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中美德工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)路徑比較

2020-02-04 09:38 財經(jīng)智庫

導(dǎo)讀:如今,隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算和大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)制造領(lǐng)域?qū)㈤_始具備收集、傳輸及處理大數(shù)據(jù)的高級能力,使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),帶動傳統(tǒng)制造業(yè)顛覆與重構(gòu)。

美國、德國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是兩種完全不同的發(fā)展路徑,其發(fā)展戰(zhàn)略在未來制造業(yè)上有著各自的深層考慮。制造業(yè)的第一陣營尚且如此未雨綢繆,中國如果還不能對種種趨勢做出及時反應(yīng),差距只會越來越大。

過去20年,互聯(lián)網(wǎng)是改變社會、改變商業(yè)最重要的技術(shù);如今,隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算和大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)制造領(lǐng)域?qū)㈤_始具備收集、傳輸及處理大數(shù)據(jù)的高級能力,使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),帶動傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆與重構(gòu)。

美國、德國與中國各有所憑

美國:憑借信息技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,以互聯(lián)網(wǎng)吞并制造業(yè)

長期以來,CPU、操作系統(tǒng)、軟件以及云計算等網(wǎng)絡(luò)平臺幾乎都由美國掌控霸權(quán)。近兩年來,Google開始進軍機器人領(lǐng)域、研發(fā)自動駕駛汽車;Amazon進入手機終端業(yè)務(wù),開始實施無人駕駛飛機配送商品等。美國互聯(lián)網(wǎng)巨頭正在從“信息”領(lǐng)域加速進入“物理”業(yè)務(wù)領(lǐng)域。此外,美國通用電氣、思科、In-tel、AT&T等組成了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)”。

種種跡象表明,美國未來將大力發(fā)展工業(yè)領(lǐng)域的智能業(yè)務(wù),通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)建設(shè)連接工業(yè)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈的網(wǎng)絡(luò),以實現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據(jù)的實時采集,自由流轉(zhuǎn),精準(zhǔn)分析,從而支撐業(yè)務(wù)的科學(xué)決策,制造資源的高效配置。

也就是,美國企業(yè)已經(jīng)不滿足于企業(yè)對消費者的數(shù)字化商業(yè)領(lǐng)域,而是開始涉足企業(yè)對企業(yè)的商業(yè)領(lǐng)域。一旦美國大規(guī)模進軍工業(yè)的現(xiàn)實物理世界,必將對市場形成控制,其他國家的工業(yè)競爭力也將隨之大幅降低。

德國:憑借工業(yè)4.0.用互聯(lián)網(wǎng)打通智能工廠

德國一貫謀求在傳統(tǒng)制造業(yè)保持世界領(lǐng)先地位,并且計劃在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑵渑c新一代信息技術(shù)結(jié)合起來。如果不這樣的話,就會在互聯(lián)網(wǎng)時代失去與世界接軌的機會。為此,德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中的智能制造處處與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)聯(lián)。工業(yè)4.0本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”。在生產(chǎn)設(shè)備層面,通過嵌入不同的傳感器進行實時感知。通過寬帶網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)對整個過程進行精確控制;在生產(chǎn)管理層面,通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)軟件、管理軟件等一系列技術(shù)構(gòu)成服務(wù)互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)物理設(shè)備的信息感知、網(wǎng)絡(luò)通信、精確控制和遠(yuǎn)程協(xié)作。

工業(yè)4.0時代,每一個產(chǎn)品將承載其整個供應(yīng)鏈和生命周期中所需的各種信息,實現(xiàn)追蹤溯源。每一個生產(chǎn)設(shè)備將由整個生產(chǎn)價值鏈所繼承,實現(xiàn)自律組織生產(chǎn)。智能工廠靈活決定生產(chǎn)過程,不同的生產(chǎn)設(shè)備既能夠協(xié)作生產(chǎn),又可以各自快速地對外部變化做出反應(yīng)。

所以,工業(yè)4.0的技術(shù)手段是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合,未來的制造業(yè)將建立在以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的協(xié)同平臺之上,將更多的生產(chǎn)要素進一步科學(xué)地整合,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)、管理、交易等環(huán)節(jié)的應(yīng)用不斷深化,推動柔性生產(chǎn)、智能制造和服務(wù)型制造日益成為生產(chǎn)方式變革的重要方向。

工業(yè)4.0演變路徑

中國:憑借“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能

可以說,德國、美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是兩種完全不一樣的發(fā)展路徑。通過仔細(xì)分析德國、美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略,我們不難發(fā)現(xiàn)德國、美國在未來制造業(yè)上有著各自的深層思考。制造業(yè)的第一陣營尚且如此未雨綢繆,中國如果還不能對種種趨勢做出及時反應(yīng),差距只會越來越大。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代,平臺型企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)化組織、開放式創(chuàng)新、大規(guī)模定制、社會化生產(chǎn)等行為將更加普遍。所以,生產(chǎn)者與消費者的互動將更加緊密,中小企業(yè)的作用將更加突出,對市場需求的快速反應(yīng)將更加重要。這些變化都要求適時、適度的制度創(chuàng)新和管理變革能力,這對我國相對薄弱的制度創(chuàng)新和管理變革能力構(gòu)成現(xiàn)實性的挑戰(zhàn)。

為此,最近幾年,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在我國受到了空前重視。行業(yè)主管部門認(rèn)為,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對我國制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級,實現(xiàn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展以及提升國際競爭力具有戰(zhàn)略意義,要從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)變,須抓住這次工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展機會。網(wǎng)絡(luò)、平臺及安全構(gòu)成了中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三大體系,網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ),平臺是核心,安全是保障。

以往的思路認(rèn)為,要想擺脫傳統(tǒng)制造業(yè)的低附加值境地,就必須向“微笑曲線”的研發(fā)和服務(wù)這兩端延伸,通過高新技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和發(fā)展制造業(yè)周邊服務(wù)業(yè)是必經(jīng)之路。從產(chǎn)業(yè)層面來看,“研究與設(shè)計”環(huán)節(jié)意味著發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),“營銷與服務(wù)”環(huán)節(jié)則是要提高制造業(yè)周邊服務(wù)業(yè)的比重。

但是,這一過程會遇到諸多挑戰(zhàn),既不能實質(zhì)性地走出微笑曲線的底部,也不能短期內(nèi)走出微笑曲線的底部。但是,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)到來。因為,制造業(yè)傳統(tǒng)意義上的價值創(chuàng)造和分配模式正在發(fā)生轉(zhuǎn)變,借助跨國界的互聯(lián)網(wǎng)平臺,企業(yè)、客戶及利益相關(guān)方紛紛參與到價值創(chuàng)造、價值傳遞及價值實現(xiàn)等生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)。

這樣一來,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將對制造業(yè)“微笑曲線”這個價值鏈進行一次顛覆性的重塑。個性化定制把前端的研發(fā)設(shè)計交給了用戶;用戶直接向企業(yè)下達(dá)訂單,也弱化了后端的銷售,從而拉平微笑曲線,并重新結(jié)合成價值環(huán)。

從三個“CM”入手

幾十年來,隨著各種產(chǎn)品的豐富,制造業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也變得更為復(fù)雜和精細(xì)。生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量,以及管理工作的信息量劇增,自動化系統(tǒng)在信息處理能力、效率和規(guī)模上都已經(jīng)難以滿足制造業(yè)的需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將在一定程度上解決這些難題。當(dāng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這一新的業(yè)態(tài)開始進入制造業(yè)領(lǐng)域時,一個全新的挑戰(zhàn)也隨之而來,那就是讓制造業(yè)由機械化、電氣化、數(shù)字化,轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)化和智能制造的挑戰(zhàn)。

當(dāng)然,國家戰(zhàn)略有了,給產(chǎn)業(yè)界未來指明的方向也有了。隨之,未來幾年必然會有大規(guī)模政策扶持。但是技術(shù)的方向研究,尤其是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理論創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)研究方面還不夠。筆者認(rèn)為,行業(yè)和企業(yè)發(fā)力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要從三個“CM”入手。

三個“CM”

第一個CM(Concurrent Manufac-turing,并行制造),指的是制造業(yè)的各個工藝流程都將并行化、透明化、扁平化,實現(xiàn)真正意義上的智能制造。并行化的智能制造過程將通過利用網(wǎng)絡(luò)世界海量的數(shù)據(jù)和信息資源,突破物理世界資源有限的約束。這樣一來,可以一邊設(shè)計研發(fā),一邊采購原材料零部件,一邊組織生產(chǎn)制造,一邊開展市場營銷,從而降低運營成本,提升生產(chǎn)效率,縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,也減少能源使用。

第二個CM(Cloud Manufacturing,云制造),簡單地說是一種基于泛在網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)互聯(lián)化、服務(wù)化、個性化的一種制造新模式和新手段,將線下的資源(零部件、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)設(shè)備、資本以及工人等)整合到線上,吸引價值鏈上下游的不同企業(yè)廣泛參與到設(shè)計、生產(chǎn)、服務(wù)等環(huán)節(jié)中來,實現(xiàn)各種資源的共享與互補。

而C2M(Customer-to-Manufacto-ry,顧客對工廠)是圍繞消費者的一種商業(yè)模式,以消費者為中心,憑借提供自己的標(biāo)準(zhǔn)化模塊供消費者選擇性地組合,是一種“拉動式”的供應(yīng)鏈體系,借工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,形成對全球行業(yè)鏈的帶動引領(lǐng)能力,然后通過智能制造實現(xiàn)多品種定制化的快速生產(chǎn)。

三駕馬車:5G、人工智能與區(qū)塊鏈

總之,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面嵌入到工業(yè)體系之中,將打破傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)模式和管理方式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)制造過程與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的深度集成,將實現(xiàn)對生產(chǎn)要素的高度靈活配置,實現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)。從而,將有力推動傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級的步伐。那么,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)憑借什么力量去改變制造業(yè)思維,去給制造業(yè)帶來更多的靈活性和想象空間,去顛覆制造業(yè)的游戲規(guī)則呢?

近幾年,全球有三大科技領(lǐng)域越來越熱:一個是人工智能,一個是5G,還有一個是區(qū)塊鏈。三者都是能夠改變時代、改變社會、改變經(jīng)濟的顛覆性技術(shù)。目前,我國已經(jīng)發(fā)放了四張5G牌照,5G產(chǎn)業(yè)處在爆發(fā)前夜的階段;人工智能方面,業(yè)界普遍認(rèn)為,工業(yè)4.0是繼蒸汽技術(shù)革命、電力技術(shù)革命、計算機及信息技術(shù)革命之后的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革,而人工智能是工業(yè)4.0的重要推動技術(shù);區(qū)塊鏈方面,很多人甚至認(rèn)為其將改變數(shù)據(jù)存儲方式,重塑互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)。5G、人工智能與區(qū)塊鏈亦是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“三駕馬車”。

5G

5G作為下一代移動通信網(wǎng)絡(luò),它不僅可以帶來大眾良好的移動互聯(lián)網(wǎng)體驗,還將成為智能制造、無人駕駛汽車等各個領(lǐng)域的技術(shù)支撐。因此,5G被視為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“基礎(chǔ)設(shè)施”。5G可以與3D工業(yè)相機、超高清視頻、傳感器、控制系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合,幫助工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程操作、基于增強現(xiàn)實的人機協(xié)同、生產(chǎn)過程實時監(jiān)測等,將進一步提升生產(chǎn)效率、改善員工的工作條件。

眾所周知,WiFi穩(wěn)定性較差、安全性能不強。隨著5G時代的到來,5G專網(wǎng)(5G局域網(wǎng))大有大規(guī)模取代工廠內(nèi)WiFi的趨勢。歐美一些國家的工業(yè)制造業(yè)企業(yè)無須跟隨網(wǎng)絡(luò)運營商的5G建設(shè)節(jié)奏,可利用政府為企業(yè)預(yù)留的5G頻率率先在企業(yè)內(nèi)部建設(shè)5G局域網(wǎng),解決穩(wěn)定性問題。與此同時,企業(yè)使用的5G頻率是本地5G頻率,而不是網(wǎng)絡(luò)運營商的授權(quán)頻率,不受網(wǎng)絡(luò)運營商的影響,可獨立進行5G應(yīng)用,使得專用網(wǎng)絡(luò)與公用網(wǎng)絡(luò)物理隔離,提供完整的數(shù)據(jù)安全性。

人工智能

經(jīng)過60多年的演進,特別是在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等新理論新技術(shù)以及經(jīng)濟社會發(fā)展強烈需求的共同驅(qū)動下,人工智能加速發(fā)展,呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征。大數(shù)據(jù)驅(qū)動知識學(xué)習(xí)、跨媒體協(xié)同處理、人機協(xié)同增強智能、群體集成智能、自主智能系統(tǒng)成為人工智能的發(fā)展重點,受腦科學(xué)研究成果啟發(fā)的類腦智能蓄勢待發(fā),芯片化硬件化平臺化趨勢更加明顯,人工智能發(fā)展進入新階段。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的核心是基于人工智能技術(shù),集成了工業(yè)數(shù)據(jù)分析與建模能力。大數(shù)據(jù)智能是開啟工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用價值的鑰匙,機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和監(jiān)督學(xué)習(xí)是決定大數(shù)據(jù)應(yīng)用價值高低的主要因素。利用這些新一代人工智能技術(shù),基于工業(yè)流程,行業(yè)知識、經(jīng)驗及生產(chǎn)工藝等構(gòu)建的數(shù)字化模型之后,將工業(yè)大數(shù)據(jù)輸入模型,就可以基于數(shù)字化模型的計算,實現(xiàn)對制造業(yè)全生命周期的描述、分析、預(yù)測、決策,以指導(dǎo)現(xiàn)實工廠各項工作的精準(zhǔn)執(zhí)行。

制造各環(huán)節(jié)生產(chǎn)要素

區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈基于共享賬本、智能合約、機器共識、權(quán)限隱私等技術(shù)特征,應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中,有望提升工業(yè)制造各環(huán)節(jié)生產(chǎn)要素的智能配置能力,加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。例如,工業(yè)1.0和工業(yè)2.0時代,主要是由管理人員管理員工組織生產(chǎn),工業(yè)3.0時代由管理人員管理自動化設(shè)備進行生產(chǎn)調(diào)度,而工業(yè)4.0時代將通過智能合約基于某種規(guī)則或協(xié)議實現(xiàn)人機協(xié)同。再比如,統(tǒng)一管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識是一個難題?;蛟S應(yīng)該換個標(biāo)識統(tǒng)一管理的思維角度——用區(qū)塊鏈共享賬本機制來實現(xiàn)統(tǒng)一管理。標(biāo)識需要的不是解析,而是記錄,記錄在行業(yè)區(qū)塊鏈上。

區(qū)塊鏈技術(shù)在過去兩年被廣泛關(guān)注,但一直遲遲不能規(guī)模化商用,最大瓶頸是區(qū)塊鏈技術(shù)一直以來都是應(yīng)用于線上的數(shù)字貨幣等信息世界,但要大規(guī)模商用就必須得解決線下的物理世界如何上鏈的難題。區(qū)塊鏈能夠完美地幫助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接物理世界和虛擬世界,為“智能化”提供基礎(chǔ)保障;工業(yè)作為國民經(jīng)濟的主體,隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的提前到來,亦能夠讓區(qū)塊鏈盡早實現(xiàn)大規(guī)模商用。

供給側(cè)、應(yīng)用側(cè)及政府三方攜手

綜上所述,戰(zhàn)略層面上,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)受到了中美德前三大制造業(yè)國家的高度重視;模式層面上,并行制造、云制造與消費者為中心等三個“CM”將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主攻方向;技術(shù)層面,5G、人工智能與區(qū)塊鏈三駕馬車讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速落地成為可能。于是,在國家戰(zhàn)略布局下,尤其是部分省市高額補貼的政策大力支持下,我國制造業(yè)企業(yè)、工業(yè)軟件服務(wù)商、工業(yè)設(shè)備供應(yīng)商及互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。據(jù)統(tǒng)計,近兩年來,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)量實現(xiàn)了高速發(fā)展,國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)量竟出現(xiàn)三四百個,超過了國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)量的總和。

然而,從供給側(cè)角度看,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)字化模型與國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相比有較大差距,亟待不斷提升大量設(shè)備的接入能力,豐富各種數(shù)字化模型,以實現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集存儲與挖掘分析。如何用好工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三駕馬車,有待平臺企業(yè)進一步升級和強化。

從應(yīng)用側(cè)角度看,企業(yè)用戶對應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,上傳數(shù)據(jù)、企業(yè)上云的安全性仍有警惕,對人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)仍持保守謹(jǐn)慎態(tài)度。如何讓眾多制造業(yè)企業(yè)接受工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),有待從三個“CM”入手進一步科普和推廣。

所以,從政府角度看,應(yīng)該重新梳理思路,抓重點應(yīng)用場景。圍繞宏觀的產(chǎn)業(yè)角度,開展政策建議和評估,斬落戰(zhàn)略制定以及規(guī)劃落地,應(yīng)用示范以及復(fù)制推廣,規(guī)范、約束和引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以及工業(yè)APP健康發(fā)展等研究,很多事可以做,而不是從微觀層面搞技術(shù),自己搭建平臺。唯有引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)真正落地,讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺成熟度不斷提升,才能使廣大中小企業(yè)用戶提質(zhì)增效,才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展。

萬事俱備,尚需理清思路;如何推進,亟待三方攜手。