转型“智造”:工业互联网重塑制造业

转型“智造”:工业互联网重塑制造业

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网络价值与系统内部链接节点综合后的平方成正比,工厂把产品、原材料、工业平台与控制系统、管理系统,包括人流、资金流、物流全部连在一起,会有巨大的增值效果,这是工业升级的重要抓手。
当前,全球范围内新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石。
11月27日,国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。这是党的十九大之后,国务院发布的首个落实十九大“关于建立社会主义新型经济体系,关于互联网、大数据、云计算等与实体经济相结合”的重要文件。
中国工程院院士余少华在11月21日召开的2017中国工业互联网大会上表示,“我们正在经历一场深远的信息革命,这场革命很大程度是由信息与通信技术驱动的。‘万物互联’是下一步的发展方向,而工业互联网直接反映出人、网、物的互联关系。”
工业转型升级的抓手
工业互联网是指机器、原材料、控制系统、信息系统、产品、人等之间的网络互联,通过对工业数据的全面深度感知,实现传输交换、快速计算处理、高速建模分析,从而达到生产的优化和生产组织方式的变革。余少华介绍道:“可以从三个层次来理解,一是小概念,即工业网络;二是中等概念,指工业和产业智能化发展中,关键基础设施的新业态、新模式;三就是智能制造。”
工业互联网有两种形式,余少华表示,“实际上要建两个工厂,一个是物理工厂,一个是智能工厂。这两个工厂有不同的定位,但之间也有很强的耦合、交叉和物流、资金流、任务流、数据流、人流等领域的融合。”
中国信息通信研究院院长刘多表示,整个工业互联网其实是快速发展的互联网与新工业革命产生历史性交汇而催生的。“每次信息通信技术和工业的结合都能产生变革,以前更多的是单点应用,但互联网和工业的融合不仅仅是单点,只要能够联网就能在数字化和自动化的基础上进行网络化、智能化发展。”
随着新一代人工智能的发展,工业与人工智能的结合成为工业互联网发展的应有之义。工业互联网产业联盟秘书长余晓晖表示,“工业互联网一定会把人工智能作为一个非常重要的技术内嵌进去。人工智能技术如果要和制造业产生较好的结合,工业互联网是最重要的载体。”
余晓晖认为,工业互联网与人工智能的结合主要体现在设备、边缘、平台三个层面。平台与人工智能的结合既可以通过把人工智能架构直接融入到工业互联网架构中来实现,也可以把人工智能算法封装在工业微服务模块中,或者直接在工业App里植入机器算法。
把这么多东西联网的目的是什么?对此,余少华表示,“理论上讲,网络价值与系统内部链接节点综合后的平方成正比,稍微大点的工厂,把产品、原材料、工业平台与控制系统、管理系统,包括人流、资金流、物流全部连在一起,会有巨大的增值效果,这是工业升级的重要抓手。”
抢占全球智能制造先机
从科技发展趋势来看,信息革命正在重塑人类的未来。余少华说,近半个世纪以来,通过互联网和信息通信的发展,“人类在现有的自然世界和物理世界上面叠加了一个神经层,几乎完成了对物质世界的精准控制。”但是,信息革命也带来了信息过剩的问题。
“连接的数量会从目前百亿级到2023年300亿,再到千亿、万亿级。数据的总量从GB、TB,逐渐发展到EB、ZB、YB。”余少华表示,在这种情况下,下一步要通过大数据、人工智能等完成对信息世界的管控,“大带宽、广覆盖、高通量、绿色节能将成为连接的基本特征。总的来讲,就是大融合、大连接、大数据、新智能。”
以大数据为例,余少华作了一个比喻,“大数据的影响,就像显微镜的发明一样。当年的显微镜看细胞,现在的‘显微镜’看社会。”
余少华通过“低熵系统”阐述了工业互联网的基本逻辑,“熵代表工业系统的混乱和物质,智能生产就是想办法降低系统的熵。今天的工业互联网就是在完成这件事情,信息的结构化亦然。而算法的本质就是把数据放在正确的位置上。”
在此背景下,全球制造业风起云涌,各国纷纷出台制造业战略,以制造业为核心,拓展实体经济。
我国工业互联网发展的路线图实际上与制造强国路线图一致,即到2025年迈入制造强国行列,2035年整体达到世界制造强国阵列的中等水平。然而,余少华直言,“与美国、日本、德国等发达国家相比,我国现在的差距还比较大。我们面临着竞争生态的危机。”
“互联”驱动生产提质创新
工业互联网怎么做?余少华概括为“生产方式的大变身”,即从大规模生产向个性化定制转型、生产型制造向服务型制造转型、要素驱动向创新驱动转型。
余少华介绍道,发展工业互联网三大体系(平台、网络、安全)可以从生产端、产品端以及平台切入,这其中,要解决五个“如何”的问题,“如何将客户需求快速转变为方案和产品;如何减少人工工序以提高品质管控;如何通过生产过程的透明化缩短产品交付周期;如何使信息流快捷有效;如何降低成本”。
从实践来看,全球工业互联网走过的道路并不长,应用路径初步形成。余晓晖说:“经过这些年的努力,工业互联网首先考虑的是面向企业内部的生产提升,也就是能不能满足解决工厂生产的问题。通过工业互联网打通设备的产线、生产和运营系统,获取数据,提质增效,这是数据驱动的智能生产能力。”
以此为基础,企业会问,“如果我们能提高生产率、降低生产成本,那么,我的产品能不能卖更高的价格,为企业创造更多的价值?”余晓晖表示,面向企业外部价值的延伸,也是目前很重要的一个发展方向,这是数据驱动的业务创新能力。
余晓晖进一步在国际层面作横向比较,“德国在智能工厂的智能提升方面做得最多,美国在智能产品服务方面做得比较前沿。如果我国继续深入,就要做一个生态开放的工业互联网系统,这是数据驱动的生态运营生产。”
工业互联网平台究竟怎么使用?余晓晖总结为四大场景,一是面向工业现场生产过程的优化,比如制造工艺、生产流程的优化;二是面向企业运营的管理决策优化,比如供应链管理;三是面向社会化生产的资源优化配置与协同;四是面向产品全生命周期的管理与服务优化,比如产品溯源。他表示,“未来将会是多平台协同发展。”
工业互联网目前还存在一些难点问题。通信方面,余少华表示,第四版互联网协议与第六版互联网协议之间的互通还有很长的路要走;频谱资源的有限性也应该引起重视。
“在网络体系方面,我国与美国、德国是不一样的,”余晓晖表示,我国很多工厂虽然企业管理层面可能已经网络化,但在生产层面还没有完成网络改造。即使完成网络改造,目前的技术尚不能满足工业互联网的需要。
此外,我国工业互联网在安全方面的挑战也不容忽视,余晓晖说,“一是安全本身,即由互联网和工业体系发展带来的新的安全挑战;二是安全意识,很多工业企业没有意识到安全部署。”



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