關于工業(yè)未來的三個疑問

丁海驁

每年4月份左右，是德國初春的季節(jié)，也是一年當中氣候最變化無常的季節(jié)：常常早晨是艷陽高照，但是一分鐘以后就會下雨，所以沒有哪個旅行社會建議這個時候去德國旅行。但每年的這個時候，在德國北部小城漢諾威，卻常常用幾倍的價格也訂不到酒店——始于1947年的漢諾威國際工業(yè)博覽會（HANNOVER MESSE）每年定期在這里召開，讓這個小城在原本蕭索的季節(jié)里，顯得格外繁華。

同其他工業(yè)博覽會不同，近年的漢諾威國際工業(yè)博覽會除了會涉及工業(yè)自動化、動力傳動、機械工程等傳統(tǒng)工業(yè)相關的AT（Automation Technology）外，越來越多傳統(tǒng)的IT廠商也會參與其中，展示IT技術在工業(yè)領域的最新應用，這使得其逐漸成為整個工業(yè)領域頗為關注的一個帶有前瞻性應用的展會。因此越來越多行業(yè)內(nèi)的人，希望從中找到解答自己疑問的答案。

IT系統(tǒng)將如何影響未來的工業(yè)？

IT系統(tǒng)最初影響工業(yè)企業(yè)，都是以軟件的形式，通過將行業(yè)最佳實踐、知識和方法固化程序當中，用系統(tǒng)程序的方式，優(yōu)化原有人工不能解決或者能解決但效率偏低的問題，幫助工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)某一個節(jié)點或者某一類業(yè)務的信息化。隨著IT技術自身的進步，以及在其他領域取得的成績（例如工業(yè)軟件領域最常提到的租車行業(yè)的uber、酒店行業(yè)的Airbnb等），人們發(fā)現(xiàn)實際上IT技術擁有了更大的能力，于是人們開始意識到：或許可以利用新興的IT技術對工業(yè)做一次前所未有對改變，而且這次改變的目標，不再滿足于增加創(chuàng)新、提高效率、降低成本和控制品質(zhì)等傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展核心指標的改善和優(yōu)化，而是希望從根本上對工業(yè)企業(yè)的業(yè)務模式、商業(yè)邏輯和整個產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的一次徹底調(diào)整。這就是所謂工業(yè)的數(shù)字化改造。

借鑒互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的經(jīng)驗，工業(yè)領域企業(yè)共同勾畫的藍圖中：工業(yè)企業(yè)數(shù)字化改造所定義的IT系統(tǒng)必須能數(shù)字化定義企業(yè)的所有業(yè)務，而且所有簡單、重復的工作都將被IT技術取代，不同來源的數(shù)據(jù)都將能夠被有效收集、管理、順暢地流動和有效的利用。

這就使得未來工業(yè)企業(yè)的IT系統(tǒng)必須具備幾個核心的特征：不再存在信息孤島，企業(yè)的功能性需求通過一種結(jié)構(gòu)完全整合、功能充分完整的軟件功能池實現(xiàn)。同時，未來的IT系統(tǒng)還需要滿足：能夠收集各種來源的數(shù)據(jù)、在各種現(xiàn)實環(huán)境中都能提供保證數(shù)據(jù)流動的網(wǎng)絡環(huán)境，以及能夠充分對數(shù)據(jù)進行分析的技術，并能夠保證整個系統(tǒng)彈性、靈活運行的IT基礎架構(gòu)——這也是為什么最近在整個工業(yè)領域，邊緣計算、5G、AI和云計算被討論得越來越多的原因。

于是，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)云，成為包括工業(yè)領域用戶和IT系統(tǒng)提供商共同認可的未來工業(yè)領域IT應用解決方案。

2015年前后，市場上出現(xiàn)了包括來自“廠派”的西門子的MindSphere，GE面向工業(yè)數(shù)據(jù)和分析的云平臺Predix，ABB推出ABB Ability，施耐德電氣推出的EcoStruxure平臺，以及國內(nèi)海爾的COSMOPlat平臺等，還有來自“云派”的公有云和傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)提供商推出的各種工業(yè)云平臺、以及參與本年漢諾威展的各種“IOT”產(chǎn)品。

用發(fā)展的眼光看，所有的公有云平臺和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，實際上都是在從某一個領域開始，逐句去滿足未來工業(yè)企業(yè)對于IT系統(tǒng)的要求。但是單純從系統(tǒng)架構(gòu)邏輯的角度看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為一個目標，實際上強調(diào)的是將包括智能化設備（如傳感器、PLC等）、芯片、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)連接/傳輸、云計算平臺，甚至針對各種細分應用場景所做的各種智能化應用等所有與數(shù)據(jù)產(chǎn)生、收集、管理、應用相關的組建，都涵蓋其中，從而符合工業(yè)企業(yè)對未來IT的需求；而其中被討論最多的“工業(yè)云”則是實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、將所有傳統(tǒng)信息化軟件、新興的邊緣計算、AI、工業(yè)5G等串聯(lián)在一起，真正實現(xiàn)工業(yè)IT系統(tǒng)整合的關鍵。換句話說，在這一邏輯下：工業(yè)云本身最大的價值不在于以產(chǎn)品的形式實現(xiàn)商業(yè)價值，而在于其應該成為將新興IT技術帶入工業(yè)應用的導入機制——工業(yè)云為工具，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為目標。

“MindSphere不是一個平臺，MindSphere是一個操作系統(tǒng)。我們在工業(yè)行業(yè)內(nèi)提供的是一種操作層，它將標準平臺應用于工業(yè)方面，可以在標準平臺上創(chuàng)造價值，它更接近工業(yè)IT技術。這就是MindSphere?！盧alf-Michael Franke，西門子數(shù)字化工業(yè)集團工廠自動化部首席執(zhí)行官，在漢諾威展會期間接受記者采訪時這樣定義西門子的工業(yè)云產(chǎn)品，很顯然這更接近工業(yè)云對于工業(yè)企業(yè)未來IT系統(tǒng)架構(gòu)的邏輯定義。

兩年前2016年漢諾威工業(yè)博覽會上正式發(fā)布的MindSphere，到了2017年漢諾威工業(yè)展期間，開始橫向聯(lián)合建立“物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)”，拓展生態(tài)合作伙伴。而今年，西門子則開始強調(diào)其包括人工智能和邊緣計算等應用，對于工業(yè)云、以及對于整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)對作用。“IT架構(gòu)將變得更扁平，它將更靠近實際生產(chǎn)的地方……如果你從一開始就這樣做，你就有了一個可擴展的系統(tǒng)：你可以在云上做數(shù)據(jù)的分析，同時，你也可以在車間的機器上進行數(shù)據(jù)分析。這能夠使得你不必傳播數(shù)據(jù)，不必把數(shù)據(jù)放到網(wǎng)上——當然，如果你需要將數(shù)據(jù)放上網(wǎng)，你可以通過MindSphere進行——你可以在MindSphere上運行應用程序，也可以在車間層運行應用程序。”何睿祺（Klaus Helmrich），西門子股份公司管理委員會成員兼數(shù)字化工業(yè)集團首席執(zhí)行官，在漢諾威期間舉辦的新聞發(fā)布會上談到邊緣計算對于工業(yè)企業(yè)的價值時，如是說。

而對于發(fā)展中的工業(yè)云和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，西門子數(shù)字化工業(yè)集團首席運營官Jan Mrosik認為，未來業(yè)界需要將更多的關注投入到基于工業(yè)云平臺的應用，而不是開發(fā)更多的工業(yè)云平臺：“今天，全球有大約600個物聯(lián)網(wǎng)平臺。在未來，可能會有2個或是4個能夠生存。因為人們越來越了解，讓數(shù)以百計的工程師忙于建造第601個平臺的價值是相對有限的。但在一個真正需要專業(yè)知識、人工智能和大數(shù)據(jù)分析能力的領域，專注于應用程序并做出改變，就會有所不同?！?/p>

AT和IT在工業(yè)企業(yè)未來的如何平衡？

從發(fā)展的角度看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)完成了對工業(yè)企業(yè)傳統(tǒng)IT和新興IT技術的整合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)價值的最大化。但是，僅有IT就夠了嗎？曾經(jīng)有人提出這樣的疑問：對于工業(yè)企業(yè)來講，最核心的競爭力是產(chǎn)品；最關鍵的業(yè)務環(huán)節(jié)是生產(chǎn)。那么，如果從工業(yè)企業(yè)未來穩(wěn)健發(fā)展的角度判斷，未來企業(yè)傳統(tǒng)的AT技術和新興的IT能力之間，如何平衡，才能真正發(fā)揮兩者價值的最大化，幫助企業(yè)既保持工業(yè)企業(yè)注重產(chǎn)品和過程的基因，又能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的靈活多變？

“數(shù)字化雙胞胎”（Digital Twin）這種概念的提出，實際上就是為了解答這問題——筆者也沒有辦法考證是誰第一個提出這個說法，只是當2015年第一次聽到這一概念，立刻覺得整個工業(yè)領域未來的發(fā)展邏輯立刻豁然開朗了。

按照Digital Twin的邏輯：我們周圍存在兩個世界，一個是由軟件、系統(tǒng)和IT架構(gòu)等構(gòu)成的數(shù)字虛擬世界，另一個是由機器、自動化設備構(gòu)成的現(xiàn)實物理世界，Digital Twin就是連接數(shù)字虛擬世界和現(xiàn)實物理世界的途徑和方法——通過虛擬世界產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息，驅(qū)動現(xiàn)實世界的設備，再通過來自現(xiàn)實物理世界采集到的數(shù)據(jù)和信息，反饋和優(yōu)化虛擬世界，從而不僅實現(xiàn)數(shù)據(jù)的暢通交換和互相影響，而且也實現(xiàn)了IT系統(tǒng)和傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)之間的密切關聯(lián)邏輯。

從這個角度看，那么所有的IT系統(tǒng)和技術，都是為數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、收集、管理和分析提供工具，為其流動提供管道；而所有的自動化設備，則是為了展現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)實價值，而存在于物理世界里的執(zhí)行工具——其中包括傳統(tǒng)的加工設備、自動化技術等，甚至還包括機器人、三維打印等。數(shù)字雙胞胎的邏輯，實際上在于其明確了數(shù)據(jù)在整個工業(yè)企業(yè)當中的價值，同時，又用了一個最簡單的方式，將工業(yè)領域傳統(tǒng)的AI和新引進IT進行了最廣泛的關聯(lián)。

那么對于工業(yè)企業(yè)來講，在現(xiàn)實的數(shù)字化改造過程中，如何平衡兩者之間的關系呢？換句話說，兩者在工業(yè)企業(yè)本輪業(yè)務升級過程中，到底該誰占主導？

“自動化平臺將如何發(fā)展？它們是我們在整個生產(chǎn)過程、生產(chǎn)序列中都需要的關鍵技術……我從沒見過任何軟件是沒有硬件支持和提供功能的。那種軟件是不存在的。因此，硬件是一個先決條件，支持我們使用軟件進行協(xié)作。”何睿祺在討論包括AI、區(qū)塊鏈、5G和邊緣計算前，首先明確了工業(yè)自動化平臺在整個西門子Digital Twin框架下的地位。

自從2007年收購了UGS，成為目前市場上最大的自動化技術和工業(yè)軟件提供商，實際上西門子對于Digital Twin的解讀具有某種權(quán)威的意味。

在隨后記者采訪Ralf-Michael Franke的過程中，當問到相關問題，Ralf-Michael Franke在接受采訪時，強調(diào)西門子的Digital Twin包含了自動化、軟件和物聯(lián)網(wǎng)（也就是MindSphere）三個構(gòu)成部分，但是在將虛擬世界現(xiàn)實世界連接在一起的過程中，將始終堅持堅守創(chuàng)新和自動化基因：“在數(shù)字化工業(yè)領域，自動化扮演著更重要的角色，在未來十年，生產(chǎn)率仍將由車間決定。因此，你必須對車間的整個過程有非常深入的了解，才能對數(shù)據(jù)進行分析。如果你不懂車間的整個過程，你也看不懂數(shù)據(jù)是什么意思?！?/p>

Ralf-Michael Franke進一步解釋說：“我們是從自動化走向信息技術，這是我們在未來幾年將會看到的一個趨勢。西門子對于過程工業(yè)的能力和熟悉程度，是在過去61年里在Simatic業(yè)務中學到的知識，在未來幾年里，我們將在這個堅實的立足點上建立我們的業(yè)務：我們非常清楚工廠的情況、機器的情況、自動化過程中怎樣提高質(zhì)量和正常運行時間……這是信息技術公司沒有的能力。我們已做好充分準備，在自動化的基礎和堅實立足點上為客戶提供這些新服務?！彼詈髲娬{(diào)：我們必須做得更多，因為在未來的工廠里，信息技術肯定會發(fā)揮更重要的作用。

或許我們可以認為西門子對于Digital Twin的解讀，源自其自動化設備和系統(tǒng)提供商的“原始出身”，因此觀點值得商榷，但是從一個現(xiàn)實工業(yè)企業(yè)的角度看，西門子的觀點和認識，在很大程度上，也是最符合循序漸進的發(fā)展策略：以AT為基礎，逐步通過IT與AT的結(jié)合，用IT去激發(fā)兩者融合的潛能。

工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型的價值如何體現(xiàn)？

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價值體現(xiàn)當然是效益，而衡量效益的最佳方法，是具體的業(yè)務場景——采用數(shù)字化手段，通過在虛擬世界當中采用先進的IT技術、在現(xiàn)實世界當中采用更智能的AT產(chǎn)品，則能夠為解決具體業(yè)務場景的具體問題，打開一個全新的視角。

筆者在參加2019漢諾威國際工業(yè)博覽會之前，在慕尼黑參觀了安聯(lián)球場（Allianz Arena），一座據(jù)稱是以精巧的結(jié)構(gòu)和壯麗的外觀成為”慕尼黑以至于德國榮耀“的標志性建筑。而在這個可以75000人的拜仁慕尼黑足球俱樂部主場的球場，就存在非常多利用數(shù)字化技術解決現(xiàn)實球場運營需求的場景。

例如，作為球場最受矚目的關鍵設施，草皮的養(yǎng)護就是球場的“核心業(yè)務”。因此安聯(lián)球場基于云平臺建立了自己的綠地管理App（Greenkeeper App），其可以通過每分鐘由數(shù)據(jù)收集器收到的場地現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)——包括光照、溫度、濕度、草坪土壤含鹽量、風力和草坪草葉葉綠素含量等，以及即時的天氣數(shù)據(jù)和預報數(shù)據(jù)，將其傳送到云平臺，經(jīng)過計算評估，轉(zhuǎn)化為實操建議，如“多澆水”、“增加草坪光照強度或延長光照時間”、“開啟或關閉草坪加熱”等。

另外一個應用場景是風機葉片全自動巡檢服務。有數(shù)據(jù)顯示：2017年全球新增風電設備裝機52GW，累計裝機達到539.581GW，而為了保證眾多風電項目的正常運行，以往的風電運維都需要人工完成，尤其是對放電設備葉片的檢測，都需要人工攀爬來進行現(xiàn)場檢測。2016年底成的一家創(chuàng)新型公司，通過采用“全自動特種飛行機器人+數(shù)字化數(shù)據(jù)管理平臺”的方式，利用人工智能、計算機視覺、云計算和數(shù)據(jù)可視化等新興IT技術，為風電設備的葉片巡檢，打開了一個新的業(yè)務模式：既可以消除現(xiàn)場人員個性化差異，極大減低巡檢的人力成本、時間成本，同時基于后續(xù)的數(shù)據(jù)管理平臺的巡檢計劃管理、巡檢數(shù)據(jù)上傳、缺陷標注分析歸檔等功能，又為風電企業(yè)的葉片運維管理提供了充分的數(shù)據(jù)資料，提升風場運營效率，降低葉片運維成本，提升資產(chǎn)收益率同時降低資本風險 。

“自創(chuàng)立初到現(xiàn)在，短短兩年時間，我們已服務 15 家大型客戶，27 個風場和 15 種不同類型風車。 ”嚴治慶，這家企業(yè)的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官在漢諾威展會接受記者采訪時如是說。

兩個案例的共同點，都是通過采用IT技術，將原本的業(yè)務完全以數(shù)字化的方式進行定義；同時又將其與現(xiàn)實世界的具體操作相關聯(lián)，從而實現(xiàn)了某種程度上的業(yè)務重構(gòu)——這實際上與工業(yè)企業(yè)利用“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”全面數(shù)字化定義業(yè)務，并通過Digital Twin實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的關聯(lián)，有異曲同工的妙處。

寫在最后

人類面對未來，總是有太多疑問。關于工業(yè)企業(yè)的未來，我們在解決問題的過程中，也還是會不斷面對各種各樣的問題。然而這并總是壞事：有問題就有尋找答案的動力，有疑問就有破解疑問的方法。只要方向是對的，標準是被廣泛接受的，接下來，我們能做的就只有堅持。