日本構(gòu)建智能制造生態(tài)系統(tǒng)的戰(zhàn)略舉措

李穎

在智能制造領(lǐng)域，日本的國家頂層決策似乎落后于包括中國在內(nèi)的先行諸國。然而，日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會（IVI）結(jié)合“產(chǎn)學(xué)官合作優(yōu)勢”，充分發(fā)揮日本企業(yè)在實(shí)施過程中的“匠人精神”，在日本各地展開實(shí)證實(shí)驗并與德國進(jìn)行IVI平臺合作，一系列具體舉措不容忽視。

日本工業(yè)價值鏈促進(jìn)會（Industrial Value Chain Initiative，簡稱IVI）成立于2015年6月，是典型的“產(chǎn)學(xué)官合作”一體化機(jī)構(gòu)。日本IVI的愿景是：基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，在制造現(xiàn)場（相對“云”概念的所謂邊緣端，Edge）實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)工廠”（Connected Factory或Connected Manufacturing）。

IVI追求滿足智能制造的迫切需求，快速發(fā)展。據(jù)2018年2月21日的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，IVI已有會員616名，各種委員會擴(kuò)展到11個，具體包括商務(wù)合作委員會、標(biāo)準(zhǔn)模型委員會、推廣委員會、咨詢表彰委員會、地方網(wǎng)絡(luò)委員會、平臺委員會、IoT基礎(chǔ)設(shè)施整備委員會、未來項目委員會、教材開發(fā)委員會、跨行業(yè)委員會、數(shù)據(jù)所有權(quán)委員會等。其中，商務(wù)合作委員會已設(shè)立22個業(yè)務(wù)場景工作組（WG），標(biāo)準(zhǔn)模型委員會下設(shè)“松定義標(biāo)準(zhǔn)WG”，平臺委員會下設(shè)平臺WG?？梢哉f，IVI的組織體系健全。

互聯(lián)工廠和松定義標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵

IVI通過“松定義標(biāo)準(zhǔn)”（Loosely Defined Standard）實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)工廠”，謀劃在基于IoT的智能制造全球競爭中，重將“日本式制造”推向世界舞臺。IVI提出的兩大概念“互聯(lián)工廠”和“松定義標(biāo)準(zhǔn)”內(nèi)涵如下：

“互聯(lián)工廠”：通過數(shù)字化數(shù)據(jù)的協(xié)同，攻克工廠業(yè)務(wù)合作中的“做不到、不安定、無用功”等三大問題。在實(shí)現(xiàn)自動化過程中，發(fā)揮人力資源的作用，從而形成智能價值鏈。

“松定義標(biāo)準(zhǔn)”：為實(shí)現(xiàn)工廠互聯(lián)，如采用當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)須將自家的優(yōu)勢部分進(jìn)行通用化。而IVI提出的“松定義標(biāo)準(zhǔn)”，將以合作為目標(biāo)的鏈接規(guī)則視為信息模塊從實(shí)務(wù)中剝離出來，企業(yè)在競爭領(lǐng)域可維持自身的優(yōu)勢（IVI核心概念之一，“合作領(lǐng)域與競爭領(lǐng)域”并存。比如，合作數(shù)據(jù)開放，競爭性數(shù)據(jù)封閉）。

IVI研制松定義標(biāo)準(zhǔn)考慮到如下背景與需求：“制造業(yè)現(xiàn)場的復(fù)雜系統(tǒng)及IT語言做不到互聯(lián)。每一工廠都有各自的方法及技巧，即使采用同一語言，其目標(biāo)也會有微妙的差異。事實(shí)上，制造業(yè)原本就沒有共同的語言及標(biāo)準(zhǔn)。然而，企業(yè)為跨越籬笆提高競爭力，需將共同部分（最大公約數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)化，同時尊重各自不同部分，強(qiáng)化交流討論?！?另外，“歐美制造業(yè)的基本樣態(tài)是從上到下（top-down），從上至下的標(biāo)準(zhǔn)為其最佳模式。但日本不同，日本強(qiáng)項在于現(xiàn)場的Plan-Do-Check-Action（PDCA循環(huán)）及不斷改善，吸取源于現(xiàn)場的自下而上的技巧來創(chuàng)作標(biāo)準(zhǔn)是最好的方法”。

日本IVRA-Next架構(gòu)的要素與主要特征

德國比日本先行，其“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略部署于2015年4月發(fā)布，并發(fā)表了代表性參考架構(gòu)模型“RAMI 4.0”（The Reference Architectural Model for Industrie 4.0）。IVI對此深有觸動，以極強(qiáng)的行動力，邊學(xué)邊改，在成立后的第二年，即2016年12月，及時公開了日本特色的參考架構(gòu)IVRA（Industrial Value Chain Reference Architecture）。在持續(xù)實(shí)證及不斷試錯后，于2018年3月1日，發(fā)行了進(jìn)化版標(biāo)準(zhǔn)“IVRA-Next”。在第4次工業(yè)革命的浪潮中，全球工業(yè)數(shù)字化在加速，IVRA-Next被日本媒體視為在大潮中航行企業(yè)的羅盤針。

IVI理事長西岡靖之教授宣稱，IVRA-Next對IVRA進(jìn)行了改進(jìn)，深入挖掘IVRA中的抽象概念，展示實(shí)用化的技術(shù)路線，是IVRA中概念具體化的實(shí)踐版，是工廠可實(shí)際運(yùn)作的架構(gòu)。IVRA-Next是IVI自2015年成立后，不斷研討與實(shí)證的成果。

前一個版本IVRA與德國“RAMI 4.0”基本一致，以三維立方體呈現(xiàn)制造業(yè)的工序，引入PDCA循環(huán)，及品質(zhì)（Q）、成本（C）、交付（D）、環(huán)境（E）等制造現(xiàn)場改善活動中的要素?；咎卣魇侵悄苤圃靻卧⊿MU，Smart Manufacturing Unit），通過SMU組合，整體優(yōu)化把握制造業(yè)的多樣業(yè)務(wù)。

相對“IVRA”，新版“IVRA-Next”的特點(diǎn)主要有：

強(qiáng)調(diào)循環(huán)。以循環(huán)視角捕捉制造現(xiàn)場。

提出自我創(chuàng)新的EROR循環(huán)。問題發(fā)現(xiàn)（Exploration）、問題認(rèn)知共享（Recognition）、課題構(gòu)成（Orchestration），以及課題解決（realization）。

提出“Edge-Heavy Data”（邊緣大數(shù)據(jù)）。數(shù)字化發(fā)展中，將所有數(shù)據(jù)置入云端的想法廣泛存在。而在生產(chǎn)現(xiàn)場處理數(shù)據(jù)（處于“邊緣”）的制造業(yè)與此不同，更適合Edge-Heavy的思路。

深度數(shù)據(jù)。制造現(xiàn)場的數(shù)據(jù)具有多義性、因果性、分散化等特征。與大數(shù)據(jù)特征不同，稱為所謂的“深度數(shù)據(jù)”。

松定義標(biāo)準(zhǔn)中通用詞典的重要性。為實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)工廠”，需要數(shù)據(jù)協(xié)同，通用詞典必不可少。IVI在2016年推出了4000個詞匯的詞典，2017年已增至5倍以上。

IVI平臺概要與定位

什么是IVI平臺？IVI平臺由基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用程序、設(shè)備、工具等多數(shù)組件構(gòu)成，是通過使這些組件的硬件及軟件相互協(xié)同創(chuàng)造價值的機(jī)制。IVRA自詡為具體、可實(shí)施的框架，是有潛力、可期待的標(biāo)準(zhǔn)，這與IVI平臺體系密不可分，平臺是IVRA的實(shí)現(xiàn)手段。

IVI平臺要點(diǎn)如下：

首要目的是將產(chǎn)品制造企業(yè)的價值最大化。

從構(gòu)成組件的視角看，IVI平臺是基于開放標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)系統(tǒng)。

企業(yè)數(shù)據(jù)的所有者為企業(yè)自身，還可設(shè)立自上而下的機(jī)制。

平臺這一術(shù)語在制造業(yè)也有各種定義，IVI的界定為“不同業(yè)務(wù)及系統(tǒng)間數(shù)據(jù)相互利用的機(jī)制”。作為新型商務(wù)模式，制造業(yè)向服務(wù)化發(fā)展，提供各種組件服務(wù)。通過平臺，企業(yè)提供組件，用戶付費(fèi)獲得有保障的服務(wù)。IVI平臺通過“松定義標(biāo)準(zhǔn)”“有彈性的基礎(chǔ)設(shè)施”“強(qiáng)大的實(shí)證”，做到允許個體差異，將共同部分按階段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；基于發(fā)展的需要，靈活創(chuàng)新其組件構(gòu)成及規(guī)模；不公開企業(yè)內(nèi)部的獨(dú)特技術(shù)，同時，大膽開放共同部分，即“Open and Close”（開放與封閉）的思路。

2016年度，IVI定義了其8類（范疇）平臺的參考模型（PRM，Platform Reference Model），具體為生產(chǎn)技術(shù)信息、現(xiàn)場信息管理、計劃實(shí)際成果合作、企業(yè)間合作、企業(yè)全方位管理（針對中小企業(yè)）、故障預(yù)測保全、設(shè)備管理、維護(hù)服務(wù)，編制了平臺的需求規(guī)范。2017年，IVI借助參與企業(yè)，驗證了IVI平臺的有效性。2018年IVI平臺繼續(xù)發(fā)展。

IVI發(fā)展規(guī)劃與動態(tài)

2018年3月8—9日，IVI“春季公開研討會”在東京召開，會議主題為“展望新時代，大膽的經(jīng)營戰(zhàn)略與宏偉的設(shè)計”。

2018年4月23日，工業(yè)4.0德國漢諾威工業(yè)博覽會上，IVI理事長西岡靖之教授發(fā)表了題為“基于IVRA-Next智能制造生態(tài)系統(tǒng)的戰(zhàn)略實(shí)施”的演講。他總結(jié)了IVI的“過去、今天、未來”：

2015—2017年是“低擋”（low gear），是啟動的3年，主要工作是消化吸收歐美措施，中心思想為“守”（可理解為守住日本陣地）。

2018—2021年是“第2擋”（second gear），是發(fā)力前行的3年，目標(biāo)是“破”（有不破不立之意）。要完備通用詞典，推廣用戶應(yīng)用。平臺間數(shù)據(jù)協(xié)同互聯(lián)。激勵創(chuàng)新型測試平臺的實(shí)證。發(fā)展中小企業(yè)、地域網(wǎng)絡(luò)。與德國及東南亞之間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)。完備現(xiàn)實(shí)（real）及數(shù)字有關(guān)的制度與基礎(chǔ)設(shè)施。企業(yè)合作對象向海外企業(yè)擴(kuò)展。

2021年后，是“高擋”騰飛期間，IVI進(jìn)入高速發(fā)展階段。實(shí)現(xiàn)“離”（即離開地面）。IVI要全面開花，爆炸式普及，實(shí)現(xiàn)多語言的自動對應(yīng)，服務(wù)擴(kuò)展到制造業(yè)以外的領(lǐng)域。

向國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力

IVI于2018年3月公開的新版參考模型IVRA-Next，目標(biāo)是向國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，從而將日本式制造向全球推廣。IVI推進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)的活動主要有：在“德國漢諾威工業(yè)博覽會2016”上宣傳；在“德國漢諾威工業(yè)博覽會2017”上宣傳；與德國“平臺工業(yè)4.0”（Platform Industrie4.0）簽署合作；與美國IIC（Industrial Internet Consortium）簽署合作；2017年6月29日，在京津冀論壇暨智能制造論壇上宣傳；在新加坡“Industry of Things World ASIA”上宣傳。

為促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，2018年3月7日，IVI與國立研究開發(fā)法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所共同發(fā)表了全面合作備忘錄，IVI在日本國內(nèi)尋求到了又一個強(qiáng)有利的合作伙伴。主要合作內(nèi)容如下：通過用例共享促進(jìn)智能制造的研究；共同加速國際標(biāo)準(zhǔn)化；基于官民一體促進(jìn)項目發(fā)展。