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Service 精益生产

关于制造业新思维和工业互联网机理的一点思考(下)

日期: 2018-05-11
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二、工业互联网的三大属性

工业互联网是互联网向传统工业生产领域延伸、集成、融合的产物。它与移动互联网、物联网相似,是一种基于业务和应用的概念,而非一种原生学科和技术门类。如果说移动互联网是移动化的互联网,物联网是泛在化的互联网,那么工业互联网就可以理解为专业化的互联网,这种专业化体现在对生产的聚焦,而这种聚焦又衍生出工业互联网的生产属性、跨域属性和服务属性,体现了智能化、弹性化和服务化的工业新思维。


(一)生产属性是工业互联网的第一属性

或者说,生产属性是工业互联网的本质属性。工业互联网是一种生产性互联网,它发起于工业企业,应用于工业活动,聚焦于实体产业。工业互联网首先要解决生产问题而不是消费问题,首先要满足工业企业需要而不是普通大众需要。它的直接目标是为了实现对生产效率更有力的提升,对生产资源更优化的配置,对生产者、管理者体力和脑力更大的解放,因此工业互联网讲求安全优先、效益优先、实用优先。


安全优先容易理解,这是工业互联网深度应用中许多企业都会考虑的问题。效益优先,是指比起消费互联网更关注用户体验,工业互联网领域更关注投入能否真正带来看得见的回报。实用优先,即工业互联领域本质上不追求高新技术的华丽堆砌,如果一款老技术能够比较稳定的解决问题,即使有一定可容忍的瑕疵,工业企业基于成本、风险等因素考虑也不会(或是立即)做大的改变,因此改造往往比新建难度更大。


工业互联网的生产属性还决定了它不可能像消费互联网一样出现适用于所有应用场景的完全通用的、普适的技术标准。生产属性决定了它与生产场景强相关,不同行业、不同场景差异极大,组网方式、技术要求、安全等级等也差别明显,相比之下因特网是场景弱相关的,人们对因特网的使用需要是趋同的。而场景强相关又决定了专业化、细分化程度高,每一个细分领域都有全球各大工业巨头、广大隐形冠军、海量工业企业的长期业务布局、产品选择。因此出现全领域通行的大一统技术标准几乎不可能。举例来说,尽管随着OPC-UA等语义级标准的推广,使得系统间的互联互通互操作成为现实,但系统内的私有协议仍将大量存在。这就好像任意两个不同语言的国家之间都可以交流,但并不意味着全世界每一个人都使用同样的语言。因此,工业互联网在发展之初就应当强调专业化、分类化、分级化,形成场景化分类建模,然后在实施中一个场景一个场景的去适配,不能寄希望于一套方案全局适用。


工业企业是工业互联网的需求方,是落地的关键。只有从工业互联网的本质属性出发,因势利导,才能唤起广大工业企业的积极性,自觉自愿的投身到工业互联网的发展中来。


(二)跨域属性是工业互联网的核心属性

跨域属性包涵三层含义,符合这样特征的网络或应用就可称得上是工业互联网。当然即使是符合也有程度深浅之分,构建完全具备跨域属性的工业互联网还需要很长的路要走。


一是跨系统域。工业互联网包涵工业信息系统(IT)与工业控制系统(OT),并将二者打通。这是工业互联网超越现场总线、工业以太网等工业控制网络局限性的关键所在,也是工业互联网有别于互联网的标志之一,它是实现智能制造、大规模个性化定制、远程设备健康管理等工业互联新模式新应用的前提。也正是因如此,使得原本“绝缘”的工业控制系统、工业生产设备、工业生产环境纳入到相对开放的网络空间中,安全、功能、性能等方面有了更加严格的要求。


二是跨空间域。工业互联网在数字虚拟空间与物理现实空间之间搭建了桥梁。工业互联网的核心支撑技术是信息物理系统(CPS),通过深度集成先进传感、物联网、大数据、人工智能、虚拟现实等信息技术,实现实体物理世界和虚拟网络空间的映射、协同与融合,CPS也许可以称得上与人工智能、量子计算能够并驾齐驱的未来开创性、颠覆性信息技术。也正因如此,美德等国都高度重视CPS的基础研究,将其视为未来制造业形态的核心支撑技术。


三是跨地理域。无论基础设施还是业务应用,工业互联网都可以是局域的,广域的,或是全球的。与因特网可视为一张统一、任意两台终端都可以互相访问的全球性广域网不同,工业互联网仅仅是称谓上的统一,实际上既非一张网,也不一定是全球网,更不能也不允许任意两点都可以互联互通。因此,工厂内部利用工业以太网传输数据属于工业互联网,企业之间利用工业互联网平台进行协同生产属于工业互联网,移动中的装置设备如飞机发动机或卡车轮胎利用传感器采集数据并通过4G或者卫星网络传输,同样属于工业互联网。


(三)服务属性是工业互联网的业务属性

或者说,服务属性是工业互联网的功能属性。前文提到服务是未来制造业的产业特征和思维模式,而践行服务思维的重要手段和途径就是工业互联网。工业互联网体现了互联网与工业自动控制的结合,服务属性既是对互联网的继承也,也是对自动化的升级。尽管控制是工业互联网的重要功能,但它并不等于与单纯的控制网络。传统的串口通信、现场总线、工业以太网,都不面向服务。而工业互联网恰恰非常强调服务化,工业互联网平台、工业互联网网络、工业互联网应用,从架构到实现再到部署,处处突出业务的服务化、产品的服务化、资源配置的服务化。


在生产属性中提到,工业企业用户比起大众消费用户而言,更注重效益而非体验,但并不否定一个事实,就是工业互联网的深度应用,使得用户体验越来越收到重视,企业用户可以越来越不需要关注已经封装起来的技术实现细节,享受“傻瓜式”操作、一站式服务、智能推送等等,当然,这种体验也是出于效益的需要。


可以说,工业互联网的发展,将推动生产型服务延伸到生产即服务(Productionas a Service),推动企业的核心竞争力由产品质量功能转向客户价值创造。


三、工业互联网体系下几个值得思考的问题

关于工业互联网的总体架构、网络体系、平台体系、安全体系、政策推动等都已开展了持续大量的研究。作为一名相关研究人员,我认为还有有几个问题值得思考。


(一)工业互联网的自身产业边界界定

由于工业互联网本身的跨界融合特性,加上相关各方不同的思维立场,精准界定工业互联网的边界几乎是不可能的,但仍然应当探索一个大致的描述,什么属于工业互联网,什么不属于工业互联网应当尽可能明确。这不仅是量化统计的前提,更是细化发展路径、避免重复建设、规范行业发展的要求。当然,这将是极富挑战性的工作,不仅仅是实施上,而且是对现有行业体系划分的挑战。


(二)不同行业不同场景下的安全分级

安全作为工业互联网的保障,是实施主体重点考虑、甚至某些情况下首要考虑的内容。前文说过,工业互联网是场景强相关的,应当强调专业化、分类化、分级化。而对于分类分级,我认为安全分类分级应当优先,因为对安全的考量决定着工业互联网网络的连接方式、连接程度和应用范围。不同场景、不同行业,安全风险并不相同,安全能力要求并不一致,甚至对安全本身内容的理解、考量因素的优先级也都存在差异。比如服装生产线的自动吊挂系统可以完全基于民用互联网实现,但化工生产线使用民用互联网显然会带来巨大风险。目前对安全的种类划分已经比较明确,根据工业互联网产业联盟发布的《中国工业互联网安全态势报告(2016)》,总体上包括应用安全、数据安全、控制安全、网络安全、设备安全。在此基础上,对重点行业、重点领域进行深入分析,给出N层的安全等级划分,也许可以更有力的指导产业实践。


(三)推动我国工业转型升级的切入点

工业互联网为我国工业破解长期发展难题、实现换道超车提供了难得机遇,应当从哪些方面切入,将机遇转化为现实,我认为有四方面值得考虑。


一是精益管理。我国工业企业长期存在一个弊病,就是重有形的软硬件购置,轻无形的管理改造。精益管理作为工业强国普遍接纳并采用的先进模式,其思想并未在信息时代过时,相反,互联网为精益制造的实现有了更好的实现途径。精益是大规模个性化定制、实现智能制造、网络协同制造等生产模式真正能够高效运转的前提,离开精益管理,这些模式仍然有可能沦为软硬件的堆砌。应当借助工业互联网发展机遇,在改造传统生产经营模式的过程中,自上而下同步贯彻先进的精益思想,提升管理效率。


二是共享经济。我国在消费互联网领域的共享经济探索走在了全球前列,工业互联网领域共享经济同样潜力巨大。共享经济是实现制造业要素合理分配、产能灵活匹配、轻资产式工业发展的重要途径。特别对于我国制造企业整体不平衡、不同阶段并存的情况,共享经济有利于实现先进带落后。共享经济还为工人灵活就业、高技术专业化人才拓展发展空间提供了可能,一定程度上可以弥补我国工业领域专业人才稀缺、劳动力成本上升带来的企业招工难等问题。因此,工业互联网与共享经济模式相结合的价值尤其值得挖掘。


三是产业集群。十九大提出培育若干世界级先进制造业产业集群。工业互联网跨地域、大连接的特征,恰好与产业集群式发展形成互补,有利于推动更多地区集中力量专注于自身优势,通过工业互联网借助外部力量弥补比较劣势,最终形成错位发展。


四是集中突破。工业互联网既是信息通信技术与工业技术融合的产物,也是二者融合的起点。我国制造业和信息通信产业总体核心技术差距较大,但仍然有部分领域已经取得了一定突破甚至局部领先。应当大胆发挥想象力,探索合适的机制和模式,借助网络改造升级、平台建设、创新中心建设等契机,将我国已具备一定发展水平的技术领域与关键短板领域的结合发展,集中力量突破关键技术瓶颈。


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