工業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型

寧振波

3月4日中央政治局常務(wù)委員會(huì)會(huì)議強(qiáng)調(diào)，要加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（“新基建”）進(jìn)度。新基建包括5G基建、特高壓送配電、高鐵（城市、城際高鐵）、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車充電樁，總共7項(xiàng)內(nèi)容。因?yàn)楣I(yè)互聯(lián)網(wǎng)和我們制造業(yè)緊密相關(guān)， 重點(diǎn)加以論述。

開門7件事。中國老話說：“開門就需要柴、米、油、鹽、醬、醋、茶?！睘槭裁窗巡穹旁诘谝晃荒?？沒有柴，后面的東西都沒有用，柴是什么？柴就是能量，就是能源。從柴到煤炭，再到石油天然氣，到太陽能、風(fēng)能、核能，現(xiàn)在我們用得最多的就是電能。電對(duì)日常生活來說太重要了，我們始終提：物質(zhì)文明和精神文明兩手抓，兩手都要硬。有了電就有了能量，就有了我們?nèi)祟愐率匙⌒械纳罨A(chǔ)。人類的精神文明從哪里來？我們?nèi)粘５奈幕?，沒有電網(wǎng)就沒有電力供應(yīng)，沒有電力供應(yīng)，就沒有網(wǎng)絡(luò)，就沒有現(xiàn)代社會(huì)人和人之間的交流，也沒有各種精神生活的分享和共享。武漢疫情期間，如果沒有電，沒有網(wǎng)絡(luò)，1000萬人被封閉在武漢，人們?cè)撊绾芜^日子？

要么數(shù)字化要么滅亡

工業(yè)也一樣

回到工業(yè)上，未來產(chǎn)品生產(chǎn)的模式是什么？前幾次工業(yè)革命形成的流水線式的生產(chǎn)，都是單件大批量生產(chǎn)模式。隨著人類生活水平的提高，帶來的生產(chǎn)方式的變革，出現(xiàn)了多件小批量生產(chǎn)。隨著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)單件定制化的要求越來越高，單件化定制是非常困難的事情。比如英國的勞斯萊斯汽車，就是典型的單件定制的模式，價(jià)格非常高，為什么高呢？因?yàn)樗莻€(gè)性化定制，一輛普通轎車約2000多個(gè)鈑金件，高檔車要4000多個(gè)到5000多個(gè)鈑金件，焊接形成不同的車型。做一型汽車的沖壓模具，就需要上千萬元人民幣。勞斯萊斯汽車是專門為英國皇室成員個(gè)性化定制的，所以說，它的價(jià)格就非常高。因?yàn)槊恳惶啄＞叨加胁煌耐庑?，幾千萬的模具只用一次，一輛勞斯萊斯汽車就是值那么多錢，這就是單件定制。

現(xiàn)在我們有了計(jì)算機(jī)了，有軟件了。我們用軟件來解決個(gè)性化定制的問題，而不是用傳統(tǒng)的模具，用通用模具和柔性模具代替過去單一的模具來生產(chǎn)不同的個(gè)性化定制汽車，用軟件來控制數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)，解決復(fù)雜產(chǎn)品的不確定性，這就是智能制造，用軟件來控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)制造過程。要用軟件來控制，怎么辦呢？首先要讓研制汽車的所有人、機(jī)器和物料互聯(lián)互動(dòng)。因此，智能制造重點(diǎn)要解決什么問題？要重點(diǎn)解決人、機(jī)、物的互聯(lián)互通問題。國際互聯(lián)網(wǎng)連的是人，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連的是機(jī)器和設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)連的是物料。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)姓“工”不姓“網(wǎng)”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特征是工業(yè)，工業(yè)的特征是什么？工業(yè)要有產(chǎn)品，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)制造過程、交付過程，制造過程中采用大量的生產(chǎn)制造設(shè)備、機(jī)器，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接的是生產(chǎn)要素，不是消費(fèi)要素。工廠里面連著所有機(jī)器設(shè)備，都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，廠里配的水、電、氣、暖等，都是生產(chǎn)要素，但是，不是消費(fèi)要素，什么是消費(fèi)要素呢？我們家里的家電，我們開的家用小汽車，是消費(fèi)要素不是生產(chǎn)要素。當(dāng)然，汽車也要分類，比如說三一重工等研制的工程機(jī)械，就是生產(chǎn)要素，不是消費(fèi)要素。

必須高度重視數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2013年日本軟銀孫正義講得非常好：要么數(shù)碼化，要么滅亡。現(xiàn)在看這絕非危言聳聽。2019年我曾經(jīng)帶著一批企業(yè)家去了漢諾威工業(yè)展學(xué)習(xí)，在漢諾威工業(yè)展有一個(gè)巨大的展臺(tái)，digital or dead——或者數(shù)字化或者死亡。這個(gè)指的是所有的復(fù)雜的組織體，或者數(shù)字化或者死亡。包括政府、軍隊(duì)、大學(xué)、企業(yè)、宗教、各類復(fù)雜的社會(huì)組織，都屬于復(fù)雜的組織體，或者數(shù)字化或者死亡。這在世界上的轉(zhuǎn)型過程、人類發(fā)展的過程中，成了一個(gè)重大的轉(zhuǎn)機(jī)。

中國制造強(qiáng)國戰(zhàn)略研究解讀有五點(diǎn)：第一創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，創(chuàng)新就是必須有自己的國家能力，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)能力。中國制造大而不強(qiáng)。2016年中國的工業(yè)GDP超過了美國和日本總和，按照GDP來講是美國第一，中國第二，日本第三，德國第四。中國大量的產(chǎn)品，大量的工業(yè)GDP，是為人代工帶出來的。按照廣東省的數(shù)據(jù)，廣東超過90%的企業(yè)沒有自主研發(fā)能力。中國創(chuàng)新能力不足還體現(xiàn)在中國智能制造缺芯少魂，“芯”指的是集成電路芯片，“魂”指的是工業(yè)軟件。中國的整個(gè)工業(yè)體系里面，軟件對(duì)國外的依存度超過了90%。第二是提質(zhì)增效，實(shí)際上講的是提高質(zhì)量，增加效率。中國的制造工業(yè)極其龐大，門類及其齊全，但是，質(zhì)量不高。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，造同樣的產(chǎn)品，中國的能耗是世界平均水平的2.6倍。當(dāng)然，我們降低能耗，企業(yè)就可以增加效益。提高產(chǎn)品質(zhì)量，也能增加效益。當(dāng)然，能耗降低了，效益提高了，也實(shí)現(xiàn)了第三點(diǎn)——綠色發(fā)展。第四條中國的兩化深度融合。2008年4月工業(yè)和信息化部成立，就是要解決工業(yè)和信息化融合的問題。工業(yè)和信息化同步發(fā)展的路，是非常難走的，我們和國際上的很多企業(yè)、行業(yè)差距越來越小，證明這條路走對(duì)了。最后一點(diǎn)是以智能制造為突破口。

工業(yè)APP 是發(fā)展關(guān)鍵

如圖1所示，中國信通院主持編制的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書》非常清晰的描述了（網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)、平臺(tái)是核心，安全是保障）但是一定是緊密圍繞著工業(yè)是主體進(jìn)行的。

圖2清晰地描述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP的發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP（以下簡稱工業(yè)APP）是工業(yè)軟件的新形態(tài)。工業(yè)軟件是我們走向數(shù)字化、走向智能的必由之路。工業(yè)APP是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，承載工業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，滿足特定需求的工業(yè)應(yīng)用軟件，是工業(yè)技術(shù)軟件化的重要成果。工業(yè)APP是面向工業(yè)產(chǎn)品全生命周期相關(guān)業(yè)務(wù)（設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、使用、保障、交易、服務(wù)等）的場景需求，把工業(yè)產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)過程中的知識(shí)、最佳實(shí)踐及技術(shù)訣竅封裝成應(yīng)用軟件。其本質(zhì)是企業(yè)知識(shí)和技術(shù)訣竅的模型化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和軟件化，能夠有效促進(jìn)知識(shí)的顯性化、公有化、組織化、系統(tǒng)化，極大地便利了知識(shí)的應(yīng)用和復(fù)用。

工業(yè)APP有6個(gè)典型特征：

（1）完整地表達(dá)一個(gè)或多個(gè)特定功能，解決特定問題

（2）特定工業(yè)技術(shù)的載體

（3）小輕靈，可組合，可重用

（4）結(jié)構(gòu)化和形式化

（5）輕代碼化

（6）平臺(tái)化可移植

另外工業(yè)APP要有多個(gè)平臺(tái)，多個(gè)操作系統(tǒng)的支持。這種平臺(tái)，包括我們現(xiàn)在用得最多的windows平臺(tái)，安卓平臺(tái)，蘋果iOS，就是說不管是PC端、移動(dòng)端、網(wǎng)頁端、可穿戴設(shè)備，以后的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，都可以用這種工業(yè)APP，這是必然的趨勢。

《中國智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究》報(bào)告中的三部曲講得非常清楚，現(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)的是數(shù)字化制造，下一步實(shí)現(xiàn)的什么呢？數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造，指的是連人、連物、連機(jī)器。未來實(shí)現(xiàn)新一代的智能制造，這實(shí)際上描述了一個(gè)非常清晰的藍(lán)圖。先看聯(lián)網(wǎng)的問題，波音777是世界上第一架三維設(shè)計(jì)的飛機(jī)1991年設(shè)計(jì)的，用了8臺(tái)大型電子計(jì)算機(jī)，價(jià)值500萬美元左右一臺(tái)計(jì)算機(jī)，連接是終端直連;另外波音公司還用了3200臺(tái)UNIX工作站用于三維設(shè)計(jì)，用的是以太網(wǎng)的細(xì)纜連接。當(dāng)然，還有超過2萬臺(tái)PC機(jī)，用的是3.5英寸軟盤拷貝軟盤數(shù)據(jù)傳遞。上個(gè)世紀(jì)90年代由波音777研制，計(jì)算機(jī)就聯(lián)了有線網(wǎng)絡(luò)，傳遞了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)工藝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起源。第一次工業(yè)革命是機(jī)械化，蒸汽機(jī)沒有聯(lián)網(wǎng)。到了電氣化，就有了網(wǎng)絡(luò)的概念了。但這個(gè)網(wǎng)絡(luò)概念是電的聯(lián)網(wǎng)，有了電氣的控制系統(tǒng)，和數(shù)字化、智能化沒關(guān)系。從電力的聯(lián)網(wǎng)到電氣網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化過程，再到數(shù)字化的過程，就進(jìn)入了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的范疇，這就是我所說的上個(gè)世紀(jì)80年、，90年代，就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的萌芽期，第一個(gè)實(shí)現(xiàn)的，就是我們的發(fā)電、用點(diǎn)、配電和供電系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字化就是最早的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)初步了解，全世界超過100種工業(yè)總線，各類終端設(shè)備的通訊協(xié)議，大概4000～5000種，有5000多種驅(qū)動(dòng)，挺復(fù)雜的。當(dāng)然包括plc、變頻器、板卡、智能模塊、智能儀表、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、機(jī)器人和機(jī)床等。目前已開發(fā)出40多種現(xiàn)場總線，符合國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有8種總線，當(dāng)然還有幾種在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的總線，包含德國博世公司為汽車開發(fā)的can總線，還有美國chelon公司開發(fā)的lon works總線等。另外還有20多種儀表通訊協(xié)議，常用的有20多種。因此，我們搞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必須從底層做起，要標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息交互。怎么交互，每一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)都要尊重各自的標(biāo)準(zhǔn)，形成不同系統(tǒng)之間的信息交互才可以。中國工程院已經(jīng)組織相關(guān)專家把OPC-UA國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成了中國國家標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC62541，國家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T33863。這個(gè)實(shí)際上是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)做底層的必經(jīng)之路和要做的功課。

下面是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用案例。隨著手機(jī)功能的提升，我們現(xiàn)在的變化很大，我們現(xiàn)在把很多工業(yè)應(yīng)用也逐步嵌入手機(jī)，工業(yè)APP越來越多。首先在這種智能手機(jī)的設(shè)計(jì)端。2019年1月4日法國達(dá)索公司就推出了CATIA xDesign，它是CATIA新的APP，在達(dá)索的公有云平臺(tái)上，通過瀏覽器網(wǎng)頁就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)體設(shè)計(jì)、曲面設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)以及基本的CAE分析以及優(yōu)化。有一個(gè)非常好的案例，就是東方國信。東方國信是2019年工信部評(píng)的十大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)雙跨平臺(tái)之一，可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)研發(fā)、施工監(jiān)管、制造協(xié)同、設(shè)備管控、工業(yè)優(yōu)化到生產(chǎn)管理、人員管理全過程。他們使用了大量的工業(yè)APP。東方國信的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)不僅在國內(nèi)多個(gè)行業(yè)使用，比如我們了解到多家鋼鐵行業(yè)企業(yè)大規(guī)模使用了東方國信的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。另外，東方國信在“一帶一路”的46個(gè)國家和地區(qū)，都推廣應(yīng)用了他們的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。深圳華龍迅達(dá)在工信部的支持下，為國家煙草總局在云南紅云紅河卷煙廠做了智能制造的試點(diǎn)。2018年全面完工，去年在全國推廣，可以在手機(jī)上監(jiān)控企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

為了推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP的發(fā)展，工信部和天津市政府聯(lián)合舉辦了天津工業(yè)APP創(chuàng)新大賽。已經(jīng)舉辦了兩屆。2018年工信部組織了工業(yè)APP優(yōu)秀案例評(píng)審，全國各地申報(bào)材料291份，包括設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營維護(hù)、經(jīng)營管理類。最后選出了85個(gè)報(bào)告，形成了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP優(yōu)秀解決方案》一書，由成都電子科技大學(xué)出版社出版。去年舉行了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)跨區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)評(píng)審，8月底公布了中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)十大平臺(tái)。經(jīng)過四個(gè)月的角逐，去年12月份，首屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽在浙江杭州圓滿落幕，1009個(gè)項(xiàng)目中有20個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)。這次比賽，所有參賽團(tuán)隊(duì)都直擊工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的痛點(diǎn)，帶來他們的解決方案。浙江省拿出了500萬元作為獎(jiǎng)金。第一名就是富士康的精密刀具的工業(yè)APP。

工業(yè)是國家命脈，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新基建的重要組成，工業(yè)要數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功，不但需要流汗、流淚、流血，甚至還需要付出生命的代價(jià)，才有可能把中國的工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展壯大，形成我們自主的世界領(lǐng)先、高水平的工業(yè)體系。因此，我們必須努力持續(xù)的奮斗，才有可能讓我們國家工業(yè)發(fā)展壯大，成為世界一流國家。