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产业互联网的过去、现在与未来

本文是根据胡权院长在互联网经济学研究联盟主办的“产业互联网:开启数字经济下半场”研讨会演讲笔录整理而成,时间是2018年11月7日。

“产业互联网:开启数字经济下半场”研讨会演讲

      今天非常高兴,受互联网经济学研究联盟的邀请,跟行业内的专家共同探讨产业互联网方面的主题。就产业互联网这个概念来讲,比较具有中国特色,因为实际上,大家在翻译Industrial的时候,有的翻译成工业,有的翻译成产业,翻译成产业的大都跟产业关系比较大,例如产业经济学就会用这个概念。

      但是,我们也知道,美国GE提出了Industrial Internet,目前国内把这个概念翻译为工业互联网。因此,我们行业内出现了概念不太清晰的状况,实际应用的时候也有不少争议。

      对于以上提到的问题,根据工业4.0研究院的跟踪研究情况,跟大家做一个分享,主要从产业互联网的历史、现在与未来三个方面做一些介绍。

      首先,对于产业互联网,我们可以追溯到1968年。如果大家比较熟悉工业4.0就很清楚。按照工业4.0体系的划分,1968年是PLC产生的时间,PLC就是所谓Programmable Logic Controller,翻译为中文就是可编程逻辑控制器,这个时间点被认为是工业3.0产生的起点。

      随着PLC的推出,到1973年的时候,Joseph Harrington首次提出了计算机集成制造(CIM,Computer-Integrated Manufacturing)的概念。从记录来看,Harrington在1973年的时候只是提出了概念,到了1984年的时候,他才意识到这个概念还不错,于是就写了一本书,这本书的名称是Understanding the Manufacturing Process:Key to Successful CAD/CAM Implementation,它就是怎么来解释计算机如何应用到制造过程的,这进一步阐述了他自己提出的CIM概念。

      如果大家对国内发展CIMS比较熟悉,就知道我国早在上个世纪80年代就跟进CIMS概念了,包括在清华也成立了一个CIMS中心,大概时间是90年代的时候,根据国家863项目需要设立的。

      值得大家关注的是,在同一时间,美国仍然在继续探索一件事情,那就是计算机技术或者IT技术在工业领域的应用,到底怎么样,比较有代表性的报告是美国国家研究委员会在1988年的时候出版了A Research Agenda for CIM:Information Technology,也就是关于CIM的研究计划,这个报告大家可以找来看,因为时间原因不展开讲了。

      大家还需要了解一个事实,在上个世纪80年代,日本和美国产生了贸易战,美国认为日本只是学习美国发明的技术,而对人类社会并没有做什么贡献。为此,日本为了缓解当时的矛盾,1989年的时候提出了一个“智能制造系统”(IMS,Intelligent Manufacturing Systems)的国际研究计划,该计划的目的是为了构建一门新的智能制造学科,计划正式推行是1995年。

      有趣的是,在同一时间的美国,也就是刚才讲的美国国家研究委员会,它在1995年的时候仍然在继续推进IT在制造业的应用,并出了Information Technology for Manufacturing: A Research Agenda的报告。

      我们继续往后观察,到2000年左右,互联网就开始蓬勃发展了,这给美国经济带来了新的发展动力,因此也不太关注日本在做什么了,因为美国拥有了一个新的互联网产业,在座各位可能对这个产业都非常熟悉。

      关于前面提及日本发起的IMS,大概到2005年的时候,日本人就开始认为我们还研究这个干嘛,反正也搞不成了,开始日本国内有专家提议退出IMS,因为当时日本是把IMS定义为在制造业的人工智能的应用,雄心勃勃的想把人工智能直接引入到制造业里面来,以后不用人干活了,当时是想干这件事情。

      事实上,日本在2010年退出了IMS,但这个组织目前还存在,主要是欧盟在主持。目前比较活跃的机构是墨西哥,墨西哥国家比较小,但也想主导一个国际组织,所以在IMS里面非常活跃和积极。

      大家需要注意,在2007年左右的时间,美国的国家科学基金会(NSF,National Science Foundation)提出了CPS的概念,也就是信息物理系统。

      当时提出这个概念目的是什么呢?美国国家科学基金会表示,希望通过CPS的提出,为制造业创造一门信息技术在制造业应用的学科,他们打算花10-20年的时间把这个事情干成。

      事实也证明,大概在2016年的时候,NSF和国家研究委员会联合发布了《美国信息物理系统教育规划报告》。美国认为它花了10年的时间,已经基本建成了制造业的IT技术应用的整体学科框架,NSF虽然也在继续研究CPS,但剩下的大部分东西已经归到了NIST来做了,也就是美国商务部下属的标准化技术组织来做。

      接着我们进入了2010年之后,大家都比较清楚,在这些年期间发生了很多事情,包括2011年德国在当时的CPS研究计划里面,提出了CPS+制造业=工业4.0,并把它作为一个未来项目来做。在2012年的时候,美国也开始提出了工业互联网这么一些概念,日本也逐渐提出所谓的机器人革命和工业价值链计划, 2015年左右,我国也提出中国制造2025,把智能制造作为我们的主攻方向。

      这样,我们基本上看到了产业互联网的整个脉络,过去几十年期间,人类社会都在探索信息技术怎么在工业领域进行应用。这个时间周期几乎跟消费互联网的周期同步。

      不过,工业自身的发展周期决定了产业互联网不会像消费互联网一样,即便50多年的时间已经过去了,产业互联网仍然不成熟。

      我们来看一下为什么说产业互联网跟消费互联网发展速度不同。在座各位可能有的人是学技术的,这样就比较容易理解工业3.0的代表技术PLC。例如,电灯的开关,它是一个开关逻辑,开和关,在计算机里面就是0和1,在生产制造的现场也是一样,也需要这种控制逻辑,但生产制造现场的逻辑自然要比开关逻辑复杂得多。

      在PLC产生之前是什么东西来控制呢?继电器,这是用电气化的方式来控制,产生一种控制逻辑。如果生产现场控制逻辑复杂,那继电器就非常大。于是,生产制造就开始就出现了一种需求,既然计算机应用逐渐广泛,为什么我们不能用电子化的方式来控制呢?这个需求就是当时的通用汽车提出的。

      通用汽车提出,有没有公司可以提供一个小型的电子化的控制系统,可以让通用汽车生产线上的柔性化生产更容易一些,所谓柔性化生产就是让这些装备设备可以进行一定的调整,而不要大张旗鼓的重新部署生产线。

      PLC的好处在于,它一个图形的界面,可以拖拉一些东西,就可以把这个逻辑完成。人类社会在做工业领域的产业化应用都在追求一个事情——更简单,消费互联网的发展也是这种逻辑,例如做网页越来越简单,消费者互联网借此快速发展。

      其实产业互联网这个领域也有同样的逻辑,但是比较慢,因为工业领域的投资大,改造起来也比较复杂,PLC作为一个替代传统设备的逻辑控制方式,我们称之为通用目的技术,它很好的解决了这个问题,因此就开启了人类社会生产力提升新阶段。

      我们衡量工业领域的应用,通常是用生产力来衡量。新兴技术和应用能不能提高生产力,这是决定我们要不要引进技术的根本原因,而不是所谓的政府支持,这是很重要的经济规律和特征。

      PLC作为通用目的技术来应用,很快有大量的企业参与了,大家看到AB、GE这些都参与了,从而导致了PLC大规模生产,形成了规模效应,从而也大大降低了成本,反过来也加速了PLC在多个行业进行应用,当然,PLC还主要在离散行业应用比较广泛。

      由于IT技术在制造业的应用逐步深化,流程行业也开始大量使用数字化工具,它主要是DCS。流程行业传统的控制方式利用一个闭环电路来控制,如果是一个闭环,问题还不大,但如果控制的仪器、仪表太多了,就会比较复杂。后来大家发明了DCS,也就是分布式控制系统,基本原理跟消费互联网比较类似,大家容易理解。

      总的来说,工业革命或者技术革命,本身是由信息技术在这个行业的应用所推进的,特别是通用目的技术,通过一种基础的逻辑控制,或者数据的读取,或者闭环的控制,使得它在各个工业场景都可以应用,慢慢就把其中的行业生产力提升了。

      但是,工业互联网或者产业互联网在过去几十年的发展还是比较缓慢的,至少跟消费互联网相比是远远落后的。2012年左右的时候,GE做了一个统计,它统计在1996年到2005年期间,全球的生产力增长水平大概在3%左右,但是到了2010-2015年,全球的生产力增长水平大概在0.%这么一个水平了。

      这就意味着,全球生产力平均水平几乎没有什么增长了。为什么会出现这样的状况呢?其实是因为先进技术已经比较成熟,已经无法从先进技术中榨取生产力了。

      既然产业互联网发展缓慢,相关研究也没有成熟,目前,产业互联网是没有形成严格的范式。按照库恩在《科学革命的结构》中所说,一方面产业互联网缺乏范式所需要的基本概念和体系,没有奠定基本的理论基础,这样导致研究并不持续。另外一方面,一种方式的形成必须有较大规模的粉丝,他们愿意宣扬这个概念。因此,产业互联网在过去还没有形成一个流派。

      经济学家佩蕾丝曾经提出了50-60年的技术革命周期论,她研究了自第一次工业革命以来的技术革命,从中找出了这种规律。新型技术的初期应用,能够大幅提高生产力水平。但随着用到后面就难以提升生产力了,这也应证了前面提及的GE研究成果。

      第一次工业革命以来,一共发生了5次技术革命,每次技术革命都有4个阶段。通常在发展初期,大家都很激动,纷纷搞范式,提新概念,提了之后发现提了新概念之后还是不能提高生产力,结果发现基础设施不齐备,以消费互联网的经验来看,电子商务在初期发展的时候,就缺乏电子支付、信用和便宜的物流等基础设施。

      产业互联网的发展也处于这种状况,基础设施是什么,我们现在还没办法回答,这需要我们进行探索和研究。

      这是从产业互联网过去的状况,大概就介绍这么多。接下来,我们来看一下产业互联网现在的状况是什么呢?

      今天中午各位专家聚餐的时候,也谈到了这个问题。总体来讲,产业互联网这个概念,还是IT企业提交较多。

      对于官方来讲,工信部信息化处指导设立了中国产业互联网发展联盟。但目前国务院和工信部主要推的是工业互联网的概念和应用,发改委主要推的是数字经济的概念。国家信息中心也比较倾向于数字经济的概念,中国互联网协会过去也力推产业互联网的概念,2015年青岛的红领还借助协会发起了中国产业互联网研究院。

      我们来看一下,产业互联网到底要解决什么问题。对于中国政府和互联网产业来讲,命题也许很简单,那就是如何发挥网络大国的优势,相比较智能制造等概念而言,我国对于互联网+、产业互联网、工业互联网是情有独钟的。

      怎样把网络大国跟制造大国结合在一起,最后产生一个新型的产业,这是我们时代需要回答的问题。难点是明显的,那就是产业互联网的体系不成熟,有可能大家连到底要解决什么问题也难以建立共识。

      工业4.0研究院的认识比较明确,产业互联网的发展挑战,体现为没有对制造系统进行系统研究。

      我做一个类比,今年2018年的时候,William Nordhaus获得了诺贝尔经济学奖,他早期研究的是技术经济学,后来感觉没有什么进展,随之改为去研究环境变化跟技术的关系,通过把物理和化学等自然学科内容简化为经济学家和政策制定者可以理解的内容,他推动了环境经济学的研究。

      产业互联网目前的挑战也在这里。制造系统到底是怎么样的,大部分经济学家和政策制定者是不清楚的,这需要研究产业互联网的专家来做这个事情。我在此提出这个问题,希望有专家来做这个事情,否则产业互联网的研究难以深化下去,如果要经济学家都去学技术,这样事情就复杂了。

      目前,国内提及并参与产业互联网发展的组织有几个,主要有中国互联网协会、中国产业互联网发展联盟以及腾讯公司。

      中国互联网协会一直是产业互联网概念的支持者,它目前在全国各地有好几个产业互联网机构,例如,在浙江设立了产业互联网的研究院,在山东威海、上海也做了产业互联网的促进中心。

      对于中国产业互联网发展联盟,它们有一个官方网站,行业内活跃度还比较高,只是最近因为工信部有调整,这个联盟可能也有比较大的变化。

      腾讯最近明确提出要转型产业互联网,在座各位都比较清楚,我就不赘述了。

      因此,对于产业互联网的发展现状来看,真正的范式还是没有构建成功,是不是能借助腾讯的引领,借助互联网经济学研究联盟把范式建起来,我觉得是有必要的。

      最后,我们来谈谈产业互联网的未来。大家注意,今天我没有特别辨析产业互联网、工业互联网或者别的概念之间的差异,主要是笼统的讲实体经济或者工业领域,IT或互联网技术可以解决一些什么问题。

      美国GE对此作了一些探索。早在2011年,GE就提出了工业互联网的概念,当然,GE还找了经济学家来构建了一个周期论,它认为人类社会迄今有三个技术浪潮,第一个浪潮就是工业革命,第二个浪潮是互联网革命,第三个浪潮就是所谓的工业互联网革命。

      不管怎么讲,今天我们提及产业互联网,需要回答几个核心的挑战和问题。

      第一,要完善产业互联网的概念和范式。

      如果我们要真正去引导行业发展,推进企业战略落地,一定需要把这个概念定义清楚,它的范式、体系给讲明白。

      据观察,早期提产业互联网的企业很积极,但后来看国家没有相应的政策支持,它们又跑去提别的概念了,企业家可以这样,但研究学者不能。作为研究学者,应该对这些问题进行深入的研究。

      第二,我们在跟产业融合的时候,如何发挥互联网企业、IT企业的优势?

      产业互联网和工业互联网是不同的流派,他们持有的视角也不相同,对于产业互联网来讲, IT企业和互联网企业更有兴趣,它们更愿意采用产业化的概念来认识,这直接跟消费互联网对应起来。

      但是,工业互联网不是的这样的逻辑。工业互联网跟工业技术或者智能制造对应起来,或者跟云计算对应起来,甚至于跟两化融合,也就是工业化和信息化的概念关联在一起。

      不管怎样,如果要把产业互联网的体系完全建立起来,怎样真正发挥互联网企业或者IT企业的优势,这个问题是要回答的。

      第三,按照技术革命的要求,一定会产生通用目的技术。

      刚才介绍得不详细,通用目的技术为什么很关键,实际上跟工业领域的非标特征有关,大家如果跟工业企业打交道,他们最喜欢跟你说的是非标,也就是非标准化。

      事实上,在工业领域,大部分工作是非标准化的,解决方案大部分是项目,而不是产品,更谈不上平台了,因为没人让你做,这也是我们目前国内互联网公司进入到产业互联网里面去的难点,短期内不能解决。

      理由很简单,因为制造企业的生产工艺不一样,尽然产品不一样,生产设备就难以统一,要发挥互联网或者IT技术的优势,是需要找到通用目的技术的。

      从历史的角度上来看,产业互联网本身是要解决通用目的技术这个问题的,它要想办法找到一个或几个通用目的技术,才可能大规模推动产业互联网的深入发展。不过,到底是不是云平台,或者别的东西,目前还没有定论。

      我的意见很明确,产业互联网肯定会有通用目的的技术产生,才称得上一次技术革命,否则只是一种改进。因为不管是传统产业还是新兴产业,都是要遵循一个经济规律,也就是我们经常讲的规模经济。通过通用目的技术,产品、部件的成本才可以下降,从而实现生产力水平的提升。

      对于产业互联网未来首要解决的问题,还是应该把技术问题抽象成经济学家可以懂的问题,这也是产业互联网研究的一个挑战。自动化里面到底发生了什么,数字化到底意味着什么,这可能要认识PLCDCS在工业领域的应用。通过理解这些技术应用,经济学家需要思考它们带来的经济影响。

      甚至于对诸如数字孪生体这样的新概念,如何理解,可能国内的技术专家都无法理解,因为它们更加抽象了。如果把这些问题解决了,我们再来讨论产业互联网,大家可能会感觉到更加踏实,否则,产业互联网要成为一个新学科或新领域,难度就比较高了。

      今天我主要对产业互联网产生的历史、现状和未来,做了一些简单的介绍,涉及到产业互联网相关的资料也比较多,不能一一介绍。

      总体来讲,产业互联网的确是一个值得研究的学科和领域,但目前的确是不成熟的。我们如果要推动它的发展,一定要解决的制造企业本身所面临的问题,当然,对于研究学者来讲,诸如范式的构建,通用目的技术等问题,可以作为下一阶段研究的内容。

为什么做工业互联网平台对标分析?

      2018年8月27日,工业4.0研究院经过一个多月的筹备,发布了《全球工业互联网平台对标分析》,为了便于行业人士从技术、模式和竞争力等多个维度认识国内外工业互联网平台,10月5日,经过精心准备,正式发布了《全球工业互联网平台对标分析》的1.0版本,并提供了158页的公开版免费下载。

      早在2017年11月27日,国务院就发布了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,明确把工业互联网列为了中国制造的主攻方向。毫无疑问,工业互联网体系中的平台成为了兵家必争之地。

Industrial Internet Platform

《全球工业互联网平台评估分析》报告封面

      据工业互联网产业联盟(AII,Alliance of Industrial Internet)统计,目前全国有300个工业互联网平台,可见在短短一年的时间,瞬间出现了这么多平台。

      从工业4.0研究院了解的情况来看,大部分企业虽然有技术人员,但对于如何分析行业情况,缺乏人手和资源来进行。为此,工业4.0研究院提供了“工业互联网服务平台”,把行业内公开平台的基本信息都收集起来,整理成一个报告,为了方便管理层阅读,形成了ppt格式。

      首先,通过过去一年多时间对工业互联网平台的研究,工业4.0研究院提出了工业互联网平台的三大流派,分别是制造企业、技术服务商和互联网企业,它们在进入工业互联网领域的时候,具有不同的战略思路和商业模式。

Industrial Internet Platforms

工业互联网平台的三大流派

      曾经阅读了《全球工业4.0研究报告》(2017、2018)的行业人士容易理解,制造企业比较容易利用工业4.0的三大集成,加强其核心扩展能力,例如,富士康工业互联网公司目前花巨资打造的FiiBEACON就是这个目的。

      对于技术服务商,它们延续传统的工业软件服务模式,争取往技术服务化方向转型,本质上提供的就是软件即服务(SaaS,Software as a Service)。按照工业4.0研究院的认识,西门子、PTC、索为等企业,采用的商业模式就归属这种。

      不过,除了制造企业和技术服务商,目前还有互联网企业开始介入,对于它们来讲,想方设法把所有东西服务化,最终实现网络效应,才是它们追求的目标。工业4.0研究院认为Google Cloud IoT就是这样的商业模式。

Killer Solutions

开源工业互联网平台提供的四大杀手级方案

      通过对大约300家工业互联网平台进行研究,工业4.0研究院发现,大量的工业互联网平台利用开源软件,很快搭建出来了,虽然功能不一定全面,但基本上具备了基础设施层(IaaS,Infrastructure as a Service)、平台层(PaaS,Platform as a Service)和服务层(工业APP,即SaaS,Software as a Service)。

      早期介入工业互联网领域的企业不希望其他企业自行搭建平台,不过,通过开源工业互联网平台提供的杀手级方案,任何一家制造企业,都可以快速以较低成本搭建一个工业互联网平台。据翼络工业互联网公司统计,以最低30万的投入,可以建设一个包含硬件和软件的私有云平台,满足企业进一步信息系统集成和开发的需要。

      目前开源工业互联网平台提供了四个方面的杀手级方案(Killer Solutions),包括云计算(Cloud)、人工智能(Artificial Intelligence)、大数据(Big Data)和数字孪生体(Digital Twin),这四个杀手级方案都是技术领先的领域,可以帮助企业用上最先进的方案。

Open Industrial Internet Iniative

开源工业互联网创新生态倡议

      工业4.0研究院深知中国制造企业迫切需要创新的支持,为此,早在2018年6月27日,工业4.0研究院联合翼络工业互联网公司、中工经云公司、斯欧信息技术股份有限公司和露云工业互联网公司等共同提出“开源工业互联网创新生态”倡议。

      与此同时,工业4.0研究院也推出了数字孪生体研究中心、开源工业互联网平台和工业互联网服务平台,力求把行业服务平台化,让有需要的企业可以通过互联网轻松获得专业化的指导。

      更为重要的是,工业4.0研究院深知工业互联网平台标杆企业难以在短期内形成自我发展的现金流,投资基金的支持颇为重要,为此,通过工业互联网服务平台(iireadiness.com),工业4.0研究院将不定期发布国内外的工业互联网平台相关信息,帮助投资基金和企业对接。

      后续工业4.0研究院将公开相关内容,欢迎投资基金及企业联系合作。联系邮箱:INNOBASE(#)QQ.COM

工业互联网和产业互联网是不同的概念

      对于工业领域的互联网,国内开始呈现了两个概念,一个是产业互联网,另外一个是工业互联网。客观的讲,产业互联网提出的时间更早,而工业互联网是在GE提出之后流行起来的。不过,一些行业人士认为工业互联网就是产业互联网,或者反之亦然,它们都没有太大根据。

Industrial Internet

      工业4.0研究院认为,不管从翻译上来讲,还是从行业健康发展,或者范式引导等角度来看,工业互联网跟产业互联网都是两回事。

      首先,我们从翻译学来认识,工业和产业通常会用industry来翻译,大家不要忘了,industrial通常被大家认为是形容词,但它同时还有名词含义。

      按照Merriam-Webster的定义,industrial除了常用的形容词定义,还有一个名词含义,它主要指工业生产和服务(industrial production or service)。

industrial

Merriam-Webster对industrial的定义

      更值得大家关注的是,按照国际通行的行业分类,例如GICS(Global Industry Classification Standard),这是1999年摩根士丹利和标普(S&P,Standard & Poor’s)联合发布的,其中也有Industrial一级分类,下面还有三个二级分类,分别是资本产品(Capital Goods)、商业及专业服务(Commercial & Professional Services)和交通(Transportation)。

      具体的分类方法大家可以查看MSCI的官方网站。目前行业分类方法有两大类,一种是管理分类,类似于统计局和工商等领域用的分类标准,另外一种是投资分类,GICS是最为通行的,我国A股和新三板都是采用这种分类方法。

industry

Merriam-Webster对industry的定义

      对于industry来讲,按照Merriam-Webster的定义,其中有一个含义是business,也就是一种业务,但特定跟制造业更相关。

      如果按照中文含义的“产业”,笔者认为还是应该用industry更合适,因为关联行业是更多的行业,相当于GICS中的sector(行业)罢了。在英文中,大家用industry,也会自觉跟其他应用场景联系在一起,大家不会用一般性定义来描述工业,例如,大家说GE是工业公司,通常用的是industrials,因为可以对应到GICS的分类,GE同时还是上市公司。

Fisher Investment on Industrials

Fisher Investment on Industrials一书的封面

      Fisher Investment出版了一系列的投资管理的书籍,在Fisher Investment on Industrials一书中,对于GE的描述,用的是工业巨头(Industrial Conglomerates)这个词汇。

      因此,对于翻译学来讲,工业互联网显然是用Industrial Internet,而产业互联网用Industry Internet比较合适,两个词汇从中文或英文都表达了不同的范式、概念和内涵,混淆在一起不利于我们进一步利用这个概念。

      其次,在中国的行业管理上,工信部扮演了重要角色。以目前的情况来看,国务院已经明确提出了“互联网+先进制造业”的概念,这是用工业互联网来装相关内容的。虽然早期工信部也有相关机构提出了产业互联网概念和应用,但估计产业互联网概念将来成为官方主流的可能性非常小。

Alliance of Industrial Internet中国产业互联网发展联盟的官方网站首页

      据工信部官方网站介绍,工信部信息化和软件服务业司、信息通信发展司、信息通信管理局和网络安全管理局等负责了工业互联网相关工作,工信部信通院在支撑工业互联网方面做了不少工作,主要体现在工业互联网产业联盟(AII,Alliance of Industrial Internet)的创立和管理上。

      简单的讲,笔者尝试用体制(institutional)来解释工业互联网和产业互联网之间的差异。

      对于产业互联网,众所周知,也有一个中国产业互联网发展联盟(IDAC,Internet + Development Association of China)。

Internet + Development Association of China

中国产业互联网发展联盟的官方网站首页

      官方网站的介绍如下,

      “2015年4月9日,在由工业和信息化部、深圳市人民政府共同主办的第三届中国电子信息博览 会上,工业和信息化部电子科学技术情报研究所、国家信息中心、国家开发银行研究院等发起单位举办中国产业互联网发展研讨会暨中国产业互联网发展联盟发起倡议仪式。”

      由此可见,工业互联网和产业互联网是两个不同的组织在推动,其工作重点和主要参与单位也不相同。

      最后,我们从“技术革命”(technological revolution)的角度来看工业互联网和产业互联网之间的差异。

      按照《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions)一书所阐释的思想,一个概念或范式,如果要真正对产业有影响,必然需要构建一套范式(体系),否则会面临两大难题:

The Structure of Scientific Revolutions

The Structure of Scientific Revolutions一书的封面

      第一,缺乏核心价值述求,不太容易聚拢一定数量的拥趸,那么这个概念的社会性不容易发挥出来,自然无法形成一股时代的力量。

      客观的讲,工业互联网和产业互联网在其试点示范单位的具体运行中,体现了其核心价值。工业互联网的企业更体现通信的特点,延展开来,更容易体现出物联网的特质。当然,大量的IT公司参与,其云计算的基因也逐渐加强。从产业互联网的参与企业来看,以工业4.0研究院尊崇的工业4.0划分的经营管理域和生产现场域来讲,产业互联网更关注到经营管理域来了,而对于生产现场关注深度不足。

      第二,概念体系的完备性是需要不断进行研究来体现的,特别是引入新的研究力量,让他们可以基于现有的概念体系继续深化研究工作,这样才符合概念范式发展的常态过程。

      毫无疑问,这是需要看概念提出者是否愿意遵循科学精神要求,按照主题研究方法来推进,从而丰富概念体系的内涵和外延确定的。

      对于工业互联网和产业互联网两个概念来讲,它们的境况迥然不同。由于美国有工业互联网联盟(IIC,Industrial Internet Consortium),我国的工业互联网产业联盟自然有标杆的便利,可是对于中国产业互联网发展联盟来讲,似乎难以找到标杆对象,其构建范式的难度自然不小。

      总而言之,工业4.0研究院认为,工业互联网和产业互联网是两个不同的概念,如果要翻译成为英文,产业互联网可以翻译为Industry Internet,或者如同中国产业互联网发展联盟翻译为Internet +,而工业互联网本来就是舶来品,翻译为Industrial Internet也是理所当然了。

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

数字孪生体应该往左走还是往右走?

      在《数字孪生体(Digital Twin)是谁提出的?》一文中,本人详细介绍了数字孪生体的历史渊源,通过详细的书面证据,指出美国空军研究实验室(AFRL,Air Force Research Laboratory)在2011年3月明确提出了数字孪生体这个概念。随之其后,一般工业企业开始采用数字孪生体这个概念,但它们显然呈现了往左走还是往右走的选择。

      对于声称首先提出(事实上没有任何证据)数字孪生体概念的Michael W. Grieves来讲,对物理设备进行建模(CAD等)是其核心价值;美国空军研究室实验室应用数字孪生体的目标是为武器装备提供运行维护数字化,这是往右走的选择。

德国HOMAG的数字孪生体应用案例

德国HOMAG的数字孪生体应用案例

      就行业应用数字孪生体的现状来看,美国通用电气(GE,General Electric)的选择是往右走,而德国西门子(Siemens)的选择是往左走。国内大部分工业互联网企业,选择的大都是往右走,包括工业4.0研究院下属翼络工业互联网(重庆)有限公司,也主要选择往右走的策略;一些高校背景的企业,或者从传统工业设计外企出来创业的企业,大都接受了工信部政策的引导,选择往左走的策略。

      为什么有两种迥然不同的选择?

      如果我们从数字孪生体的技术特点来看,就很容易理解。数字孪生体本质上是对物理世界的数字映射,如果可以实现全保真映射,那么就能实现类似阿凡达一样的效果。据工业4.0研究院观察,就人类社会目前的数字化技术水平来讲,未来100年以内也难以实现阿凡达这样的水平。

      但是,这不意味着我们不可以利用数字孪生体技术。虽然不能高保真的对物理世界进行映射,但如果可以比目前简单的关键传感器部署方式更进一步,就已经能对传统的设计、生产、交付和维护等过程产生巨大的影响。

      往左走的选择的关注点是在设计过程采用数字孪生体技术。从工业4.0研究院调研大量工业企业的实际情况来看,这个环节是难以实现的,而且投入太大,不太符合企业的需要。企业可以通过产品设计的CAD图样,人工交给生产环节去试验,以降低投入成本。

德国大众使用的PDM、PLM和BPM

德国大众使用的PDM、PLM和BPM

      按照一些鼓吹利用数字孪生体技术实现产品生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)的企业说法来看,实现产品全生命周期的数字化,当然是好事情,不过投入必然不菲。工业4.0研究院发现,具有一定规模的企业,实现产品数据管理(PDM,Product Data Management)就不错了,如果要实现产品生命周期管理,大部分在短期内是不经济的。

      因此,往左走的数字孪生体选择,除了一些不计成本和代价的行业(例如航天军工),普通工业领域无需激进推行,可以等候相关技术及解决方案的成熟之后再选择。

      企业对数字孪生体的态度,除了往左走,还有往右走的选择,这个选择就是在产品交付之后的维护过程,可以采用数字孪生体来实现。通过产品的数字化建模,针对运维过程需要监控的关键指标进行分析,能够了解产品的健康情况,在可能出现故障之前发现问题,及时进行修复。

美国通用电气的数字孪生体应用模型

美国通用电气的数字孪生体应用模型

      这就是所谓基于状态的维护,有的也称为预测性维护,对于通用电气来讲,它把这种业务发展为资产性能管理(APM,Assets Performance Management),从而形成一种智能服务。当然,西门子在重点推产品生命周期管理业务,但对于资产性能管理也投入了不少精力开发和推广。

      毫无疑问,数字孪生体往右走的选择,体现了轻资产的业务创新逻辑,更适合互联网领域的创业团队介入,因为它较少涉及到复杂的生产现场,同时,数字孪生体在产品使用过程中的创新空间,也远远大于产品设计过程体现的机会。

      通过前面的分析,我们可以看到,数字孪生体的应用场景层出不穷,但目前实用的典型场景主要有两大类,一是往左走的产品数字化设计,主要体现为产品生命周期管理解决方案,二是往右走的产品使用过程的数字化,主要服务模式是基于状态的维护。