智能制造競爭的制高點(diǎn)

魏志強(qiáng)

根據(jù)“工業(yè)4.0”概念的解釋，前三次工業(yè)革命，制造業(yè)都是“硬件”革命，這次即第四次工業(yè)革命則是通過充分利用CPS系統(tǒng)，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，所以可稱為“軟件”革命。因此，“軟件”是未來制造業(yè)競爭的制高點(diǎn)。中國企業(yè)如何應(yīng)對？

當(dāng)下，德國人創(chuàng)造了一個十分流行的詞匯，即“工業(yè)4.0”。按照德國人的解釋，迄今為止，人類經(jīng)歷了以蒸汽機(jī)、大規(guī)模流水線生產(chǎn)和電氣自動化為標(biāo)志的三次工業(yè)革命，現(xiàn)在正迎來第四次工業(yè)革命。這次工業(yè)革命與前三次不同，其特點(diǎn)是通過充分利用信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS），將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

前三次工業(yè)革命都是“硬件”革命，制造業(yè)的水平也由“硬件”決定。智能制造則不同，它是由“軟件”定義的，也就是Cyber決定Physical（C定義P）。過去從事制造業(yè)，首先是在土地上建工廠，然后開展生產(chǎn)經(jīng)營活動。在智能制造時代，企業(yè)雖然還是在土地上建起，但它的運(yùn)營則是在網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行（Cyber）。企業(yè)競爭的制高點(diǎn)不再是“硬件P”，而是“軟件C”。美國GE、德國西門子是引領(lǐng)這一潮流的先鋒和領(lǐng)袖企業(yè)，它們正在分別打造重新定義制造業(yè)的Cyber系統(tǒng)，即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。中國企業(yè)如何應(yīng)對這一新的競爭態(tài)勢？這是一個關(guān)系到企業(yè)如何轉(zhuǎn)型升級，制造業(yè)能否由大變強(qiáng)的重大問題。

Predix-GE工業(yè)云平臺

與“工業(yè)4.0”的說法不同，GE認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是一次新的“工業(yè)革命”。GE指出，從18世紀(jì)中期到20世紀(jì)初的“工業(yè)革命”是產(chǎn)業(yè)界的第一次革命，20世紀(jì)末的“互聯(lián)網(wǎng)革命”是第二次革命，通過將這些革命帶來的先進(jìn)產(chǎn)業(yè)設(shè)備與IT融合，將產(chǎn)生第三次革命——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)源于1998年麻省理工學(xué)院首次提出的物聯(lián)網(wǎng)概念。最初，物聯(lián)網(wǎng)主要指射頻識別技術(shù)——也就是俗稱的“電子標(biāo)簽”，隨后慢慢延伸至傳感器、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用平臺。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在很大程度上仍舊像是20世紀(jì)六七十年代的計算機(jī)——在許多領(lǐng)域都有著出色的應(yīng)用，但卻是一個個“應(yīng)用孤島”。

進(jìn)入21世紀(jì)后，谷歌、Facebook、亞馬遜等互聯(lián)網(wǎng)公司群體崛起，GE從這些互聯(lián)網(wǎng)公司學(xué)到了如何管理大量信息，并利用這些信息給客戶提供新型服務(wù)。據(jù)GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目負(fù)責(zé)人，前思科高管William Ruh透露，在金融危機(jī)時期，隨著經(jīng)濟(jì)增長的不確定性增加，工業(yè)客戶開始將注意力從提高生產(chǎn)力轉(zhuǎn)向提高利潤率。大數(shù)據(jù)的概念也越來越火爆，最終，William Ruh的團(tuán)隊開始考慮，是不是該制定一個GE產(chǎn)品的數(shù)據(jù)戰(zhàn)略——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由此誕生。

2011年，GE在硅谷建立了全球軟件研發(fā)中心，啟動了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)，包括平臺、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)分析。2012年11月，GE發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——沖破思維與機(jī)器的邊界》報告，率先提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念，并將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)稱為200年來的“第三波”創(chuàng)新與變革，即第三次工業(yè)革命。2013年，GE宣布將在未來3年投入15億美元開發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，并于同年發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)@工作》報告，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目要開展的工作進(jìn)行了細(xì)化。2014年3月，GE與AT&T、思科、IBM和英特爾共同發(fā)起成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。2014年末，GE發(fā)布了《2015工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)觀察報告》，強(qiáng)調(diào)了大數(shù)據(jù)分析在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用，并且針對賽博（Cyber）安全、數(shù)據(jù)孤島和系統(tǒng)集成等挑戰(zhàn)提出了解決思路和行動指南。

Predix是GE耗資數(shù)十億美元打造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，相當(dāng)于美國微軟的作業(yè)系統(tǒng)Windows的工業(yè)設(shè)備版。GE總裁伊梅爾特認(rèn)為，Predix有機(jī)會成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

其實，GE最初創(chuàng)建Predix平臺并不是考慮外部需求，而主要是出于連接、監(jiān)控、優(yōu)化自身的數(shù)以百萬計數(shù)據(jù)資產(chǎn)的需要，換言之，Predix的第一個使用者是GE自己。

2015年10月，GE決定向所有企業(yè)開放Predix云平臺，這被業(yè)界稱為全球第一個、也是唯一一個專為收集與分析工業(yè)數(shù)據(jù)而開發(fā)設(shè)計的云解決方案。它能夠幫助各行各業(yè)的企業(yè)創(chuàng)建和開發(fā)自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

伊梅爾特說：“云計算已經(jīng)在消費(fèi)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了令人難以置信的創(chuàng)新。通過Predix云，GE公司將為工業(yè)領(lǐng)域提供更高水平的服務(wù)，創(chuàng)造更多的成果。數(shù)字化程度越高的醫(yī)院意味著更好、更高效的醫(yī)療服務(wù)；數(shù)字化程度越高的制造企業(yè)意味著更快速地生產(chǎn)更多的產(chǎn)品；數(shù)字化程度越高的石油公司意味著每個油井的資產(chǎn)管理更高效，生產(chǎn)力也更高。我們期待著與客戶共同開發(fā)出能幫助企業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的定制解決方案?！?/p>

有媒體報道，與其他產(chǎn)業(yè)相比，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正以兩倍的速度生成數(shù)據(jù)。未來15年基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資預(yù)計將高達(dá)60萬億美元，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將持續(xù)暴漲，生成空前巨大的數(shù)據(jù)量和分析需求。因此，伊梅爾特把占領(lǐng)工業(yè)未來制高點(diǎn)的希望，放在了Predix云平臺和工業(yè)APP經(jīng)濟(jì)上。GE希望，2016會有2萬名開發(fā)者在Predix平臺開發(fā)應(yīng)用軟件。2020年，GE商店（GE Store）內(nèi)的應(yīng)用程序目標(biāo)是50萬個。這些APP的安身立命之地，正是GE傾力打造并寄予厚望的Predix平臺。為此，GE這些年走了一條去多元化、專注高端制造、回歸工業(yè)根基的轉(zhuǎn)型之路。GE對重點(diǎn)發(fā)展的發(fā)電和水處理、航空、石油天然氣、能源管理、交通運(yùn)輸和醫(yī)療等6大板塊實施兼并重組，并削減了占公司凈利潤超過50%的家電所屬的消費(fèi)業(yè)務(wù)和金融業(yè)務(wù)，計劃2016年把金融業(yè)務(wù)占公司利潤的比例降至25%，2018年進(jìn)一步減少到10%。“GE希望成為一家純粹的工業(yè)制造企業(yè)，并依靠工業(yè)板塊業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)其未來90%的利潤?！币撩窢柼卣f。

但GE的轉(zhuǎn)型并非簡單地回歸傳統(tǒng)工業(yè)，而是帶著重塑工業(yè)帝國夢想的回歸，其核心就是首創(chuàng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念，打造Predix平臺。隨著GE向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)型，其業(yè)務(wù)形態(tài)也在不斷增加新的內(nèi)容。例如，“GE的軟件業(yè)務(wù)每年增長20%，今年（2015）我們大約有60億美元訂單。到2020年，GE軟件業(yè)務(wù)訂單預(yù)計達(dá)100億美元（GE隨后表示，2020年軟件業(yè)務(wù)訂單預(yù)計達(dá)150億美元）?！?伊梅爾特說，“按現(xiàn)在的軌跡發(fā)展，GE將躋身十大軟件公司之列。”endprint

中國一直是GE最為看重的巨大市場，最近一兩年P(guān)redix正在中國穩(wěn)步落地。3月14日，GE與中國電信簽署協(xié)議，雙方將依據(jù)Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國構(gòu)建一個開放的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，推動《中國制造2025》戰(zhàn)略的落實。盡管此前GE與華為、海爾等中國的領(lǐng)軍企業(yè)也建立了在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面合作的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，但這次與中國電信正式簽署協(xié)議才可稱為GE Predix落地中國的標(biāo)志性事件。

設(shè)想一下：當(dāng)你打開PC機(jī)見到的操作系統(tǒng)是微軟的Windows、打開企業(yè)的運(yùn)營系統(tǒng)見到的是GE Predix時，這個世界將會是什么樣子呢？雖然企業(yè)的物理空間（賽博的P）還要在一塊土地上建起，它的產(chǎn)權(quán)也歸屬于投資者，但企業(yè)的運(yùn)營必須要在一個虛擬空間（賽博的C）即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上完成。GE Predix正是這樣一個孵化企業(yè)并為企業(yè)服務(wù)的平臺，它最終很可能成為一個孵化和培育工廠的巨型工廠。如果說，智能制造是通過CPS來實現(xiàn)，而且是由C定義P，那么，很顯然，GE Predix意欲定義未來的制造業(yè)。

MindSphere - Siemens工業(yè)云平臺

GE在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域高歌猛進(jìn)，同時它的百年競爭對手——西門子也在加緊布局。比GE稍晚一點(diǎn)，西門子于2015年推出MindSphere - Siemens Cloud for Industry。西門子宣稱，這個開放的IT生態(tài)系統(tǒng)是基于SAP HANA云平臺，客戶和開發(fā)人員可以使用它來開發(fā)、擴(kuò)展和操作云中的應(yīng)用程序。MindSphere云平臺的特點(diǎn)是三維開放：“首先是基于OPC的開放接口。所有西門子產(chǎn)品，如控制，轉(zhuǎn)換器，HMI系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)都可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整合。然而，非西門子產(chǎn)品也可以使用該技術(shù)進(jìn)行連接，因為它們通過OPC進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和公開。這意味著其他合作伙伴，甚至競爭對手可以與西門子云平臺聯(lián)系起來。其次，客戶可以自由選擇存儲數(shù)據(jù)的方式，無論是在公共云還是私有云中，或者為那些希望維護(hù)自己的云基礎(chǔ)設(shè)施的客戶提供現(xiàn)場云解決方案。第三，我們提供一個開放的應(yīng)用程序框架。”

看起來有對標(biāo)GE Predix之意。MindSphere與Predix大同小異，其功能主要是為工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、傳輸以及在云端的數(shù)據(jù)存儲、處理及分析等各個環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)技術(shù)支持，以便降低制造企業(yè)實現(xiàn)信息化、智能化的技術(shù)門檻，助力企業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型。但西門子CTO博樂仁認(rèn)為，MindSphere云平臺有自己不同的特點(diǎn)，其關(guān)鍵優(yōu)勢在于“工業(yè)軟件”?！拔覀冊谶^去10年里，一直在投資工業(yè)軟件和數(shù)字化服務(wù)，特別是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere?！?/p>

確實，西門子在轉(zhuǎn)型的路上已經(jīng)大刀闊斧布局了10多年。西門子對軟件的謀劃從本世紀(jì)初就有跡可循。2001年，西門子收購意大利ORSI、2003年收購Compex、2006年收購Berwanger，這三家公司都是MES廠商。

不過，真正影響西門子業(yè)務(wù)格局的轉(zhuǎn)變，是從2007年開始。2007年，西門子以35億美元的價格收購UGS公司，并承擔(dān)UGS公司現(xiàn)有債務(wù)。這個巨大的代價讓西門子獲得的是數(shù)字化世界的三項重要產(chǎn)品： NX， Teamcenter和Tecnomatix。隨著Siemens PLM Software的加入，西門子面向制造業(yè)的信息化系統(tǒng)自然地被劃分為兩大部分：面向虛擬開發(fā)的PLM，以及針對現(xiàn)實制造的工業(yè)自動化系統(tǒng)TIA。

隨后，西門子加大收購力度，不斷鞏固和擴(kuò)展工業(yè)軟件的版圖，現(xiàn)已成為世界十大軟件公司之一。正是在這些收購的基礎(chǔ)上，西門子才具備了推出工業(yè)云服務(wù)項目MindSphere平臺的資本。

和GE一樣，西門子也特別看重中國市場。為了零距離接觸中國客戶，拓展其數(shù)字化產(chǎn)品和服務(wù)的市場，2013年9月11日，西門子成都工廠竣工。據(jù)稱，該工廠實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到制造過程的高度數(shù)字化，是邁向工業(yè)4.0的樣板工廠，同時也是繼西門子德國安貝格、美國鳳凰城之后的全球第三個工業(yè)自動化產(chǎn)品研發(fā)中心。

濟(jì)南二機(jī)床副總經(jīng)理張世順認(rèn)為，“機(jī)床制造需要利用虛擬世界的數(shù)字化技術(shù)解決物理世界的現(xiàn)實問題”。張世順說，“西門子三維設(shè)計軟件Solid Edge直觀、實用，設(shè)計效率高，加快了產(chǎn)品的設(shè)計速度，縮短上市時間；Teamcenter軟件用于產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)流管理；沖壓線仿真軟件（PLS）搭建‘虛擬實驗室，能幫助濟(jì)二優(yōu)化沖壓的節(jié)奏和送料設(shè)備的運(yùn)動軌跡，提高整線效率；全集成自動化（TIA）系統(tǒng)則集成到濟(jì)南二機(jī)床生產(chǎn)的汽車沖壓設(shè)備中……可以說，西門子數(shù)字化技術(shù)幫助濟(jì)南二機(jī)床滿足了汽車工廠對沖壓線精度、效率和柔性化不斷增長的要求?！?/p>

GE Predix已在中國落地。在中國已有良好市場基礎(chǔ)的西門子，其MindSphere云平臺落地中國也應(yīng)該是早晚的事。

目前，西門子的軟實力已經(jīng)涵蓋設(shè)計、分析、制造、數(shù)據(jù)管理、機(jī)器人自動化、檢測以及逆向工程、云計算和大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域，他們正在全面發(fā)掘制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的中國軍團(tuán)

GE和西門子兩個工業(yè)巨頭在工業(yè)云平臺方面的競爭難分伯仲。德國人強(qiáng)調(diào)“工業(yè)4.0”概念，雖然他們也認(rèn)為未來制造業(yè)要由C來定義P，但西門子推出MindSphere工業(yè)云平臺還是基于強(qiáng)大的硬件制造能力，他們是一步步從設(shè)備層向信息系統(tǒng)、云端擴(kuò)展，自下而上來構(gòu)建未來的工業(yè)發(fā)展體系。而美國人提出的是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，GE Predix工業(yè)云平臺，則是強(qiáng)調(diào)從信息系統(tǒng)向設(shè)備層滲透，這也是充分發(fā)揮美國IT技術(shù)優(yōu)勢的必然選擇。

GE Predix是通用型云服務(wù)開放平臺，橫向拓展，大小通吃；西門子MindSphere在開放平臺的基礎(chǔ)上擅長縱向延伸，借助軟件技術(shù)為客戶打造數(shù)字化解決方案。

不同于德國的“工業(yè)4.0”，也不同于美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，面對未來工業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)的競爭，中國的主攻方向是智能制造。實現(xiàn)智能制造的技術(shù)路徑是兩化融合，就是信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的深度融合。由于中國的IT技術(shù)不如美國，制造技術(shù)不如德國，所以，實現(xiàn)智能制造的路徑也不用考慮從上到下還是從下到上，C和P融合即可。endprint

受GE、西門子這樣的工業(yè)巨頭影響，中國工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)也開始向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)軍，比如海爾COSMO、三一重工的樹根互聯(lián)、中航科工的航天云網(wǎng)平臺等，都想在未來制造業(yè)競爭的制高點(diǎn)占有一席之地。這些企業(yè)都是國家智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)，他們都有必須拿出成果的壓力。但仔細(xì)看他們各自的表述，的確都帶有“中國特色”， 海爾COSMO更像重點(diǎn)解決供應(yīng)鏈問題，中航科工稱自己的航天云網(wǎng)平臺為“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新服務(wù)平臺”，其立意和GE Predix、西門子MindSphere相比，似乎都還有差距。

有些事可能急不得，炒概念也沒用。德國西門子公司是“工業(yè)4.0”的主要踐行者，它的安貝格公司據(jù)說已經(jīng)實現(xiàn)了“工業(yè)3.8”，據(jù)“工業(yè)4.0”還有0.2差距。即使這樣接近“工業(yè)4.0”，德國人依然認(rèn)為，他們的制造業(yè)要達(dá)到“工業(yè)4.0”的水平，還要奮斗10年到20年。

而中國的制造業(yè)在1.0、2.0、3.0并存的情況下如何追趕制造強(qiáng)國呢？靠炒作是沒用的，一定要一步一個腳印的追趕。現(xiàn)在流行彎道超車的說法，但彎道也很容易翻車。我們的企業(yè)能不能有一部分考慮換道超車呢？為什么都要擠到彎道那兒呢？

GE認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有三大要素：智能設(shè)備、智能系統(tǒng)、智能決策。也可以說是智能制造發(fā)展的三個階段。現(xiàn)在，一些大企業(yè)已經(jīng)完成了智能設(shè)備階段，正在做實現(xiàn)智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；一些企業(yè)，如GE的Predix平臺、西門子的MindSphere都是智能系統(tǒng)的代表性平臺，這些企業(yè)正處在智能系統(tǒng)的階段。智能制造的進(jìn)一步發(fā)展需要具備很強(qiáng)的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析能力，而Predix與MindSphere把這個任務(wù)留給了第三方，在分析服務(wù)功能中，兩個工業(yè)云平臺都支持第三方開發(fā)的分析算法的嵌入。有人說，這主要是由于制造業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域太多，任何平臺都難以做到大而全，因此，GE和西門子把這部分功能開放出來，讓用戶根據(jù)自身的實際需求，將自己的經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成分析算法與模型，加入到平臺的分析功能中。但是，在實際應(yīng)用中，制造業(yè)的廣大用戶是很難自行設(shè)計分析模型的，要完成這一工作，需要用戶具備計算機(jī)、設(shè)備、生產(chǎn)工藝等多個領(lǐng)域的知識，甚至還要具備比較高的數(shù)理知識水平，絕大部分制造業(yè)從業(yè)人員的技術(shù)水平恐怕還難以達(dá)到這樣的高度。因此，目前階段，用戶在使用Predix或者M(jìn)indSphere的分析功能時，恐怕只能停留在輸出一些統(tǒng)計結(jié)果與簡單的對比分析階段。

顯然，智能決策是智能制造最高的制高點(diǎn)，也可能是終極難點(diǎn)。攻破了這個難點(diǎn)可稱為換道超車。這是空白嗎？非也。北京大學(xué)施樂媛教授的團(tuán)隊開發(fā)出的坤特智能決策系統(tǒng)（Quantitative management system）正是致力于解決這個問題。2008年，施樂媛教授專著《Nested Partitions Method，Theory and Applications》正式出版。根據(jù)這部專著的方法論和優(yōu)化算法體系，她提出“Q管理”（Quantitative management system）的理論體系和信息化系統(tǒng)工具。

坤特智能決策系統(tǒng)在應(yīng)用中獲得了極高的評價。世界500強(qiáng)企業(yè)——美國NOV（National Oilwell Varco），NOV使用了坤特智能決策系統(tǒng)后評價說：訂單生產(chǎn)周期縮短近1/3、產(chǎn)能提升10%?18%、訂單交付預(yù)期提升到90%以上。更可貴的是，NOV說，坤特智能決策系統(tǒng)的應(yīng)用改變了他們企業(yè)的文化。

中航工業(yè)集團(tuán)的企業(yè)在坤特智能決策系統(tǒng)上線的第二年，在設(shè)備和工人不變的情況下，企業(yè)的產(chǎn)能提升120%。

北京大學(xué)的團(tuán)隊登上了智能制造的制高點(diǎn)，摘下的是智能制造皇冠上的明珠。

但，他們還不為更多人所知。endprint