、量具、能源、生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行、質(zhì)量等方方面面進(jìn)行統(tǒng)籌管理,進(jìn)而有效地在執(zhí)行層面提升企業(yè)的制造實(shí)力,優(yōu)化資源配置。

  實(shí)現(xiàn)車間的自動(dòng)化與智能化升級(jí)改造。通過實(shí)施MES系統(tǒng),企業(yè)可以采集各種數(shù)據(jù),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(jí)、優(yōu)化和改進(jìn),從而提升車間的綜合能力,帶來生產(chǎn)率的大幅提升。需要注意的是,自動(dòng)化、智能化的處理對(duì)象不僅是物理層面的對(duì)象,例如原料、半成品,還包括對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化和智能化處理,企業(yè)在此方面需要統(tǒng)籌規(guī)劃,重點(diǎn)突破。

  構(gòu)建系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)體系。構(gòu)建系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)體系不僅是傳遞物理信息,還包括信息安全、數(shù)據(jù)協(xié)議、業(yè)務(wù)協(xié)議等內(nèi)容。利用這樣的網(wǎng)絡(luò)體系,可以組建車間、工廠、供應(yīng)鏈上下游、行業(yè)、地區(qū)乃至國(guó)家的互聯(lián)網(wǎng)體系,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)的聯(lián)通,例如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(jí)別。

  建設(shè)企業(yè)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算中心。在工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)中,結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)較多,就技術(shù)層面而言,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(yǔ)、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,以及跨地域的云計(jì)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、正確和精益。同時(shí)企業(yè)內(nèi)部的信息平臺(tái)還需要與各種社會(huì)化平臺(tái)建立廣泛深入的集成聯(lián)系。

  構(gòu)建“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議

  在“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”模式下,企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的記錄、傳遞、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用等,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)和協(xié)議。在德國(guó)的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中,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)將直接影響到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),涉及到市場(chǎng)利益和技術(shù)壁壘,可以帶來巨大的標(biāo)準(zhǔn)紅利。目前PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3(PLC Open)主要都來自德國(guó)企業(yè);通信領(lǐng)域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都誕生于德國(guó)。我國(guó)需要圍繞智能工廠促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作,構(gòu)建生態(tài)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)的合作機(jī)制,確定哪些信息可被用來交換,哪些屬于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件等,從而將先進(jìn)的信息模式、生產(chǎn)模式和商業(yè)模式形成標(biāo)準(zhǔn)推廣到國(guó)際市場(chǎng),進(jìn)而促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。

  開展“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”的跨界合作

  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。對(duì)于這種合作,互聯(lián)網(wǎng)是載體,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)。而在具體表現(xiàn)上,可以改變傳統(tǒng)的集團(tuán)宏觀管控,構(gòu)建集團(tuán)云計(jì)算中心,促進(jìn)集團(tuán)各企業(yè)的深度交流與合作,例如可以構(gòu)建行業(yè)數(shù)據(jù)中心或基于地區(qū)的產(chǎn)業(yè)集群。

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”所帶來的工業(yè)革命,不僅僅是一次技術(shù)革命或金融革命,更是一次思維革命,無論是政府的決策者、制造型企業(yè)的負(fù)責(zé)人或管理者,還是一線員工,都需要優(yōu)化、創(chuàng)新,通過技術(shù)改進(jìn)、實(shí)施MES系統(tǒng),提升自動(dòng)化和智能化水平,促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算深度應(yīng)用,從而打造出具有中國(guó)特色的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”。

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