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    落地為王,工業互聯網誰主沉???(上)

    2019-04-29 09:18 中科院沈自所

    導讀:工業互聯網自2017年起已成為國內科技界最為火爆的詞匯之一。學者、供應商、投資商、企業家、媒體、政府官員、人大代表、政協委員等紛紛給出了自己的解讀。

    工業互聯網,GE工業互聯網,IIC工業互聯網,中國工業互聯網

    圖片來自“東方IC”


    背景

    冠名為工業互聯網的學術會議此起彼伏,有世界大會、世界峰會、全球峰會、國際論壇、高際高端論壇等。由中國信息通信研究院、工業互聯網產業聯盟、中國通信學會聯合主辦的工業互聯網峰會恐怕是最具權威性的會議。2017年的峰會以“工業互聯,融合共贏”為主題,來自政府、企業、高校、科研院所和社會團體的1600多名代表參會;2018年的峰會以“創新引領融通發展”為主題, 3000人齊聚一堂;2019工業互聯網峰會主題為“智聯賦能,融通創新”,5000多人參加了本次大會。

    與此同時,國內與工業互聯網相關的組織,各級別、各區域、各行業的工業互聯網聯盟如雨后春筍一般快速生長,有技術聯盟、行業聯盟、企業聯盟、應用聯盟、國產化聯盟等等。

    但這些官員、學者、組織等提到的工業互聯網,或給出的工業的定義及內涵,明顯存在差異,在實際工作中,不可避免的帶來了混亂,讓人無所適從。靜下心來,從源頭開始進行理性思考,或許能云開霧散。

    個人將現有的對工業互聯網的理解,分為了三類:GE工業互聯網、IIC工業互聯網、中國工業互聯網,嘗試比較它們之間異同。比較的方式是,首先回顧GE工業互聯網,盡可能準確理解它的含義;然后是IIC工業互聯網的回顧,對標GE工業互聯網,找出主要的異同;最后回顧中國工業互聯網,對標GE工業互聯網、IIC工業互聯網,找出主要的異同。

    GE工業互聯網的定義

    在GE于2012年11月26日發布的白皮書中是這樣定義的:

    “工業互聯網——打破智慧與機器的邊界”,英文原文是Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines。

    工業互聯網匯集了兩大革命的成果:工業革命帶來的無數的機器、設施、機群和系統網絡方面的成果,與互聯網革命中涌現出的計算、信息與通信系統方面近期取得的強有力的成果。

    英文原文是The Industrial Internet brings together the advances of twotransformative revolutions: the myriad machines, facilities, fleets andnetworks that arose from the Industrial Revolution, and the more recentpowerful advances in computing, information and communication systems broughtto the fore by the Internet Revolution。

    工業互聯網,通過全球的工業系統與先進計算、分析、低成本傳感和互聯網帶來的新連接水平等能力融合,走上舞臺。

    英文原文是Industrial Internet is taking place through the convergence of theglobal industrial system with the power of advanced computing, analytics,low-cost sensing and new levels of connectivity permitted by the Internet。

    附上白皮書的英文原文,一是為了讓讀者更準確的理解GE工業互聯網,GE自身的中譯,個人認為翻譯的文筆比較漂亮,但原意有損失;二是我認為原文前后有表述不盡一致的地方;三是不希望讀者被筆者英文水平所誤導。如果真的對GE的工業互聯網感興趣,強烈建議閱讀白皮書的英文原版。

    個人理解的GE工業互聯網,要點小結:

    要解決的問題——工業革命的成果帶來的無數的機器、設施、機群和系統網絡(全球工業系統)的運行效率的提升和運行成本的降低;解決問題的手段——互聯網革命中涌現出的先進計算、分析、低成本傳感、控制軟件和互聯網帶來的新水準的連接能力;解決問題的途徑——convergence,匯合,匯聚(融合);目標——引發第三次創新或革命的浪潮,促進經濟的高速增長。需要注意的是,互聯網只是作為連接手段之一出現,但并非一定是互聯網。

    GE工業互聯網,即是戰略也是戰術。戰略——通過提高機器設備的利用率并降低成本,取得經濟的效益,引發新的革命。戰術——智能機器+數據+分析模型這樣一條具體的技術路線。

    將GE工業互聯網,理解為國內經常提到的工業化與信息化的兩化融合,雖然直白了點,然而并不過分。但更準確地說,是兩化融合的子集,是兩化融合的一種形式,只是要解決企業設備等重資產利用率與使用成本方面的問題。顯然將GE工業互聯網等于“互聯網Internet”+工業這樣一種理解,不是GE的原意。GE工業互聯網,或許僅僅利用到了“互聯網Internet”的低成本、大空間尺度的連接能力。需要強調的是,GE工業互聯網,還涉及到了傳感、控制軟件、云計算、大數據分析等其他的信息通訊技術。

    為什么GE將工業革命的成果與信息革命的成果的這種融合,命名為“工業互聯網”?

    作者認為,首先是GE白皮書作者的背景。白皮書的兩位作者,經濟學背景,做戰略咨詢,并非純粹的技術專家,找一個恰當名字來命名GE想要做的事,確實是一個難事。筆者自己也思考過,能否找到一個新的詞匯,來定義GE工業互聯網的內涵,但確實沒有找到令自己滿意的詞匯?;蛟S將Minds and Machines結合起來,將GE工業互聯網叫做“智慧機器”也未嘗不是一種選擇,即是能干活的機器,也是能感知自身狀態的機器,更是能最優使用自己的機器。

    其次是要蹭互聯網的熱度,或者說是互聯網革命影響力的熱度。一個事實是,2005年,eBay創立之初時,它第一年的用戶只有41,000人,貨物交易額是720萬美元。到2006年,用戶達到2200萬,貨物交易量為525億美元。社交網絡Facebook于2004年2月正式上線,在不到一年的時間里,活躍用戶數量達到100萬人。到2008年,Facebook共有1億活躍用戶。Facebook現在有超過10億用戶。

    最后,美好的期待,期待GE工業互聯網的戰略戰術,能夠像互聯網行業那樣,取得巨大成功,引發新的工業革命。有沒有點碰瓷的味道?

    GE的工業互聯網,由于披上“互聯網”的馬甲,從商業策化及市場推廣的角度,取得了巨大的成功。高舉工業互聯網這面大旗,GE牽頭成立了工業互聯網聯盟IIC。在國內,工業互聯網的影響力與日俱增,迅速將工業4.0的風頭蓋了過去,這也從里一個方面說明了GE商業策劃上的成功。

    準確理解GE工業互聯網,還必須要理解GE的三次革命論——工業革命、互聯網革命、工業互聯網這樣一個大背景。

    GE的三次革命論

    GE認為,創新是生產力增長的動力。

    在人類歷史的大部分時間里,生產效率的提升難以察覺,生活標準的改善極其緩慢。到了1800年代的初期,西方經濟中的人年均收入,花了800年時間翻了一倍。而在其后的150年中,西方經濟中的人年均收入則達到了13倍。原因是第一次創新,大致在200年前發生的工業革命,來自人和動物的肌肉力量,被機械的力量所取代,生產力和經濟的增長急劇加速。工業革命是分波次展開的,蒸汽機、內燃機、電報電話以及電力等新技術逐次粉墨登場。但到了1970年代,美國生產力的增長停止了。

    而1996-2005年,美國的經濟又出現了高速的增長,原因是第二次創新,來自于計算和全球互聯網(基于信息存儲、計算和通訊技術方面的突破)的出現,叫做互聯網革命(自1950年開始的以互聯網為代表的革命)。


    美國經濟增長圖


    那么,下一波創新的動力是什么呢?對了,就是GE提出的工業互聯網。


    工業互聯網


    簡言之,GE認為互聯網革命帶來的紅利,已經收割完畢。下一次經濟高速增長的動力是工業互聯網。

    上述兩張圖,可以對照著看。每一次經濟增長,都可以找到對應的技術革命。

    不能不贊嘆GE工業互聯網思想體系中促進經濟增長的寬闊視野。其革命劃分的依據—經濟增長的變化,相對而言可量化,可客觀評估。這與德國工業4.0的四次革命劃分的思想,形成了鮮明的對比。德國工業4.0思想體系中的四次革命論,由于無客觀評測依據,說它是主觀臆測,一點也不過分。雖然個人憑理性思考,相信前三次革命已經發生了。但第四次工業革命,個人不認為已經發生,原因在于其倡導的新型生產組織方式——以大批量生產的成本實現個性化生產,還沒有出現。

    需要強調的是,GE提出的三次工業革命論中的第三次革命,是預測而不是現實。按GE的革命評測標準,到目前為止,還不能給出第三次工業革命已經發生的結論性判斷。以下是作者收集的自2012年白皮書發布之后的美國經濟增長的數據。


    美國GDP年度增長率


    經濟增長的趨勢,比較明顯,但接近了革命發生的3%的臨界點?;蛟S還要看看這種趨勢的持續時間,才能給出最后結論。

    但我們需要思考的是,經濟增長與否,難道僅僅受到技術革命的影響嗎?顯然不是,一定會有其他偶發性的原因。比如局部戰爭,比如近期的國際貿易戰,等等。我認為,這恐怕是GE三次革命劃分理論的硬傷。

    從GE的三次革命論的劃分,顯然GE認為互聯網革命,與工業互聯網革命是兩種性質的革命,兩次革命要解決的問題大不相同?;ヂ摼W革命解決的是人類社會社交與消費的問題,而工業互聯網解決的是設備利用率與運行成本的問題。國內好多人認為,工業互聯網是互聯網在工業中的應用與擴展,明顯與GE工業互聯網的內涵存在偏差。

    GE工業互聯網既是天使,也是惡魔

    GE工業互聯網這一思想體系的提出與引進,使國人基于對互聯網的認識,容易想象出信息技術對傳統工業的改造作用與效果,對我國兩化融合工作起到了極大的促進作用,使我國快速形成了兩化融合工作的新的浪潮,所以說GE工業互聯網是天使。

    但GE工業互聯網這一思想體系,由于披上了互聯網這一馬甲,容易讓人望文生義,想當然地將其等同于國內在社交與消費互聯網方面取得巨大成功后提出的互聯網+的推廣模式中的一種——互聯網+工業,或者說是互聯網在工業中的應用,或者稱之為工業體系和互聯網體系深度融合,如此等等,個人稱之為中國工業互聯網,以示區別。

    歷史在這一刻發生了命名上非常奇特的時空交匯——工業互聯網,英文industrial internet,兩者名稱上雖然完全相同,但掩蓋不住內涵的巨大區別。

    既然GE工業互聯網取得成功,那么工業互聯網在中國當然也會取得成功。既然理解為互聯網在工業中的應用,那么理所當然地應該將互聯網在社交、消費行業獲得的巨大成功而取得的結果、經驗、理念、方法、生態、平臺、發展模式等套用過來。

    其可能的后果是,誤導了全社會的輿論導向,過分提高互聯網企業進入工業/制造業取得成功的心里預期和效益預期,過分忽視了將互聯網技術引入工業中的技術經驗方面的難度,過分提高了政府政策制定與資金導向的心理預期。特別嚴重的問題是,以工業互聯網平臺代替了工業互聯網的全部內涵,以偏概全,誤導了普通的企業的信息化的投入方向,誤導了政府在信息化方面政策的制定,誤導了各IT廠商在企業信息化方向的人力資源投入。所以說GE工業互聯網是惡魔。

    GE工業互聯網作用的對象

    作用對象包括了,機器、機器組、設施、系統網絡,見下圖。

    要解決對象運行的效率及成本問題,而不是對象自身的運作過程中出現的問題。

    對于制造企業而言,明顯缺少了設計、銷售、物流、售后服務等環節。但GE工業互聯網,并沒有覆蓋制造業企業的全部業務,也許GE本身就沒有想要覆蓋,就想解決特定問題。別忘了,GE digital 還有一個由APM、Schedule、Proficy、iHistory、ifix等系列工業軟件產品支撐下的smart factory解決方案。

    GE工業互聯網實現的技術路線

    下面這張圖表達的清清楚楚。


    工業互聯網的數據閉環


    GE工業互聯網的構成要素

    下面這張圖表達的清清楚楚。為什么沒有互聯網?為什么沒有平臺?因為從應用角度,它們都不是核心要素,僅僅只是一種實現的技術手段。


    工業互聯網的構成要素


    GE工業互聯網產生的效益

    下面這張圖表達的清清楚楚。


    GE工業互聯網產生的效益


    同任何信息技術的應用一樣,通過提高機器(機器、機器組、設施、系統網路)的運行效率,降低機器的運行成本,從而產生效益。上圖就是GE廣為人知的1%理論。

    需要強調的是,這是GE的觀點,是GE在自己最擅長的所謂的高端制造領域取得的成效。但GE并沒有給出制造業整體的效益估算。所以GE的1%是否有普遍意義?還值得認真思考,獨立思考。特別是對中小企業,還有%1的效益嗎?

    另外的一個事實是,GE并沒有給出其工業互聯網實施的成本統計,或許是有意為之,或許涉及到了商業秘密。即使公布出來??峙乱彩且粋€驚人的數字。

    實施GE工業互聯網的難點

    以下結合實施GE工業互聯網的步驟,探討以下實施GE工業互聯網的難點。

    實施工業互聯網的步驟如下:

    第一步,將設備(含設備組、實施、系統網路)改造為智能化的設備,也就是要能夠感知設備自身的狀態,更重要的是設備的運營狀態。我們需要加裝儀表或傳感器,嵌入式CPU,控制軟件等。

    第二步,將設備產生的數據,利用網絡(不一定是互聯網)收集起來,建立工業數據中心,這個數據中心可以很大,也可以小到一臺服務器,關鍵是看數據量。

    第三步,利用(大)數據分析、機器分析等工具對收集到的數據進行分析,做出更為優化的決策,來指導機器運營或操作機器的人的作業過程,提高效率。

    第一步,設備智能化改造。

    這一步我們經常簡單地理解為設備數據采集,即為設備加裝傳感器,來實現設備數據采集。我們應當深入思考的一個問題是,為什么設備在出廠時沒有加裝傳感器?對于低值設備,大多數情況下,還是成本問題或投資回報率達不到用戶要求,特別是利潤較低的制造業;少數情況下,屬于技術上達不到。對于高值設備(重資產),從技術難度角度,傳感器只能由設備生產廠家自行添加。一個事實是,用戶自行改造設備,加裝傳感器,成本只會比設備制造商高。另一個事實是,生產廠家為高值設備加裝傳感器,現階段主要目的還是為了提高設備本身運行的自動化(智能化)水平,提供設備運行狀態及參數,只是一種附加功能。

    所以,個人的觀點是,GE工業互聯網的成功,從設備的角度來看,一定是在設備本身自動化(或智能化)程度較高的行業。比如GE生產的航空發動機、內燃機、發電機,比如像徐工、三一生產的重型機械,再比如機加工行業的數控機床等。而且,工業互聯網實施的成功,大概率是設備制造廠商本身來完成,至少也是在設備制造廠商積極參與下完成,當然自行完成或由第三方廠商來完成也不是不可以,但前提是,具有與原始設備廠商水平接近的專業人士。

    對互聯網廠商而言,想進入到工業界,存在天然的壁壘?;蛘哒f是OT與IT之間的鴻溝。

    第二步,建立工業數據中心。

    將設備產生的數據,利用網絡收集起來,建立工業數據中心。這一步是三大步驟中,技術最成熟的部分??梢岳贸墒斓木W絡技術(互聯網只是之一)、云計算、數據中心等技術,完成工業設備數據的匯聚??峙乱彩莻鹘y電信運營商以及互聯網廠商能夠比較容易切入的地方。這里的難點是安全性問題。

    這一步驟涉及到的行業特殊性最少,具有較高的通用性?;蛟S是互聯網廠商有所作為的地方。

    但需要指出的是,工業數據的存儲(實時性、周期、海量)與社交、消費數據的存儲,存在著巨大的差異。另外需要指出的是,這個網絡不一定是互聯網。采用互聯網,成本低,連接面廣。但像企業的重要資產,如飛機發動機,你敢把它連到互聯網上嗎?處于安全的角度,或者保密的角度,最多是連到采用TCP/IP技術的企業內網上而已,也許是專網。但如果具體的應用場景數據量較小,而不是大數據,應該考慮有沒有必要建設一個數據中心這個問題了。

    第三步,做出分析決策。

    利用大數據分析、機器分析等工具對收集到的數據進行分析,做出更為優化的決策,來指導機器運營或操作機器的人的作業過程,提高效率。

    這一步驟也是實施工業互聯網最困難的部分。首先設備的種類眾多,設備的運行方式眾多,涉及到的問題行業性非常高(行業的數量與工業產品的種類數量大體一致)、專業性強,還需要分析人員具有豐富的現場工作經驗,需要分析人員具有多學科的背景知識,既要熟知設備運行的原理,又要掌握各種數據處理技能和分析方法,要想取得成效,必然是一個迭代優化過程。

    與第一步相似,個人的觀點是,GE工業互聯網的成功,從分析決策的角度來看,大概率是設備制造廠商本身來完成,至少也是在設備制造廠商積極參與下完成,當然自行完成或由第三方廠商來完成也不是不可以,但前提是,具有與原始設備廠商水平接近的專業人士。

    同樣地,對互聯網廠商而言,想進入到工業互聯網領域,存在天然的壁壘。概言之,這一步驟的專業性與行業性太高了。

    概言之,GE工業互聯網的提出,是基于自身的成功實踐。成功的原因,GE是原始設備制造商,對設備運行的原理、專業知識的掌握,無人項背。GE是高端智能設備制造商,設備運行狀態數據的采集,是其天然具有的優勢。GE還有一支服務于其自身的專業IT隊伍,不要忘記Predix原本就是附屬GE自身的各個業務集團的IT隊伍開發出的產品??梢哉J為,GE for GE,已經取得了成功。

    但GE for Customer,GE for Industry,GE for World 這一推廣模式遇到了極大的挑戰。GE digital 被拆分出來,獨立運營,就是一個例證。事實已經證明,工業互聯網想要像互聯網一樣取得爆發式的成長,已經不可能了。

    所以,我認為,由原始設備制造廠商來推進工業互聯網,要比自行或第三方廠商來推進,成功率要搞得多。自行或第三方廠商來推進工業互聯網,面臨著設備運行狀態數據的獲取,以及設備運行狀態分析的專業知識不足,這兩大天然的缺陷?;蛟S,設備制造廠商、用戶、專業第三方廠商的合作,是一個不錯的選擇。

    GE工業互聯網推進策略——Predix平臺

    GE是一個高端設備制造企業集團,其制造的航空發動機、內燃機、發電設備等高附加值的設備居于全世界的前列,說GE是工業界的翹楚一點都不過分。GE自己的工業互聯網實踐的確取得了巨大的成功。

    要解決的問題明確了,目標有了,經濟效益也有了預期,技術路線也提煉出來,如何推廣呢?而且一定要大規模推廣,一定要取得像互聯網那樣一夜暴富式的成功。通過這種創新,找到刺激經濟增長的新抓手,引發第三次工業革命。同時GE實現數字化轉型,要從高端設備制造商,轉變為提供數字服務的公司,一個軟件服務公司,一個IT公司。最好能像Google、Facebook、Amazon那樣,在很短的時間內有一個爆發式增長,做到市值第一,聚集起巨量的財富。

    GE的策略就是,GE for GE, GE for Customer, GE for Industry, GE for World。也就是,將GE在高端裝備制造領域取得的成功經驗、軟硬件成果(GE for GE)進行提煉、通用化,研發出類似計算機操作系統哪樣的通用平臺,為本行業或其他行業的客戶服務( GE for Customer ,GE for Industry )。對了,再借鑒互聯網的發展模式,搞一個開放式平臺,形成一個創新生態,聚集起數萬、數十萬、數百萬的用戶以及第三方軟件開發者或解決方案供應商( GE for World ),然后像互聯網公司那樣,坐收流量帶來的巨額紅利,視乎是GE工業互聯網最佳的發展模式。事實上,在GE打出工業互聯網大旗之前,其支撐平臺Predix就已經存在了,只是其通用性、開放性與GE宏大的戰略構想不匹配而已。

    下圖就是大名鼎鼎的GE工業互聯網平臺——Predix


    Predix


    GE基于Predix平臺推進工業互聯網的戰略遇到了挫折。據說投資了40多億美金,五年左右的時間過去了,很明顯Predix平臺并沒有取得像Google、Facebook、Amazon等互聯網公司爆發式增長的成功。數次傳出來的消息是GE準備將Predix賣掉,GEdigital裁員,最新的消息是將GE digital獨立出來,獨立運營。大概背后的潛臺詞是,Predix依然有價值,路線沒錯,但短期內取得高額投資回報,已經不可能,那就看看再說吧!

    個人觀點是,Predix平臺確實是降低實施工業互聯網成本的一個重要手段,能夠減輕設備數據采集的難度,大數據存儲的難度,開發專用分析決策軟件的難度,但對大多數應用案例而言,平臺很難降低設備智能化改造的難度、專業性數據分析的難度,這是由工業系統的專業性和復雜度自身決定的。另外,Predix在聚集客戶、開發者方面,還遠遠達不到互聯網式發展的速度,想效仿互聯網流量為王的模式,實現自我良性發展,還有相當長的路要走。那么在現階段,基于Predix來降低實施工業互聯網的成本,必然還只是一個良好的愿望。


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