什么是工业4.0?什么是工业互联网?什么是中国制造2025

什么是工业4.0?什么是工业互联网?什么是中国制造2025,第1张

《纽约时报》2012年2月13日撰文称,“移动互联网、大数据、智能制造这三个技术结合在一起,正在彻底颠覆我们的生活”。2015年中国有几个概念非常的热火,第一是大众创业、万众创新,第二是工业40,第三个是“互联网+”。
“互联网+”
“互联网+”这个巨大无比的概念里,包含“互联网+金融”、“互联网+零售”等等,而“互联网+制造”就是工业40。中国政府积极推进工业40工程,明确提出“制定‘互联网+’行动计划,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合”。国务院提出的“互联网+”的本质是指产业互联网,与早期提出的两化融合,和现在提出的工业40不谋而合。“互联网+”是两化融合的升级版,将推动中国制造向中国创造转型。
中国发展“互联网+制造”具有三方面显著优势:首先,ICT产业领先,在移动通信领域,华为、中兴已经是全球领先的电信设备供应商,中国移动是TD-LTE标准的重要推动者之一,中国企业在该领域已经建立起自己的知识产权武器库。在应用端,中国移动互联企业也已取得全球领先地位;其次,市场前景广阔,2012年中国制造业增加值占全球制造业增加值的224%,居全球第一位,比排名第二的美国高5个百分点,是排名第三的日本的两倍多,而且中国的制造业中劳动密集型企业仍然占据很大份额,未来提升的空间很大;再次,政策支持,从中央到地方政府,已为制造业转型升级制定多项支持计划。2012年7月,国务院印发《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,将新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料等七大产业列为国家重点发展的新兴产业,并把物联网、云计算单独列为重大专项工程。“中国制造2025”的出台,更将互联网和制造业的结合作为未来制造业发展的重要方向。
助推“互联网+中国制造”的三个基础分别是:软件一体化、创新生产硬件以及移动互联网。
移动互联网在中国扎根已有十五年的时间,移动互联网过去的所有的资源、资金都已经压在第三产业,所以我们称之为消费互联网。现在移动互联网来到工业、农业。按照马云的说法,互联网成为这个社会的底层基础设施,是水、电、煤和高速公路。那么,随着移动互联网对工业领域、农业领域的颠覆、侵袭,实际上整个移动互联网个人认为它进入深层次的再造,深层次的重新产生效率的一个阶段。这也就是我们中国政府提出“互联网+”的核心要义所在。
实际上在过去的15年当中,我本人不仅见证了自动化到互联网化,还洞察了万物互联所带来的技术变迁。以移动互联网为核心的工业制造业,它影响到整个中国的就业,因为在制造领域里,就业人员达8000万以上,它会影响到军事、国防,影响所有的产品生产、制造、流程、供应链,是对制造业中传统工业生产模式的彻底颠覆,称之为工业革命,是毫不为过的。
看世界工业的演进史会发现,工业革命是经济史上的“奇点”,它推动了一系列的政治、军事、经济和社会变革。工业革命在放大人类力量的过程中形成了一些重要特点,第一次工业革命以蒸汽机与大机械结合为代表,生产效率大幅提高,生产引领消费,延续时间86年;第二次工业革命以内燃机与电气结合为代表,物动人不动,生产线将产品随时送到工作台,工人站定岗位,每人完成单一任务,以“一对多”规模生产,延续时间99年;第三次工业革命以自动化与网络化结合为代表,人动物也动,灵活生产“一对一”产品,到现在已经44年,大概还会延续10到20年。
第四次工业革命以2013年德国汉诺威为起始,基于信息物理融合系统的智能制造诞生。此次新一轮全球工业革命实际上是工业和互联网融合。
美国提出了工业互联网标准,希望关注设备互联、数据分析、以及数据基础上对业务的洞察,他们对传统工业互联网互联互通,其关注点在大数据和云计算。德国提出工业40,拥有强大的机械制造技术,嵌入式以及控制设备的先进设备和能力,德国很关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。
可以看到,美国工业互联网和德国工业40,实施路径和逻辑相反,但是目标一致。美国是以GE、IBM这些公司为支持,侧重于从软件出发打通硬件;德国是以西门子、库卡、SAP这些公司为主导,希望可以从硬件打通到软件。无论从软到硬,还是从硬到软,两者的目标是一致的,就是实现智能制造,实现移动互联网和工业的融合。
德国政府所定义的德国工业40,由一个信息,一个网络,四大主题、三项集成、八项计划组成的框架结构。德国推出工业40,目的在于重新引导全球制造业潮流、引导第四次工业革命。谁主导了这场工业革命,谁可以制订标准,就可以成为这个革命的王者,可以挽救欧盟的衰落,也可以使德国重新成为世界的霸主。
工业40带来的三大红利领域
第一类,智能工厂。也分为两小类:一是传统的工厂转型成智能工厂;二是一出生就是智能工厂的。

第二类,技术解决方案公司。为制造业提供智能工厂、顶层设计、转型路径图、软硬件一体化设施的“工业40”解决方案公司,总集成商。在“工业40”解决方案里,包括软件、硬件。软件有工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实,人工智能,支持工作的自动化等。硬件有机器人(包括高端的零部件)、传感器、RFID、3D打印,机器视觉,智能物流,也是AGV,PLC,数据采集器,工业交换机等。
实际上中国有400万传统的制造业企业,在未来10年,甚至20年的时间,他们都会逐渐地分步骤地转型成“工业40”工厂。那么,这里就面临一个巨大的市场。
第三类,为中国的制造业转型成“工业40”过程当中的九大技术供应商,包括工业物联网,工业网络安全,工业大数据,云计算平台等等。
工业40的两大目标:智能制造&智能工厂
第一个目标是智能制造,第二个是智能工厂。过去智能制造商有几种说法:第一数字化制造,第二智慧制造,这些表述都不准确。工信部和中国工程院把中国版的工业40的核心目标定义为智能制造,这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言,就是智能工厂。
智能制造是工业40的核心,作为广义概念,智能制造包含五个方面,实现这五个方面的智能化之后,才可以实现大的智能制造的概念。
智能制造是一个巨系统,工业40就意味着超复杂的巨系统正在形成,车间里面的机器如同智能手机,通过更新 *** 作系统实现功能升级,通过工业APP实现各种功能,通过API不断拓展制造生态系统。
所有的机器、产品、零部件、人员、原材料、所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂,所有的产品管理、生产管理、运营管理流程,所有的研发、生产、管理、销售员工,各级供应商以及成千上万的客户,都将是这一个系统的重要组成部分,一个基于云端、管道、端到端的信息复杂的体系正在形成。在这里面,车间的机器就像智能手机一样,整个 *** 作会形成一个巨大无比的巨系统。
在智能工厂,德国人希望实现两个概念目标。第一个是机器生产机器,或者说自己生产自己。第二个就是无人工厂,或者是黑灯工厂,或百分百全智能工厂,人与智能机器并存。智能工厂是现代工厂发展的新阶段,是在数字化基础上,利用物联网技术和设备监控技术,来加强信息和服务。

智能工厂有三大特征:第一个特征是信息基础设施高度互联,包括生产设备、机器人、 *** 作人员、物料和成品;第二是制造过程数据具备实时性,生产数据具有平稳的节拍和到达流,数据的存储与处理也具有实时性;第三是可以利用存储的数据从事数据挖掘分析,有自学习功能,还可以改善不优化制造工艺过程。
智能工厂的发展趋势是从柔性化到敏捷化到智能化再到信息化。
工业40的五个特点
互联
互联工业40的核心是连接,当然今天移动互联网的整个世界核心在连接,就像百度一样,在连接人和信息,就像腾讯一样,连接人和人。工业40要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。
数据
当传感器无处不在,智能设备无处不在,智能终端无处不在,连接无处不在,必然的结果就是数据无处不在。这些数据包括产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据等等。
马云说过,阿里巴巴本质上是一家数据公司,雷军也讲过,小米本质是一家数据公司,从IT到DT,未来整个社会变成大数据的社会。
从工业30到工业40,我提出一个自己的观点,实际上从模具到数据,30的工业是以模具为核心,40的工业是以数据为基础,所有的工厂都会变成数据工厂。
集成
集成是工业40的关键词,也是中国推动两化融合的关键词,工业40将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。
通过这个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务于服务之间,能够形成一个互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。
创新
工业40的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新,将会层出不穷,从技术创新到产品创新,到模式创新,再到液态创新,最后到组织创新。
转型
对于中国的传统制造业而言,转型实际上是从传统的工厂,从20、30的工厂转型到40的工厂,整个生产形态上,从大规模生产,转向个性化定制。阿里巴巴在三年前就提出,整个制造业的生产流程,从B2B、B2C,转成C2B。他们很敏锐地看到了这样的一个方向,整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业40一个非常重要的特征。
工业40是从生产型制造转型成服务型制造。未来生产和服务的界限会更加模糊,按照德国工业40整个框架来说,未来的工厂有可能从集中式生产转成分布式生产。3D打印会快速使用,未来工厂的概念,可能是一个全新的概念,不是我们今天所看到的,有几百人、几千人和设备。未来的工厂可能在客户的客厅,通过3D打印来完成,有可能每一个客户的客厅都是一个生产的车间。
举一个例子,过去生产一台电饭煲,可能在中国的广东生产,然后运到非洲送给客户。但是在未来,工业40时代,这个广东的电饭煲公司只需要电脑设计图纸,传到非洲客户的电脑,客户就可以通过客厅的3D打印机把这台电饭煲打印出来,就意味着客厅已经成为生产车间,所以未来工厂的概念是需要刷新我们的想象的。
工业40是从过去要素驱动向未来的创新驱动。过去是基于人口红利,是基于整个生产的大规模化、定制化,基于汇率低估,破坏环境所导致的要素驱动。未来工业40时代,整个生产制造业向40工厂转型、向创新驱动,科技的含量会变的越来越多,工厂人数在急剧减少,过去蓝领工人会转向黑领工人,是由电脑 *** 作人员在 *** 作整个机器,车间里面会大量使用低成本自动化装备,启用工业机器人,生产过程当中机器可以实现德国40所定义的自己生产自己,机器生产机器。
中国制造2025
由中国政府在2015年初提出,将信息技术与制造技术深度融合的数字化、智能化制造作为今后发展主线,以未来十年为发展周期,目标是驱动制造业转型升级,推动中国由制造业大国向制造业强国转型。
从本质上看,工业互联网是数据流、硬件、软件和智能的交互,由智能设备和网络收集的数据存储之后,利用大数据分析工具进行数据分析和可视化,由此产生智能信息供决策者进行实时判断处理。从工作流程上来看,工业互联网通过三个步骤实现其效能:工业数据的获取、工业数据的分析、调度执行,分别对应于物联网、云计算和大数据、专网通信,这是工业互联网的关键元素。
在我国当前阶段,工业互联网具体表现为将互联网作为当前信息化的核心,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,推动两化融合深度发展。我们认为,工业互联网是2015年政府工作报告中提出的互联网+行动计划的关键部分,即互联网+工业。而中国制造2025也为后续产业升级指明了方向。在人类的发展史上,经历了两次技术的飞跃,分别是工业革命、计算机与互联网革命,我们认为,第三次技术的飞跃将是工业互联网革命。
工业革命:18世纪蒸汽机的发明,开创了以机器代替手工劳动的工业革命时代。工业革命在推进的过程中,分别出现了蒸汽机、内燃机,然后是电报电话和电力。
计算机与互联网革命:1947年,第一款点接触晶体管在贝尔实验室研制成功,标志着计算机与互联网革命的到来。1986年,思科推出第一款多协议路由器产品,市场需求强烈,有力的推动万维网的发展。1981年8月只有不到300台电脑可以连接到互联网,而今天连接互联网的设备则以数十亿计,信息传输的速度和数量大幅增长。然而,目前互联网在工业领域的渗透率还比较低。
工业互联网革命:经过工业革命的发展,大型机器在工业生产中得到了广泛的应用,促进了社会进步和经济大发展。但是机器的性能还没有完全发挥,系统性的效率低下问题比较严重。于是,在过去的十年中,部分企业开始逐步将互联网技术应用到工业生产,发展开放的工业计算机和通信系统。工业互联网将有助于工业系统各层面更好的运转,通过优化检查、维护和修理过程,资产的可靠性和运行的效率得以提高。

工业40蓄势待发,工业制造领域的大变局意味着中国有机会将过去几十年来积累的制造经验转化成创造的基础,复杂的制造业场景给了企业更多创新的机会。

在此之中,软件工程师扮演着什么样的角色?什么是工业物联网的基础设施?

“物联市场 线上对谈”是由边无际发起的立足物联网行业的访谈栏目,第一期邀请到零碳数科CEO闫保磊,与边无际CEO陈永立、边无际COO郑凯文一起畅聊工业物联网的行业现状与软件平台的解决方案。

郭琦:请闫总介绍一下零碳数科。

闫保磊:零碳数科是一家工业互联网平台企业。从名称上讲,数科和零碳揭示了我们的特色,数科寓意数智化,零碳寓意碳中和,我们认为二者相得益彰。因此,我们研发的产品和技术致力于实现产业链供应链的数智化和低碳化转型,目前主要切入四个领域,分别是能源管理、碳管理、供应链管理以及智能制造。我们的愿景是打造“立足中国·服务世界”的跨行业跨领域的工业互联网平台,打造“SaaS+PaaS”协同研发、“产品+服务”双轮驱动的特色模式,深耕能源、化工、钢铁、机械、农产、橡胶、玻璃、建筑、园区等行业和场景。我们已在北京、天津、厦门和烟台设立子公司,客户分布于中国、美国、德国、韩国、新加坡等20多个国家和地区,包括多家世界“500强”企业。总之,我们还是家比较年轻的公司,取得了一些成绩,对工业互联网对发展有一些感受。

郭琦:工业物联网领域有什么独有的特点?

闫保磊:第一,工业互联网被国家定义为“新基建”之一,可见它的定位意义深远,对中国制造的转型升级是基础性的和关键性的,是未来的国之利器。既然工业互联网主要是服务工业的,那么可以说“工业为本,数科为器”,这里的“数科”是指以物联网、大数据为代表的数字科技,它作为一种新型工具为工业赋能,这才是工业互联网的底层逻辑。

第二,工业互联网是新兴技术,主要面向的是工业应用场景。当然,它还不完善。一是中国工业的特征是参差不齐,既有比肩工业40的先进制造业,也有停留在工业20甚至10的原始状态。这种工业发展的不平衡性决定了我国的工业互联网建设必然是艰难而漫长的。

第三,我们的愿景是打造工业数智化转型的底层 *** 作系统,也就是工业互联网平台。首先以提升我们自己开发解决方案效率为目的,未来也可以开放给软件开发企业甚至是客户,支持他们更便捷高效地开发工业场景的解决方案。但是,就目前而言,我们认为工业企业更迫切的需求是产品或者说解决方案,而不是平台。因此,我认为中国的工业互联网的建设应该是“先产品,后平台”,丰富的产品的共性部分逐渐沉淀下来,像沙漏一样堆积成跨行业跨领域的通用平台。

郭琦:边无际也是致力于要做物联网的底层系统,请边无际CEO陈永立来聊一聊,我们可以提供什么样的技术解决方案?

陈永立:边无际主要的产品是一套类似于IoT界的安卓的一套系统,我们认为安卓在移动时代它的核心是一个开发框架。因为有了安卓或者iOS这样的系统,可以让整个移动端的生态的开发门槛变得非常低,生态也可以爆发。在这个万物互联时代,我们认为以后包括工业互联网、工业物联网等,这一切的背后核心的解决方案的开发者都是程序员。我们需要给这些程序员一套好用的工具,也就是我们边无际所致力于打造的底层的基础设施。

郭琦:基础设施这两年是特别热门的一个词,由于我国发展到了一定的阶段,想要把基础设施的建设的会亮提上来,超过以前的纯粹代工的一个产业状态。想请闫总谈一下,在基础设施建设上我们遇到的难点主要是什么?

闫保磊:提到工业互联网平台,国内很多企业都在做这个领域的工作。既然是基础设施,其实它是一个从零到一的建构过程,大家的侧重点是不一样的。工业互联网分很多层次,不同企业定位的主要发力点是不一样的,我们更重要的关注点是在PaaS或SaaS层的开发工作。底层的一些基础设施是需要合作伙伴共同去构建的一个体系,由不同公司的基因和团队的核心竞争力决定。对于我们自己公司来讲,大量的客户都是直接面向工厂或工业园区的终端客户。做面向客户的整体方案过程中,我们是没有问题的,但是更底层的一些技术框架,怎样提升开发解决方案的效率,是需要边无际这样的团队或者企业来提供。在底层的构建上,尤其涉及到 *** 作系统的一些模块,是我们类似的企业共同需要的能力补充。还有一点,我多次强调的“工业为本”,工业机理是一个非常基础性的东西,缺乏对工业机理的深刻理解很难构建出满足工业需要的平台,这是很多人常常忽略的一点,甚至可以说是一个主要难点。只有将工业机理和数字科技深度融合起来,才可能打造出好的基础设施。

郭琦: PaaS业务和SaaS业务比较难做,原因是需要整合的领域、技术是比较多的。想请闫总谈谈我们在推进过程中需要哪些合作伙伴?

闫保磊:中国的工业门类齐全,行业众多,跨行业复制能力是一个稀缺能力。你在这个行业干得好,未必在其他行业也能干好。谁能解决跨行业复制问题,谁就是未来真正的王者。这与我们所使用的消费互联网显然是不同的。因此,有的企业就会专注做一个行业。作为平台型企业,就需要和不同行业的解决方案提供商合作。

工业的数智化转型是一个系统工程,绝非提供一个app就能解决的。比如会有大量的工业现场的工程问题,像安装传感器、调试通信等。这些专业型的工作同样需要合作伙伴一起参与。除此之外,还有云服务、数据分析以及基于数据分析的咨询等等。这些工作既可以一家公司都做了,也可以和其他企业合作。

还有一点我认为全世界还没有一个特别好的平台出现,类似于安卓、iOS或者Windows系统,工业界还没有公认的特别好的,这是一个重要的现状。构建底层都 *** 作系统是一个漫长的过程,当然也很困难,需要有一批这个领域的企业加强合作共建。

郭琦:工业物联网是两种体系的匹配,工业指向了客户需求到底在哪,工具是技术的解决方案,只有联合起来才能共同推动生态的建立。想请问一下陈永立,我们是一个技术导向开始发起创业的公司,你是怎么判断工业物联网的时代从此开始有了我们的机会呢?

陈永立:这个话题可能更偏技术一点。我们观察到由于容器以及云原生的技术日渐成熟,有机会做一个能够把非常碎片化、非常零散的物联网底层,用软件的方式统一化一套底层的技术。

我们这个团队有微软、亚马逊等的做云计算的基因,在这方面有一些比较深刻的理解,做出了一套底层的开发框架。如果我们只有一套开发框架,比如iOS、安卓、包括Windows,其实没有给客户带来直接的价值。Windows一开始之所以有价值,是因为它上面有Office,iOS和安卓之所以有价值,可能因为有微信、今日头条等真正的应用,所以是平台中还有平台的机会,我感觉是一个非常大的浪潮,而且是可能持续几十年的事。

郭琦:任何技术只有真正到了能用、能有人的感受、能够 *** 控,才可能产生价值和意义。想请问闫总,您是怎么判断工业物联网真的到来了,我们现在要走出去第一步的话,那个最痛的痛点在哪?

闫保磊:判断浪潮的到来,一是行业研究报告或者知名企业的战略转型计划。二是靠团队的集体智慧和判断。我和我的团队成员很多在工业领域工作十年以上,近距离观察和亲身参与了工业数字化项目的策划和落地。总之,我们主要是基于工业发展规律和多年经验作出判断,并制定公司发展战略。

从全球的趋势来讲,大家都处于差不多的阶段,就是从自动化向数字化和智能化方向转型,我们经常到工厂现场,有切身体会。2019年我们做了产品开发和验证,并在全球20多个国家做了落地案例,基本上判断工业40的浪潮确实不仅是某一个国家的事情,应该是全球同步要做的事,尤其是以中国、美国、日本、欧盟等工业基础比较好的国家和地区。

我们现在要走出第一步最痛的点应该是利用好技术为工业解决实际问题,而不是一些空泛的概念。工业企业是理性的,不能带来实际价值的东西是不可持续的。

郭琦:凯文很长一段时间在麦肯锡工作,对工业物联网领域有很深的观察,凯文是怎么判断现在这个行业是什么阶段,发展的怎么样?

郑凯文:从全球范围来看,我们可以坚信40一定会发生,而且是下一波能够引领不只是制造业,我觉得是全球多个行业、多个产业变革的一个核心。根据过往有限的咨询项目经验来看,国内总体的数字化或自动化的程度还是有些参差不齐的,而且越往前走越接近40这个目标的企业就更少,我觉得是时间的问题。

因为本质上过往的10年或15年,我们还是一个劳动密集型的生产型的国家。随着人工成本的增加,对于精密制造、科技型产业制造的需求不断扩大,所以自动化、数字化可能是唯一的途径。可能头部的一些企业在这方面已经做了一些投资,包括一些尝试,腰部或者尾部的企业,现在更多的可能还是跟随的状态。如果让我来说一个形状的话,我觉得还是一个三角形,很不幸是个正三角形。如果有一天我们能变成一个倒三角,大部分头部企业都已经做到数字化的时候,这可能是我们真正把这个产业做到比较先进、比较辉煌的时候。

郭琦:工业物联网刚刚起步,甚至在全球范围内都是刚刚起步,包括我们国家这次真正地和全球化并行同步起来,然后能达到从小部分人的尝试,变成更大部分人的头部企业都实现的自动化的程度。永立是从美国微软回来,之前面对的技术、产品、生态都是全球化程度最高的。你观察到的在全球范围内工业物联网领域,技术是如何协同起来的,它的先进技术到底是什么?

陈永立:我在微软的时候经历过一次特别大的战略转型,从“mobile first, cloud first”(移动为先,云为先),转变为“intelligent cloud and intelligent edge”(智能云和智能边缘),去掉了“移动”增加了“边缘”。“边缘”代表的是“边缘计算”(edge computing),我认为它的底层核心就是物联网,物联网价值最高的场景就是工业物联网,微软这种巨头公司也已经把整个战略重心向这边倾斜,与之而来的是有一套跟边缘计算有关的技术。

实际上,在云上面的技术很多时候并不适合在现场使用。举个简单的例子,我们需要有低延迟支持工业现场做实时决策。如果我们用云,数据要先传到云上,经过计算再回到本地,可能是几百毫秒的延迟。但如果我们在工业现场立刻用边缘计算进行处理,可能会降低到几毫秒,对于网络延迟方面的一个指标上就有百倍的提升。有很多的底层的基础设施以后,上层的应用就有了可能性。比如我们在一个工厂里有一个本地的小型数据中心,可以支持工业40的所有实施决策,无人工厂运行的所有计算是在本地进行,本地处理保护了数据的安全性,解决了客户的顾虑,尤其是工业客户要求在本地部署的情况很多。

郭琦:边缘计算是现在越来越热门的部署技术方案,请永立深入讲解一下,面对开发者用他们理解的语言解释,边无际怎样实现边缘计算的功能?

陈永立:边无际的核心产品是Shifu,是把物联网的设备封装成微服务,并把它的核心能力以API的形式开放出来。在做开发的时候不需要对接零散的生态,已经做好了一套数据底座,需要什么设备的能力可以直接调用。

郭琦:基于边无际的解决方案,联合零碳数科的能力,我们想做的PaaS平台、SaaS平台是想让软件工程师们改变制造业,提高制造业的智能工厂的效率。零碳数科探索得更加深入,闫总可以举例讲一下在发展用户的过程中,用户真实遇到的情况是什么,可能遇到哪些场景,哪些场景有特别的困难需要我们攻克?

闫保磊:工业互联网的应用参差不齐,确实是中国工业的现状。个人觉得目前我们的几个产品或者说解决方案,对应着工业互联网可以率先应用的场景。能源和碳的管理是我们特别重要的一个产品模块,目的是怎样更好地用数字技术帮助企业节能减排。工厂的节能技改、节能减排其实已经做了很多年,但现在大家会觉得再推进下去难度非常大。我们认为主要原因是,比较容易做的事情凭借老师傅、老工人的经验,基本上已经解决,如果缺乏数据支撑再去做深度挖掘,是很难做到的。

在工业场景中的数据,可能没有,或者数据的维度、颗粒度和质量都非常差,不足以支撑做深度分析,那么工业互联网技术就可以发挥作用。就像病人去医院首先要做全面体检,拿到各种参数,在工厂场景当中,我们要获取数据需要与设备去对接。工业场景的设备种类成千上万,只靠一个个接入可以获取数据,但是从底层来讲,我们希望市场上有一种能力把连接设备的效率提高,成为一个标准化模块,我觉得这是一个难点。

能源和碳管理可以扩展来看,像设备运维、生产制造、仓储物流等,我们对接的传感器或边缘侧的设备种类繁多,并且工业领域的协议也是比较复杂的,降低了解决方案的开发速度,这个事情值得我们认真研究。希望边无际能够做得更完善,对于我们这样的企业来讲,也会有很大的助力。

郭琦:如果工业互联网继续向前进,技术上得到了一些解决和积累之后,工业物联网会呈现出什么样的场景,我们想追求的是实现什么样的功能,实现什么样的工业物联网?

郑凯文:我们现在谈的工业物联网向前发展的本质是绩效,就是提高效率。提升效率的障碍主要是数据跟数据之间的壁垒没有被打通。举个简单例子,一家公司从产品定义到后期的采购、供应链、生产、销售、维保等整个周期内,最基本的一点数据能够让各个部门打通。现在很多公司没有这个基础,并不是企业老板不想做,而是市场的确有很多阻碍。

设备在设计的时候,它的自动化水平或者是数字化能力是不一致的,没有很规范的行业标准,可能从不同的供应商拿到解决方案拼凑出一套数据,中间会有漏包、无法及时沟通等情况。现在第一是数据的利用率不高,第二是拿到数据之后,怎么样分析数据提升现有效率,很多企业能在一部分的环节当中做到,但我觉得整个产业链全盘优化的话,计算量很大,而且对企业内部数据分析的能力要求很高。我们传统制造业以前是不太注重这部分的,更多是靠经验,靠商业模式去完善所谓的效率。我觉得向前发展的话,数字化的基础可能会是提高效率的一个最核心的起点。

郭琦:从数据收集工作到处理工作没做好的话,通过数据去指导生产,指导项目的效率肯定是会出现问题的。事实上,互联网是在近两年才重新注重大数据和人工智能的结合,用数据去指导生产生活,可能下一步真正进入到生产制造的领域当中。我们是有客户的,客户的需求往往也比较明确,在一些方面我们可以提供支撑。在闫总的设想中,零碳数科的商业模式是什么,未来会发展成什么样子?

闫保磊:一个公司的未来取决于团队的基因,基因决定了核心竞争力。我们团队的核心成员在工业场景的解决方案和经验方面是丰富的,对工业机理的理解是深刻的。同时,数字科技领域有来自微软等知名企业的专家。这种团队配置也呼应了“工业为本,数科为器”的判断。目前我们做的工作主要围绕工业客户,未来希望开发出更多数智化解决方案。

现在我们有几十个细分的解决方案,相比于未来市场上可能有百万级别的解决方案显得还很少。我们希望能够开发出擅长领域的解决方案,打造出一个应用商店,让我们的客户能够在里面挑选适合的产品和解决方案,可以满足工业企业不同行业、不同场景、不同阶段的需求。现在的工作是从客户比较急迫的、能够带来现实价值的场景切入,主要围绕能源和碳,以及供应链、智能制造、设备运维。我们不会进入营销、销售等领域,这些基本上用不到物联网。

怎样支撑未来百万级的场景解决方案的开发,怎样连接五花八门的设备获取高质量的数据,是全球通用的一个难题,对中国参差不齐的工业来说更是巨大挑战。如果没有这样技术的支撑,开发解决方案的效率会非常低。我们决心不断丰富产品矩阵,能够让客户找到适配需求的解决方案,这是我们商业模式的远景,也是我们正在做的工作。

郭琦:目前在做基础设施,未来可以模块化处理,让客户能通过拖拉拽的形式实现生产场景的解决方案的获得。请永立讲一下我们的商业模式是什么,现在对商业模式的思考是什么?

陈永立:我们未来想作为一个比较通用的物联网底层的开发工具或框架,给物联网的开发进行赋能。传统的Web开发或 移动开发 已经有很多可行的商业模式,比如美国的GitLab是给传统的开发者做一站式的解决方案,以SaaS加PaaS的形式进行收费。开发者工具的公司都很流行用一种增长模式PLG(Product Led Growth),先让大家免费使用社区版或基础版高效地获取产品的价值,同时可以提升日常工作的效率。如果有安全或稳定性等额外需求,会有企业版的增值服务。最终想做成什么样子,如果是以C端大家可以感知到的可能是类似于Windows、iOS或安卓,更确切一些可能更像AWS或阿里云,大家可以用已有的云服务、基础设施直接进行开发。

郭琦:如果给中国的工业物联网一个期待的话,你们希望它会是什么样子的?

闫保磊:我对这个行业和技术充满期待。首先,工业互联网作为新基建之一是中国制造业能够做大做强的核心竞争力的来源。其次,中国的工业互联网必须符合国情。中国的工业基础跟全球其他国家,尤其是西方国家的制造业有比较大的差异。怎样更好地服务国内的工业客户是首个应当回答的问题。希望中国的工业互联网企业在吸收全球的经验、理念的前提下,联系中国工业实际,打造有中国特色的工业互联网平台。

再次,希望中国的技术能够走向其他国家。2019年,我们做了大量的海外项目。我认为中国的技术走向全球的可能性是存在的,中国的技术在国外的市场空间是非常大的。我希望工业互联网技术在中国发展壮大之后,能够走向其他国家。

最后,工业互联网不是一个技术,而是一个复杂的系统,它涉及的技术非常多。我们在应用这个技术的过程中,融合了工业技术、人工智能、数字孪生等其他数字技术,包括机器人、无人机技术也已被融合在解决方案当中。仅靠几家企业是不行的。我希望相关企业更好地协同,加强互动和交流,共同构建工业互联网生态。

郭琦:大家都希望新基建成为强基建,让生态真正做起来,让中国的人才聚拢起来为工业物联网的这一次迈进做贡献。做企业要呼应国家战略让国内市场和国际市场双市场双循环,既服务于国内,发展大客户,也服务于国际,不卑不亢地走向全球市场。请陈永立来讲一下期待是什么?

陈永立:我的期待就是中国制造变成中国创造。

就像零碳数科已经在做的一样,已经在把中国创造出来的技术输出服务给国外企业,甚至一些发达国家的企业。我们做为中国人,尤其是技术驱动的公司,一定要树立好自己的自信心,我们绝对不会做的比别人差。我回国创业的一个很大的原因是制造业的基本盘是在中国,场景也是最多的,我们用最多最杂、甚至最复杂的场景,理论上可以打磨出最好的产品,然后出口给全世界。

我觉得中国的以制造业为基本盘的所有技术方案都有这个机会,可能在下一次的工业浪潮中,在中国会出现自己的类似于西门子,或者工业版的微软、亚马逊、谷歌等这样的公司。

1.物联网的政策和法规。
物联网不是一个小产品,也不是只是一个小企业可以做出来,做起来,它不仅需要技术,它更是牵涉到各个行业,各个产业,需要多种力量的整合。这就需要国家的产业政策和立法上要走在前面,要制定出适合这个行业发展的政策和法规,保证行业的正常发展。
2.技术标准的统一与协调。
物联网发展过程中,传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现,可能会采用不同的技术方案。如果各行其是,那结果是灾难的,大量的小而破的专用网,相互无法连通,不能进行联网,不能形成规模经济,不能形成整合的商业模式,也不能降低研发成本。因此,尽快统一技术标准,形成一个管理机制,这是物联网马上就要面对问题,开始时,这个问题解决得好,以后就很容易,开始解决不好,积重难返,那么以后问题就很难解决。
3.管理平台的形成。
物联网的价值在什么地方?在于网,而不在于物。传感是容易的,但是感知的信息,如果没有一个庞大的网络体系,不能进行管理和整合,那这个网络就没有意义。因此,建立一个全国性的,庞大的,综合的业务管理平台,把各种传感信息进行收集,进行分门别类的管理,进行有指向性的传输,这就是一个大问题。一个小企业甚至都可以开发出传感技术,开发出传感应用。但是一个小企业没有办法建立起一个全国性高效率的网络。没有这个平台,各自为政的结果一定是效率低,成本高,很难发展起来,也很难起到效果。
4.安全体系的建立与形成。
物联网目前的传感技术主要是RFID,植入这个芯片的产品,是有可能被任何人进行感知的,它对于产品的主人而言,有这样的一个体系,可以方便的进行管理。但是,它也存在着一个巨大的问题,其他人也能进行感知,比如产品的竞争对手,那么如何做到在感知、传输、应用过程中,这些有价值的信息可以为我所用,却不被别人所用,尤其不被竞争对手所用。这就需要在安全上下功夫,形成一套强大的安全体系。现在应该说,会有哪些安全问题出现,如何应对这些安全问题,怎么进行屏蔽都是一些非常复杂的问题,甚至是不清晰的。但是这些问题一定值得注意,尤其是这个管理平台的提供者。安全问题解决不好,有一天可能有价值的物联网会成为给竞争对手提供信息方便的平台,那么它的价值就会大大的打折扣,也不会有企业愿意和敢于去使用。
5.应用的开发。
物联网的价值不是一个可传感的网络,而是必须各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用,也会有各自不同的要求,这些必须根据行业的特点,进行深入的研究和有价值的开发。这些应用开发不能依靠运营商,也不能仅仅依靠所谓物联网企业,因为运营商和技术企业都无法理解行业的要求和这个行业具体的特点。很大程度上,这是非常难的一步,也是需要时间来等待。需要一个物联网的体系基本形成,需要一些应用形成示范,更多的传统行业感受到物联网的价值,这样才能有更多企业看清楚物联网的意义,看清楚物联网有可能带来的商业价值,也会把自己的应用与业务与物联网结合起来。
6 商业模式。
物联网商用模式有待完善,要发展成熟的商业模式,必须打破行业壁垒、充分完善政策环境,并进行共赢模式的探索,要改变改造成本高的现状。

一、将真实的加工制造连接到工业40
如果使用了工业40技术,一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化,同时将产量提高10%,库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。
工业40是一场工业的革命,目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。这些科技提高了灵活度和速度,能够使产品更具有个性化,生产更高效且规模可扩展,以及在生产控制方面具有更高的可变性。机器与机器之间的通讯和先进的机器智能化,提高了工艺的自动化水平,并带来了更多的自我监控以及实时数据。开放的基于Web的平台会增加制造企业的竞争力。
1分布式智能
这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中,加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴,而不是从一个中央处理单元(CPU)来处理所有的动作。
拥有机器层面的过程数据并决定用它做什么,反映出了人们相信一台机器可以经过装备使用过程数据做一些事情并且独自改善工艺流程,诸如实现调整产量、更加有效率的利用能源等目标,而不是依赖“云”来处理所有这些任务。
联网的机器可以与更高的生产线级别、工厂级别以及企业级别的网络进行通讯,从而能够实现对特定事件或特定产品的实时调节。集成了传动的伺服马达和无机柜传动系统将传动组件和运动逻辑顺序放到了单独的轴向上。
  2快速连接
那些允许数据在整个企业架构中自由流动的系统,往往需要持续的投资和改进。一家工业40工厂车间所产生的大数据和信息流,可能会让公司的网络不堪重负。我们该如何改进自动化系统中的硬件和软件的功能,使这种设计流程更简单、花费更少的时间以及更加开放?通讯路径随着其创建和实施而变得更加流畅。在决定应该使用现场总线的什么功能时,应该看一下生产平台是否支持例如OPC
UA(来自于OPC基金会)这样的标准。消除不同供应商系统的障碍,而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。
3开放标准和系统
重点是要思考系统到底“开放”到什么程度,是否支持新兴的通讯协议和软件标准,以及开放的独立组件如何让工业40成为现实。
开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成,并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。开放的控制和工程软件也沿着这个方向将自动化和IT软件程序之间的间隙弥合。一个开放的控制器核心能够使用常用的高级IT语言(例如Java和C++)来创建自动化应用程序。
一台机器的 *** 作应该支持与智能手机或平板电脑进行简单的连接。软件可以借助控制器与3D模型软件的连接来加快自动化系统的设计和调试。一个运动控制器可以与模型之间发送指令以及接收反馈,使得机器的功能性在机械设计阶段通过运动控制就得到优化。这也让机器测试和编程可以在调试之前进行。在部件订货、组装机器之前,虚拟机器可以用来进行测试并完善设计。
4实时数据整合
在工业40的工厂里,可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据,支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更,以实现产品满足特定客户需求的愿景。
5自适应性
现实世界中的主动性可以让生产更加连贯并以需求为导向。科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。
在一个制造液压阀的工厂里,一套新的自适应组装生产线在每一件被加工件上都使用射频识别芯片。生产线上的9个智能站会识别出最终产品是如何被装配的,以及哪些工具设置和 *** 作步骤是必须的。每个相关加工件都带有蓝牙标签,会自动将信息传送给装配站。装配步骤信息会根据不同的产品以及相关加工件的技术水平不同而显示出来。该生产线可以生产一批相同尺寸的液压阀,也可以不需要人工干预就能生产25种不同产品型号。不再需要设定时间或者多余的库存。这使得生产线的产量增加了10%,库存减少了30%。
二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行
工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备(从传感器到大规模控制系统)、数据和分析之间提供更好的连接性,Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon
Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据,分析有助于做出更明智的决策。
物联网主要包括4个基本元素:实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析。设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接,以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息,其结果是让人们做出精明的决策。
在IIoT的实际应用中,
企业通过将设备或资产连接到云或者本地信息技术(IT)设施上来进行数据的采集和传送。然后对采集到的数据进行分析,可以发现设备或资产更多的潜在信息,防患于未然。
例如
,监控机械组件运行温度的传感器可以追踪任何异常状况或者偏离底线的情况。这使公司可以主动地处理不希望发生的行为,从而在可能造成有害危险的系统故障加剧之前进行预测性维护,否则这些系统故障可能会导致工厂停机以及生产收益损失。这种类型的信息有助于企业新产品的设计、系统性能效率的提高以及实现利润的最大化。
工业40让加工制造更灵活
在一个生产制造流程,甚至是整个供应链中,通过连接性推动更多的新发现和系统优化,这是工业40的核心概念之一,这种科技进步也被称为第四次工业革命。
工业40工作组成员、德国国家科学与工程院Acatech,将18世纪蒸汽机的发明和广泛使用定义为第一次工业革命。第二次革命是20世纪早期在装配线上使用传送带。第三次革命是在20世纪中叶开发出来的微电子学、PC和可编程逻辑控制器(PLC)。第四次革命是将PC和机器连接到互联网,并启用信息物理系统(CPS)。
工业40要求传统的生产制造工业实现计算机化。使用物联网和信息物理系统的概念会帮助实现“智能工厂”的目标,使生产制造具有前所未有的灵活性和非常高的精益生产效率。在生产制造中,一个显着的特点是重点关注的领域从产品本身扩展到了生产这些产品的工艺上。
制造商需要灵活的生产线来适应快速变化的客户需求。灵活的机器运行能够生产很多类型的产品,通过调整批量大小来获得更高的生产利润,这使得同一个生产线可以运行更复杂的混合产品以适应客户不断变化的需求。


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