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胡权:工业4.0应投资通用目的技术

亲爱的21世纪经济报道读者:

      德国2013年正式提出了工业4.0,得到了国内热烈的追捧,并形成了一股工业4.0的投资浪潮,由于难以实现投资推进规模化发展的目的,从中实际获益的投资者并不多。目前投资大都没有考虑技术的非标技术特征,但通过选择通用目的技术的投资标的,可以大大增加投资的成功概率。

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      我们首先要区分一般制造和装备制造的差别。简单的来讲,一般制造就是普通消费者购买的空调、电视和手机等产品,美的和海尔等企业本质上是一般制造的企业;而装备制造的产品主要应用到一般制造的工厂,它们生产的大都是机械设备、机器人或工业软件等。

      目前国内一般制造大都过剩,虽然有机会实现供给侧改革,通过创新提升产品的吸引力,但推动产品创新的基本技术,仍然是装备制造。因此,关注装备制造的通用目的技术,是目前最具吸引力的投资机会。

      通常情况下,装备制造大都需要满足特定的企业需求,我们可以从模块、设备、产线及工厂多个层面来看,产线和工厂需要系统集成商来提供,目前大都是非标准化的,但如果拥有核心技术,可以提供设备级或模块级的标准化产品,例如通用机器人、PLC或传感器等,就有可能发挥规模经济效用,这也是工业经济的基本特征。

      提供设备级或模块级的装备,竞争对手一般都比较强大,具有很强的研发能力,例如,提供低能耗物联网芯片的ARM公司,最近就被日本软银收购,这不是普通的投资者能够把握的,但非标特征突出的系统级解决方案,由于硬件与软件融合的影响,变成具有一定标准化特征的投资机会,也就具有了规模化发展的可能。

      简单的讲,诸如工业物联网及机器学习等技术应用,有机会改变原有系统级解决方案非标特征,从而为实现经济规模化提供了可能。

      传统的投资理念大都从企业经营实际出发,通过产业链分析,找到产业链所需要的核心技术,投资一些拥有核心技术的企业,从而坐等企业占据市场获得收益,但核心技术并不一定满足通用目的的要求,从而难以构建具有规模化发展的解决方案,即便在资本的刺激下,也难以解决非标这个问题。

      最近几年时间受资本追捧的MES,被认为是工业4.0投资必备标的,但实际情况并不如此。为了实现生产制造的智能化,的确需要对生产现场的设备及产线进行管理,通过加装传感器或直接从智能设备采集数据是必要的步骤,但更重要的是,通过采集的数据做出决策,对生产现场进行管理,这要求特定的系统集成,实际上就是非标的集成了。对于20年前设计的MES体系,难以完全考虑20年后的技术发展,特别是云计算和机器学习等新型技术的应用,有可能改变MES的非标状况。

      如果企业家真正意识到非标解决方案的局限,并可以大胆创新,就可以找到具有通用目的的解决方案。事实上,从工业4.0研究院最新研究成果来看,在数字化设备领域已经具有一些机会,诸如工业互联网平台,就出现了GE的Predix和西门子的MindSphere,它们都是冲着通用目的解决方案而去的,可见通用目的的数字化装备已成为一个值得投资者关注的大机会。

      具体来讲,在工业领域出现了一些新的概念,它们实际上代表了所谓通用目的技术的可选项,这也意味着在工业领域,将出现一批平台级的企业。

      工业4.0研究院把这些通用目的技术分为三种:一种是模块或设备层面的通用技术,它可能的呈现形态是具有智能化功能的雾盒子(利用雾计算的设备),在GE的体系中被称为Predix终端;第二种是从产线视角的制造操作系统,也被称为MOS(Manufacturing Operating System),可以从MES的基础上演进过来;第三种是产品的全生命周期管理,涉及到工业云的服务能力,可以承载诸如预测性维护以及物联网金融等先进业务。

      对于投资基金来讲,要覆盖以上提及的三个通用目的技术领域,并让它们发挥效用,需要建立工业4.0生态投资的理念,简单的投资一个掌握某项具体技术的企业,并不能帮助这家企业提供通用目的的解决方案,只有投资一系列的企业,才可能组成某个工业4.0生态,最终为投资者提供具有确定预期的回报。

      如果从投资的全周期来讲,恐怕要从项目开发、尽职调查、项目论证、投资决策到投后管理等都需要做出改变,用工业4.0生态投资的理念来指导相关工作,并瞄准通用目的技术中的佼佼者,通过投资者和企业家两者共同努力,推动真正的工业4.0生态发展,才可能实现其目标。这一点可以从GE、西门子和软银等企业投资与技术平台发展两者结合中找到参考。

      总的来讲,对于进入2017年的投资家们,继续关注工业4.0领域的投资机会,以工业4.0生态的先进理念作指导,重点瞄准通用目的的技术带来的颠覆性创新,会给新型的工业投资家带来历史性的机遇,这将伴随着中国制造转型升级,成就中国资本梦。

工业4.0研究院院长兼首席经济学家 胡权

2017年1月1日

本文刊登于《21世纪经济报道》,原文链接:http://www.21jingji.com/2017/1-16/3OMDEzODFfMTQwMTg3OQ.html

打造未来世界的工业互联网操作系统

      在个人电脑时代,操作系统成就了微软的霸业,即便在互联网以及移动互联网阶段,微软的Windows仍然是个人电脑的掌控者,并延续了30多年的霸主地位。按照同样的逻辑,在未来的工业,也应该有类似工业互联网操作系统平台出现, 并拥有持续的竞争优势。

全球工业互联网操作系统对比

      据工业4.0研究院跟踪观察,通用电气是最早正式提出工业互联网操作系统的知名企业,但公开的资料寥寥数语,实际上也没有把所谓工业互联网操作系统讲清楚,但这已经足以让大家发挥想象了。最近,在西门子投行会议上的发言稿中,也明确提出了物联网操作系统的提法。

      由此可见,工业互联网操作系统已经成为了有理想企业的追求。

      这对工业4.0研究院推动的INNO DIGITAL也不例外。在2016年正式推出INNO DIGITAL之后,就明确提出了“打造工业互联网操作系统”的目标。结合到工业4.0研究院CPS研究中心多年来的研究成果,已经在通用目的技术方面积累了大量的成果,借助INNO DIGITAL,可以把工业互联网操作系统相关技术应用起来。

      从操作系统的定义来看,可以提供通用目的功能,在一定程度就可以称为操作系统。虽然有一些专家把生产现场的管理系统制造执行系统(MES,Manufacturing Execution System)称为制造业的操作系统,但距离现代理念的操作系统还是有比较大的差距,主要是MES的个性化特征太严重,至少也应该MOS(Manufacturing Operating System),这才符合现在技术可以达到的水平。

西门子工业互联网操作系统

      众所周知,西门子在数字化工厂解决方案中,是有一个MOM(Manufacturing Operations Management)软件,国内也有一些专家把MOM称为工业级的操作系统,但实际上西门子自己也没有把MOM称为操作系统。

      在2016年底的公开资料上,工业4.0研究院首次发现西门子把MindSphere称为物联网操作系统(IoT Operating System),并且西门子还把数字孪生体(Digital Twin)加入到其整体体系中,算是仓促形成了完整的体系。

通用电气的Predix生态系统

      对于最早提出工业互联网概念的美国通用电气,其工业互联网战略思路清晰,已经明确把Predix作为支撑其未来数字化战略的基础,在通用电气CEO多次演讲稿中,出现了工业互联网操作系统(Industrial Internet Operating System)的提法,事实上,通用电气的并购或剥离、业务发展以及研发重点,都体现了打造工业互联网操作系统的雄心。

      在工业4.0研究院跟通用电气全球研究中心(GRC,Global Research Center)专家Joe J. Salvo做的小型工业4.0研讨会上,对于如何实现工业互联网操作系统的目标,他简单说了一句,“当然是创新(Of course it is innovation)。”

      我们认同这个看法,真正决定未来工业互联网操作系统命运的,毫无疑问要看制造企业的选择,有一点是肯定的,将来不太可能每家制造企业都拥有一个类似Windows的操作系统,因为未来工业肯定是工业云系统。

      也许会有几个工业互联网生态,类似苹果的iOS和Google的Android,但也一定也有一些边缘化的操作系统,类似微软的Windows Phone,或者三星公司的Tizen。是否拥有一定规模的工业互联网操作系统,决定了该平台生态的竞争优势与生命力,当然,也代表了该平台生态可能拥有的价值。

工业4.0研究院设立人工智能研究中心

引言:在工业4.0研究院16年年度全院大会上,明确了全院加强建设数字化装备(DIGITAL MANUFACTURING)的战略目标,同时确定了2017年是工业4.0研究院人工智能创新年,并正式成立人工智能研究中心。

      经过三年多时间的发展,工业4.0研究院已经在经济战略和先进技术两个方面的研究工作中卓有成效,进入17年之后,工业4.0研究院决定整合院现有实验室及研究中心资源,设立人工智能研究中心(AIRCC,Artificial Intelligence Research Center of China)。

      为什么把人工智能作为17年的重点工作?

      用一句话来讲,人工智能(Artificial Intelligence,AI)是通用目的技术(General-Purpose Technologies, GPT),它成为工业4.0研究院提出的中国版工业4.0体系的基础。工业4.0研究院期望借助人工智能的研究,加快推进工业4.0创新生态的发展。

      针对制造业的人工智能研究及创新,工业4.0研究院明确了以下内容:

      1. 设立工业4.0研究院人工智能研究中心,与全球人工智能研究及创新的机构建立联系,共同推进人工智能在制造业的应用。

      2. 加强人工智能在数字化工厂以及智能工厂解决方案的应用。

      3. 基于开放实验室4.0,进一步推动技术创新、风险投资以及资源对接工作,重点加强工业4.0创新基金和上市企业的战略合作。

      4. 为上市企业和投资基金提供收费的专业服务,相关收入计入工业4.0创新基金,作为推动中国工业4.0创新生态的支持。

      工业4.0研究院的愿景是“引领第四次工业革命”,在2013年成立之初,就认定人工智能、CPS、物联网以及机器人等先进技术将在未来工业体系中占据重要位置,甚至于成为发展的驱动力。

      事实也是如此,从工业4.0研究院CPS研究中心最近几年的研究成果来看,如果不利用先进机器人技术,高度自动化实现不了;如果不利用CPS技术,高度信息化也难以实现;而如果不利用物联网技术,高度网络化更无从谈起。更重大的发现是,如果没有控制论、复杂系统以及人工智能相关技术作为支撑,前面提及的三大高度化也谈不上突破。

      在2017年,预期工业4.0、工业互联网、智能制造以及数字化工厂等概念将再次焕发光彩,其中,改变它们的基本动力将来自于跟人工智能等通用目的技术的结合,这也是工业4.0研究院在新一年的小目标,希望全院员工努力创新,推进中国工业4.0创新生态的快速发展。

      欢迎对工业4.0研究院人工智能创新小目标有兴趣的投资基金和上市企业联系我们,共同探讨新的发展机会及计划。

      联系邮箱:wangmf(#)innobase.cn,王明芬副院长

中国工业互联网平台生态蓄势待发

      2013年美国通用电气提出工业互联网概念,并联合AT&T、思科、英特尔和IBM组建工业互联网联盟(IIC,Industrial Internet Consortium),引起了全世界的关注。通用电气于2015年推出工业互联网平台Predix,西门子在2016年发布MindSphere和Sinalytics,国内诸多力量也借势推出了类似平台,这宣告全球新一轮工业互联网平台生态竞争的开始。

中国工业互联网平台运营企业

      从工业4.0研究院梳理的情况来看,目前主要有两种类型的企业参与工业互联网平台生态的竞争:一类是传统的制造企业,诸如航天科工、三一集团、红领集团以及海尔电器等,它们跟通用电气和西门子的情况比较类似,都是在行业纵深解决方案已经有了积累;另外一类是全新的参与者,它们的背景一般都比较复杂,在行业领域积累较少,但也没有前者所面临的各种负担。

      航天云网:国家级代表

      客观的讲,航天科工是跟通用电气最为接近的企业,因为不管是从规模还是产品形态,都是最吻合的企业,这也是航天科工集团最终推出了航天云网的基本理由。航天云网定位于“航天科工国家工业互联网平台”,其目的也就是成为国家级工业互联网平台的代表。

航天云网平台的整体技术架构

      航天云网是按照李伯虎院士多年来研究的云制造思路来启动的,虽然实际运行者在此基础上做了较大的改进,但核心思路是比较明确的。一方面航天云网强推三哑改造,期望采集大量的数据到工业云平台上,另外一方面,航天云网还充分借助互联网+等理念带来的产业链整合趋势,加强了供应链的信息化管理能力提升。

      在航天云网对外公开演讲资料中显示,三哑改造主要涉及到哑设备、哑岗位和哑企业,其本质上还是两化融合的问题。要改进中国制造业过去三十多年累积的技术、流程和管理等问题,其复杂度可想而知,但航天云网把其平台的使命定位于“国家制造业主权之争”,必须成功决心很大。

      对于三朵云平台,航天云网计划在2016年实现50万户上线,跟通用电气把平台工业应用的规模最为生态竞争力相比,似乎双方的平台战略思路也不完全相同。

      酷特智能:红领的转型

      红领作为中国制造企业的一个缩影,体现了中国传统低端制造领域的竞争优势。从人类社会工业化以来,纺织和服装就成为了第一个实现工业化的行业,其后虽然发生了多次工业革命,但基本上对服装行业的变革并不大,其根本原因是服装行业的时尚特性,生产制造环节在产业链上的话语权并不大。

青岛红领的魔幻工厂大巴车

      这也是红领创始人张代理过去十多年一直纠结于心的挑战,随着国内互联网蓬勃发展带来的刺激,大大改变了红领公司的认识,如何利用互联网工具,改变服装行业的业态,成为红领公司的一个转折点。

      按照后来投资红领新设酷特智能公司的复星国际财报中提及,酷特智能是被认为传统行业互联网化的一个代表,这也是在发展初期红领联合同城的海尔发起互联网工业联盟的根本动机。

      可惜的是,从目前可以看到的公开资料来看,红领或酷特智能一直没有发布通用目的的平台,目前看得到的是完全个性化的魔幻工厂平台,其主要目的是为需要定制西服的消费者提供C2M服务,但这样的平台要推广到其他行业,需要做大量非标工作的,这也是同行并不完全赞同红领做法的原因之一。

      树根互联:梁稳根的希望

      三一重工作为民营企业中的领先者,在工程机械领域打下了一片天地。据媒体报道称,三一重工的创始人梁稳根每年都会到德国去好几趟,其目的就是想学习德国机械企业的先进经验。事实上,三一重工也一直在进行技术革新,其中,18号厂房就是重金打造的示范智能工厂。

三一集团树根互联公司推介会

      随之而来的金融危机以及工程机械行业激烈的价格战直接导致了新建18号厂房难以发挥效用,但是,认定了先进制造发展方向的梁稳根继续探索非工程机械产品的数字化装备领域,通用电气所推出的工业互联网得到了负责三一集团信息化工作的贺东东认同,并在梁稳根其子梁在中工业金融板块中扮演了重要角色。

      在2016年底孵化了一年多的树根互联通过网络直播的方式拉开了序幕,贺东东担任了新成立的树根互联公司总经理。据树根互联官方网站介绍,新设公司定位为最接地气的工业互联网平台,其雄心是贯穿端到端的全产业链环节,显然比通用电气要更为大胆。

      INNO DIGITAL:创新驱动

      中国制造业多年来发展经验显示,要紧密结合到需求端的实际需求来提供服务,才可能有发展空间。这样的经验在过去三十多年的改革开放过程中都是有效的,并被专家和企业家们奉为圭皋。

INNO DIGITAL开放平台运行思路

      中国制造长期以来的低成本优势主要来自人口红利,这在发展初期是适用的,毕竟“有”远远超过精细的需求满足,先想法设法把产品制造出来,并且以最低价格发布到市场上去,远远比投入资金做差异化创新要划算。但是,这也直接导致了同质化低水平的竞争,所有参与者都不愿意资金和资源做基础研发或创新,这加剧了中国制造转型升级的困难。

      工业4.0研究院在2013年成立之初就发现了这个问题,通过精心设计,在成立之后的三年多时间,一直在基础技术和原理上投入大量资源,寻找可以跟中国现有制造企业不同的差异化要素,最后选择了真正开放的技术架构和开源项目驱动的工业互联网平台。

      总结

      在消费互联网已经发展了近二十年的今天,工业互联网呼之欲出,毫无疑问,工业互联网平台所带来的想象空间,给不少追求高远的创新者带来了新的机遇。曝光度高否与最后成功者并不能画上等号,甚至于较早进入工业互联网领域的先驱者,往往只会成为先烈,但能够成为这个伟大时代的参与者,也许才是工业互联网平台参与者心中的梦想。

美国面向未来的数字化装备竞争战略

      为了保持德国制造业的未来,德国提出了基于信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)的工业4.0概念和体系,似乎德国已经在装备领域占据先机,但最近工业4.0研究院一份关于美国数字化装备的研究报告显示,美国有可能在面向未来的竞争领域,觅得一个新的技术领地。

美国创造并推动数字化装备市场

      在德国正式推出工业4.0之前,曾经做了一个专门研究信息物理系统的agendaCPS项目,其目的就是帮助德国构建装备制造的无人区,并且期望在这个市场占领主要的市场份额。

      在装备制造和市场生态双领先策略的指引下,诸如西门子、SAP和博世等德国企业结合嵌入式系统的优势,成功的构建了数字化工厂(Digital Factory)的解决方案。但从解决方案本身具有的新意和创新性来看,美国基于数字孪生体(Digital Twin)和数字线程(Digital Thread)构建的数字制造系统,更具有生命力。

数字孪生体的应用成为可能

      在数字孪生体为主题的工业4.0研讨会上,工业4.0研究院指出,美国发明数字孪生体,其目的就是为了解决复杂系统的本质问题,这是美国先进制造战略计划在创造新市场方面的一个重要体现。

      关于数字孪生体解决的四大本质问题,情况如下:

      问题一:实现真正的全生命周期管理

      虽然制造执行系统(MES,Manufacturing Execution System)以及产品生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)被创造出来很多年,但只是在少数一些行业实现了应用,并没有在种类繁多的工业领域得到普遍应用,其根本原因就是数字空间与物理现场的交互比较复杂,现有手段难以解决很多工程问题,实用性不强。

      要实现真正的产品全生命周期管理,必须实现虚拟与现实世界的一一精准对应,才可能产生较好的工程效果。数字孪生体可谓就是应需而生,它的主要创始人Michael Grieves就是一位PLM专家,他在知名的数字孪生体白皮书中就明确指出了这个需求。

      问题二:复杂制造工程需要新的工具

      为了制造复杂的产品(例如航天军工等),需要高级的数字化工具,以保证复杂产品的数字化设计和生产现场的数字化管理需要,传统的IT系统难以胜任这样的工作,而且传统的IT工具难以适应生产制造环节的较大调整,这对于任何一个复杂产品都是难以接受的限制。

      问题三:钢铁及化工等流程行业的需要

      一直以流程行业企业为主的美国智能制造领导联盟(SMLC,Smart Manufacturing Leadership Coalition)对这个问题做了较为全面深入的研究,在提交给NNMI审议的全国智能制造创新中心(CESMI,Clean Energy Smart Manufacturing Institute),就是为了解决清洁能源(Clean Energy)的智能制造创新问题的,其中,就明确指出流程行业所面临的数字化挑战。

      问题四:物联网带来的大量数字化挑战

      除了以想象不到的规模增长的物理设备数字化要求,还有它们之间联网所带来的关系数字化等,这都给传统的IT基础设施和应用工具带来了灾难性的挑战,一方面需要可以随时随地的数据存储平台,另外一方面还需要对大量的数字化后的数据进行智能化处理,这直接需要知识自动化等应用,因为要实现更好的智能产品自决策,迫切需要把人工智能、数据科学等新型研究成果应用到物联网场景。

      总的来讲,美国在为数字化装备创造新概念和新工具方面,已经走到了较为前沿的地方。中国国内具有互联网思维和IT技术能力的企业相对较多,但面向未来布局数字化装备的企业,目前还不多,这需要国家产业政策以及风险资本对数字化装备产生兴趣,从而推进数字化装备的快速发展。