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德国为什么成立“工业数字孪生体协会”?

       为了抢占数字孪生体技术的制高点,德国终于行动了。VDMA和ZVEI联合起来,于2020年9月23日成立了“工业数字孪生体协会”(IDTA,Industrial Digital Twin Association),力图推进资产管理壳(AAS,Asset Administration Shell),这被德国称之为制造业的数字孪生体。

       在VDMA官方网站发布的新闻稿中,赫然称数字孪生体为“工业4.0的关键技术”(Key Technology for Industrie 4.0)。这显然是一个巨大的转变,德国2013年正式发布工业4.0的时候,信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)才是关键技术。

       为什么会出现这么大的转变呢?

       美国国家科学基金会(NSF,National Science Foundation)在2006年提出信息物理系统之后,立刻发现挑战重重,最大的问题是在于工业哲学不同,美国工业界崇尚开放架构,而信息物理系统是封闭的集成思路。

工业数字孪生体协会

       据胡权所著《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书所讲,DARPA在2009年召集国防部各个研究单位讨论“未来制造”,确定下来需要一种新的数字技术范式,即为“数字孪生体“。美国空军研究实验室随后启动了“机身数字孪生体”(ADT,Airframe Digital Twin),通用电气、诺思罗普·格鲁曼和洛克希德·马丁等参与了该项目。大家注意,美国国防部的数字孪生体项目跟任何仿真企业无关,因为数字孪生体本质上不是仿真技术。

       在民用领域,如果美国不做基础研究,其他国家大都难以独立做应用研究,德国也不例外。当美国放弃继续推进信息物理系统工程研究之后,德国很快陷入了困惑中,最近才开始转向美国主导的数字孪生体技术。德国工业数字孪生体协会创始成员有ABB、Asentics、博世、博世力士乐、Danfoss、Endress+Hauser、Festo、Homag、库卡、Lenze、Pepperl+Fuchs、菲利克斯电气、SAP、斯耐德电气、Shunk、西门子、Trumpf、Turck、大众汽车和Witternstein等20家企业。

       北京翼络数字技术有限公司(简称“翼络数字”)早期尝试管理壳研发,发现它跟美国国防部提的数字孪生体有本质差别,后来决心聚焦数字孪生体。现在德国决心建设“工业数字孪生体协会”,并且强调采取开源项目来推进,这对翼络数字一直在做的开源数字孪生体项目应有借鉴和帮助。

       工业4.0研究院2019年10月16日牵头发起数字孪生体联盟(DTC,Digital Twin Consortium),这是全球第一个数字孪生体行业组织,美国直到2020年5月底才成立类似的组织,那么德国就更晚一些。这证明了数字孪生体产业的确是风口,也是德国成立工业数字孪生体协会的原因。

       不知道大家如何看这种全球性数字孪生体浪潮,你们已经加入到这个趋势中来了吗?

 

* 李心悦,数字孪生体技术研究院高级分析员

 

开源工业互联网创新生态倡议

      2012年11月26日,通用电气在《工业互联网:推动大脑和机器边界的融合》中首次提出了“工业互联网”概念。2014年3月,美国工业互联网联盟成立;2016年2月1日,中国工业互联网产业联盟成立;2017年11月27日,国务院发布了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。

      工业4.0研究院分析确认,工业互联网作为第四次工业革命的代表性技术,未来10年将有万亿级以上的市场机会,具有开拓精神的企业家应尽早加入工业互联网创新发展中来。

      按照经济学家佩蕾丝对技术革命大周期的分析,1968年的可编程逻辑控制器在工业领域应用了50年,其技术带来的生产力增长潜力已经基本消耗殆尽,迫切需要新一代的技术来破解生产力困境(Productivity Slump)。

      熟知互联网发展史的行业人士都比较清楚,开源软件经历了1998年的开源革命和2006年的开源演进,直到2018年微软收购GitHub以及IBM收购红帽,开源已经有长达20年的发展,形成了成熟的技术生态和商业模式。

      在工业互联网领域的行业人士都清楚,目前国内外搭建的工业互联网平台或应用,无一例外都大量采用了开源软件,甚至于部分解决方案是用100%的开源搭建起来的。工业4.0研究院注意到,由于大量企业希望占位或融资,它们大都对外宣称其平台都是自主开发,丝毫不提及应用的各种开源软件。

      这不是可以持续发展的良性工业互联网生态。如果只是小部分企业或组织在做贡献,大部分企业只是一味索取,中国的工业互联网生态是难以真正形成。

      正如一些行业专家指出,“中国一年以来出现的几百个工业互联网平台,不过是平台烟囱罢了,这跟过去孤立的IT系统没有差别。”

      开源工业互联网(Open Industrial Internet)是基于开源软件和硬件构建的工业互联网体系,主要是为了满足尽量多的利益相关者参与开源工业互联网创新生态的需要。

      工业4.0研究院结合过去五年时间研究开源软件的心得,于2016年开始重点研究开源工业互联网的发展,2018年6月27日正式提出了“开源工业互联网创新生态倡议(讨论稿)”。

      2018年12月25日,工业4.0研究院牵头发起了“开源工业互联网联盟”(Openii Consortium),邀请对开源工业互联网有兴趣的企业和组织加入,交流沟通开源工业互联网相关主题和应用。

      根据“开源工业互联网创新生态倡议(讨论稿)”发布后获得的反馈,我们结合到开源工业互联网联盟的设立,提出了两大基本理念和三项重点工作,切实帮助中国制造业实现高质量转型升级的目标。

      开源工业互联网创新生态倡议的基本理念是包容开放。包容指任何有意愿参与的企业和组织,只要提出申请,满足开源工业互联网联盟的基本要求,都可以参与联盟;开放指相关技术或解决方案只要可以开源,都应该保证开源。

      针对开源工业互联网创新生态的发展,工业4.0研究院做了半年时间的调研和沟通,并借鉴了同行的各项经验,开源工业互联网创新生态明确了三项重点工作:

      第一,建设好开源工业互联网联盟,初步拟定由非盈利组织来运行,目前暂由工业4.0研究院进行管理。将来选择恰当的时机,设立独立的基金进行管理。

      第二,针对开源工业互联网相关的重点项目,组织专家进行研究,并开放给开源工业互联网联盟成员。

      目前选择了openAAS、EdgeX Foundry和5GAA。另外,针对开源硬件,开源工业互联网联盟启动了X项目,也将对联盟高级成员开放。

      第三,在2019-2021年,预计每个季度召开一次成员会议,主要分为技术和生态两大议题,结合到重点开源项目,进行技术交流和学习,共同推动开源工业互联网创新生态的发展。

      开源工业互联网创新生态倡议作为开源工业互联网联盟的核心文件,将根据联盟成员的意见,不断进行修订,以满足包容和开放两大基本理念要求。



开源工业互联网联盟官方网站

www.openiiconsortium.com

开源工业互联网联盟公众号 开源工业互联网联盟公众号

开源工业互联网创新生态倡议(讨论稿)

      2012年11月26日,通用电气的战略和分析主任Peter C. Evans和首席经济学家Marco Annunziata联合撰写了《工业互联网:推动大脑和机器边界的融合》,首次公开提出了“工业互联网”的概念。2014年3月通用电气、AT&T、思科、英特尔和IBM五家企业联合发起成立了工业互联网联盟(IIC,Industrial Internet Consortium),吸引了全球各界的关注。

      2016年2月1日,中国工业互联网产业联盟(AII,Alliance of Industrial Internet)也正式诞生,开启了中国的工业互联网快速发展的历程。2017年11月27日,国务院发布了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,首次确认工业互联网作为国家推动制造强国和网络强国的抓手,将在未来十年成为最受关注的新型产业。

      工业4.0研究院分析确认,工业互联网作为新技术、新产业、新业态和新模式的四新代表,至少具有百万亿元以上的发展机会,具有开拓创新的企业家应该及早加入工业互联网创新发展中来。

      大量证据表明,工业互联网跟传统的互联网类似,其生命力在于开放包容,在开源软件(OSS,Open Source Software)的推动下,它将以超出其他技术快得多的创新速度,领先于其他技术种类,成为最具有竞争力的创新生态。工业4.0研究院把这种生态称为“开源工业互联网创新生态”。

      与目前一些大型企业宣称的“工业互联网平台”不同,“开源工业互联网创新生态”强调制造企业拥有自主控制的私有工业云,并且利用开源软件构建,以此降低成本,加强掌控力,避免工业大数据滥用而降低企业的竞争力。

      为此,工业4.0研究院联合翼络工业互联网(重庆)有限公司和重庆露云工业互联网有限公司等机构发起创新倡议,邀请有识之士联合起来,共同打造“开源工业互联网创新生态”,以实现颠覆性创新(Disruptive Innovation)之目标。

      正如传统互联网依赖开源软件发展的历程一样,工业互联网的创新活力也在于此。从工业4.0研究院跟踪的情况来看,目前市场上超过95%以上的工业互联网平台都是基于开源软件构建的,它们大量采用Hadoop、OpenStack、Ceph、OpenShift和Cloud Foundry等开源软件,构建了以自己品牌命名的工业互联网平台,并且企图把这些平台推给制造企业,通过攫取企业的大量数据来盈利。

      中国制造业转型任务艰巨,不应该只有一种发展模式。一些大型企业通过集成开源软件建立公有工业互联网平台,这样的方式可以解决传统的一些信息化难题,但对于中国大量的制造企业来讲,应该释放它们的创新潜力,激发它们的创业热情,大平台的方式并不是它们最佳的选择,应该让他们也拥有平台的梦想。

      开源软件经过过去20多年的发展,已经基本成熟,特别是云计算的发展,其发展初期就跟开源软件紧密结合在一起,形成了完整的解决方案,这也是国内不少企业可以在短短半年时间就推出一个全新的工业互联网平台的缘故。

      “开源工业互联网创新生态”拟通过核心成员贡献的领先技术,大幅降低构建工业互联网平台的技术难度和成本,让大量的中小企业都可以自行构建拥有自主能力的工业互联网平台,以便它们进行各种业务上的创新,真正激发它们的发展潜力。

      为了让“开源工业互联网创新生态”的目标落到实处,避免国内一些联盟和协会缺乏活力的弊病,我们倡导“包容”(inclusive)和“开放”(open)的基本理念,特拟定了三大基本原则:

      原则一:对于核心的应用,不允许专有的软件介入,要求参与成员对所有成员无差异的开源

      由于本倡议是“开源工业互联网创新生态”,要求参与成员提供真正的开源软件,而不是三心二意的干扰大家的努力。对于涉及到整体解决方案的关键软件,不允许提供专有软件,鼓励所有成员提供真正开源的软件模块。

      本原则借鉴了美国DARPA和NSF对支助项目的要求,这是保证包容和开放的基本要求,应予以严格执行。

      原则二:对于有意愿加入“开源工业互联网创新生态”的任何企业,不得以跟已有成员有竞争关系而拒绝

      由于“开源工业互联网创新生态”涉及到工业互联网的创新速度,我们相信,只有更多元化的成员加入,才可以导致这个生态具有活力,同时也可以避免单一的利益述求影响了生态的发展速度。

      因此,对于任何有意加入“开源工业互联网创新生态”的企业,都应该一视同仁,应保证它们享有同等的权利,当然,它们也应该履行相当的义务。

      原则三:“开源工业互联网创新生态”不参与标准制定,但愿意就各种标准进行选择,推荐给成员

      目前涉及到工业互联网相关的标准已经比较多,国家相关单位也在不断制定相关标准,“开源工业互联网创新生态”提倡市场化的标准,让企业客户去选择更具有创新的标准体系。

      虽然“开源工业互联网创新生态”不参与标准制定,但对于成员企业,可以以自己的名义参与,但应该注意不要影响倡议所遵循的三大基本原则。

      在此基础上,“开源工业互联网创新生态”邀请有意采用开源战略(Open Source Strategy)的企业加入,共同提供基于开源软件的工业互联网解决方案,包括工业互联网平台、工业APP以及针对行业的解决方案等。

 

工业4.0研究院

翼络工业互联网(重庆)有限公司

重庆露云工业互联网有限公司

二零一八年六月二十七日

《2017年德国国家改革方案》简介

      《德国国家改革方案》(NRP,Nationales Reformprogramm)是德国联邦政府部门对外发布的一份关于德国国家经济政策和就业政策的重要年度报告。2017年4月12日,德国经济与能源部发布了《2017年德国国家改革方案》。

2017年德国国家改革方案封面

      为了便于国内经济学家和工业4.0专家了解德国经济政策背景,工业4.0研究院对《德国国家改革方案》进行了全面梳理和分析。《2017年德国国家改革方案》关键词包括“投资”、“劳动力和就业”、“可再生能源”、“研究和创新”。

      “投资”首次在NRP报告中占据了如此重要的位置(第一、第二条措施)和如此大的篇幅(2016年之前几乎没有提到投资,《2017年德国国家改革方案》中占了约10页的篇幅)。

      除了加强公共投资、加强对欧洲的投资、加强私人投资等“老生常谈“以外,有两方面政策值得注意——“健全的公共财政安全,投资未来”、“重组联邦和地方政府的金融关系”。而这两条政策的具体内容都与欧洲目前一个热议的话题有密切关系“难民”,由于难民涌入,德国地方政府财政正面临压力,上述两项政策都是为了解决德国地方政府债务的问题。

      在《2017年德国国家改革方案》中谈得最多的便是“劳动力和就业”问题了(占了14页的篇幅)。不过,德国目前面临的问题不是“失业”,更多的是“劳动力不足”和“难民就业”。以报告提出的几项措施为例:一是鼓励双职工家庭;二是帮助非正式劳动力转变为常规劳动力;三是尽快促使难民融入德国劳动力市场。

      《2017年德国国家改革方案》提到德国的公共投资对欧元区的间接影响有限,同时也提出德国将加强对欧洲的投资。德国接下来是否能够利用资本的力量在各个层面巩固其在欧洲的“统治”地位?德国是否能够一改之前在资本市场上相对美国的弱势?德国资本市场目前情况如何?这些问题值得继续探究。

      从默克尔执政后德国在全球经济政治地位的提高来看,默克尔推动的国家改革方案执行力相当强。而随着德国在欧洲已经取得话语权,从一定程度上,德国的政策俨然成为欧洲整体趋势的风向标。因此关注《德国国家改革方案》有助于中国制定相应的政策和经济战略。

附录:

报告全文(德文),http://www.innovation4.cn/library/r14953

欧盟“数字化欧洲工业”(DEI)计划

      随着全球开始对工业4.0、先进制造以及工业互联网等代表第四次工业革命的概念投以关注,欧盟也开始系统的梳理其成员国的新工业计划,包括德国的工业4.0(Industrie 4.0)、法国的新工业法国(Nouvelle France Industrielle)以及斯洛伐克的智能工业(Smart Industry)等,期望通过一个概念来把欧盟成员国的努力统一起来,这个概念就是“数字化欧洲工业”(Digitalising European Industry,DEI)

欧盟各国的产业政策分布情况

      欧盟委员会认为,为了保证这个单一市场(欧盟)的共同利益,就应该加强单一数字市场(Digital Single Market,DSM)的推进,这也是最近多年来欧盟的一个努力目标,它们还因此推动了地平线2020(Horizon 2020)的研究和创新项目,为进一步提升欧盟经济体的竞争优势提供驱动力。

      欧洲的工业优势分析

      工业4.0研究院发现,按照欧盟委员会的分析,欧洲工业的竞争优势比较突出,主要体现为三个方面,分别是在大量的领域领先的企业、世界级的研发机构、传统制造业和中小企业。

      欧盟委员会认为,欧盟成员国在制造、汽车和航空电子、安全与能源电子、机器人、电信设备、商业及专业软件、激光和传感技术等领域,拥有世界级的领先地位。事实上,欧洲作为最早进行工业革命的区域,除了德国和法国之类的制造领先国家,还有不少国家的工业化程度比较高,例如,意大利在3D打印领域就处于全球领先水平。

数字化欧洲工业计划背景

      在过去两百多年的工业化进程中,欧盟各个国家建立了现代的研发体系,不少研发机构处于全球领先地位。诸如法国的数学研究所,最近也与华为等公司建立了深入合作关系,帮助解决通信中的一些数学及编码等问题。

      当然,欧盟在传统的建筑、食品及饮料、纺织、出版印刷、工艺品等领域,也有不少中小企业是隐形冠军,这些中小企业的产品及解决方案,往往成为大型企业规模化产品的最佳补充,也成为了欧盟的工业化版图中比较靓丽的景象。

      数字化欧洲工业计划

      为了提升欧洲、国家及地区的制造业计划,例如,德国有工业4.0国家战略,斯洛伐克有智能工业国家级计划,法国也有新工业法国国家政策,它们之间缺乏协同,这导致了整个欧洲的竞争力受到了影响。

      为了推进欧洲范围的数字化进程,欧盟提出了数字化欧洲工业(Digitising European Industry),总的来讲,它主要强化了三种技术对欧洲工业的影响,它们分别是物联网(IoT,Internet of Things)、大数据(Big Data)和人工智能(AI,Artificial Intelligence)。

      从欧盟实际推动的数字化欧洲工业计划内容来看,主要是强化数字创新中心(Digital Innovation Hubs,DIH),通过遍布欧盟成员国的数字创新中心,可以提供数字时代的基础设施,提升各个行业的创新能力。

      与美国强调互联网计算(分布式计算为核心)不同,欧盟在推动诸如云计算及大数据技术的时候,比较强调高性能计算(High Performance Computing,HPC)和量子计算(Quantum Computing),有可能是欧盟在这种集中式计算上投入的资金比较大,期望把这些技术利用起来。

      当然,欧盟也把5G、云计算、物联网、数据技术和网络安全等五个方面的标准化工作作为了重点,这也许是因为国际不少标准化组织都设在欧洲,因此欧盟把这个事情作为了重点工作来推进。

      总体来讲,工业4.0研究院认为,欧盟的数字化欧洲工业计划做了不少工作,但由于技术路径等范式认识的差异,其计划的先进性和前瞻性甚至于不如一些成员国的计划(例如德国的工业4.0),更别说跟美国的开放式创新方式相比。对于中国制造的转型升级来讲,我们完全有理由避免欧盟的数字化欧洲工业计划的不足,体现中国网络化大国的先进性。