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      互聯網+:制造業篇

       ??目 ? 錄

        引言
        一、M版方案1
        二、I版方案10
        三、中國的互聯網+制造業戰略選擇

      引言

      國務院近期印發《中國制造2025》戰略規劃,將“互聯網+制造業”推向輿論的風口浪尖。經過多年發展,我國目前已經形成比較完善的制造業體系,國內市場規模巨大,對先進制造的產品需求爆發式增長,這是我國發展新一代制造業的優勢所在。
      需要注意的是,與德國、美國、日本等技術領先的制造業大國相比,國內制造業企業普遍存在著技術短板,在關鍵零組件研發、工業級系統軟件開發等方面與世界先進水平仍然有較大差距。此外,我國整體的經濟結構也與這些國家不同,勞動密集型企業、中小微企業數量大、占比高,信息化程度低,在大力發展先進制造的同時,如何保證這些企業成功觸“網”得分,是相關部門在政策制定過程中需要考慮的問題。
      目前圍繞互聯網如何與傳統工業制造業結合的討論,呈現一個雙中心結構。一個中心在加號的前端,即由互聯網企業主導的“互聯網+制造業”版本(以下簡稱I版,即Internet版);另一個中心在加號后端,即由傳統制造業企業主導的“互聯網+制造業”版本(以下簡稱M版,即Manufacturing版)。M版的代表如德國的“工業4.0”等,在國內被熱議,而對I版方案的討論相對冷清。實際上,I版相對與M版所需投資較小、適用生產場景更多、操作更靈活,天然適合中小微企業和創業企業,也已為很多大型先進制造企業所用,成本節省效果明顯。
      更重要的是,在移動互聯時代,中國企業與國外企業實現了“零時差”,也即國內互聯網企業在規模、技術、應用等維度上與國際先進互聯網企業已經可以比肩。因此,以I版為模板推進”互聯網+制造業“成為現實可能。這與從M版出發并不矛盾,兩者大可以齊頭并進,服務不同類型的制造業企業,共同推進中國制造2025宏偉藍圖的實現。
      本文先討論處在輿論中心引領潮流的M版,再討論相對較少受到關注的I版,最后在總結兩個版本的基礎上,結合中國實際,探討中國“互聯網+制造業”的可能道路。
      一、M版方案
      M版的主角,大都來自工業基礎雄厚的發達國家。如德國官方版的“工業4.0”戰略,半官方版的博世“慧連制造”解決方案和西門子“數字工廠”解決方案,美國GE的工業互聯網和炫工廠,日本三菱電機的e-f@ctory方案。以下我們對比較有代表性的M版方案逐一進行概括和梳理,提煉M版的共性因素。
      1.德國政府版“工業4.0”

      “工業4.0”在2011年4月漢諾威工業博覽會(Hanover Fair)上頭一次見諸報端。2013年4月,“工業4.0”工作小組的最終工作報告出爐,正式將物聯網在制造業中的應用定義為第四次工業革命。

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        圖 1 “工業4.0”

      報告中描述的未來制造業場景是這樣的:分布在全球的機器、倉儲系統及其他生產設備通過CPS整合在一起,落地在由可以自主交換信息、觸發操作、獨立控制的智慧機器、存儲系統、生產設施構成的所謂“智慧工廠”(smart factory)中。智慧工廠與垂直的上下游供應商、物流銷售網絡和水平的其他智慧工廠實時互聯,落實全價值鏈工程端到端數字整合。智慧產品(smart product)被貼上唯一識別芯片,記錄所有歷史信息、實時狀態信息、可能的制造路徑,在智慧工廠中穿行,完成從原材料到成品的過程?!肮I4.0”的主要構想包括價值網絡的水平整合、全價值鏈工程端到端數字整合,和垂直整合的聯網制造系統:

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        圖 2 “工業4.0”主要構想

      按照“工業4.0”小組的說法,物聯網在工業制造業中的應用剛剛起步。如上描繪的智慧工廠、智慧產品等以物聯網為基礎的制造業場景,已經或多或少在近年來發展出的先進制造業解決方案中有所體現。
      2.博世的“慧連制造”解決方案(Intelligent Connected Manufacturing solutions)
      博世(Robert Bosch GmH)成立于1886年,是全球最大的汽車零件供應商之一,總部設在德國Gerlingen。博世旗下的工業技術集團Bosch Rexroth提供的壓力、動力、控制系統,被廣泛應用于從運輸業到采礦業等重型工業企業。博世是德國政府的“工業4.0”工作小組的主要成員,聯席主席之一。博世近來推出的“博世物聯網套裝”(Bosch IOT Suite),可以看做是博世物聯網應用戰略的基石。

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        圖 3 博世物聯網套裝示意圖

      具體到制造業,博世的主打概念為“慧連制造”解決方案,方案核心為制造-物流軟件平臺,以之作為本地(on-prem)和云端的軟件基礎,對整個生產流程進行云化和再造。方案包括三個部分,一是制程質量管理(Process Quality Manager),二是遠端服務管理(Remote Service Manager),三是預測維護(Predictive maintenance)。
      制程質量管理:對生產全過程中所有的車間、流水線、作業區、機器設備實時監控;操作界面把各環節的表現指標和容忍度可視化,并對可能出現的波動提前預警。工作人員可以直觀地感受到整個流程是否順暢,及早對表現不正常生產環節進行糾正。
      遠端服務管理:這一系統允許機器的制造者在遠端控制產品,幫助客戶解決在機器裝配、使用中遇到的問題。例如博世的工作人員可以在辦公室里,對在世界其他角落的設備進行功能測試、參數設置、數據接入、錯誤排查、故障解除等工作。大幅縮減設備交割、安裝、售后維修的工作量。

      預測維護:基于博世物聯網套裝,廠家可以通過裝在產品上的傳感器實時掌握其工作狀態,并對可能出現的檢修維護做準確預測,減少用戶停產檢修的次數。

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        圖 4 “慧連制造”解決方案

      可以看到,制程質量管理已經具備了工廠內信息實時互聯等智慧工廠的基本要素;遠端服務管理、預測維修,都是基于物聯網產生的價值鏈延伸。從這個意義上說,博世的慧連制造,已經具備”工業4.0”的一些關鍵基礎,未來發展值得關注。
      3.西門子數字工廠解決方案(Digital Factory Solution)
      西門子(Siemens ?AG)成立于1847年,是歐洲最大的工業集團之一,總部設在德國柏林和慕尼黑。公司以電報業務起家,架設了歐洲第一條長途電話線,歷史上曾生產過收音機、電視、洗衣機等家電;也生產過半導體、手機、電子顯微鏡、醫療器械;建過水壩、鐵路、風電場;接過國防產品的大單。一部公司的歷史,幾乎可以看成是迷你版的工業革命史。目前,西門子是德國工業自動化的排頭兵、“工業4.0”的重要參與者和推手。西門子對于未來的制造業有自己的一套藍圖和實現路徑設想、方法論。認為軟件、數據、連接造就所謂數字工廠(digital factory),是未來互聯網與傳統制造業結合的落地場景。
      為實現這一目標,西門子2006年以32億美元收購PLM軟件商UGS。UGS的軟件彈藥庫中包括在線設計軟件平臺NX,其中內置CAD、CAM等一系列設計軟件。還包括數字化生產流程規劃軟件Tecnomatix,以及市面上領先的cPDM解決方案Teamcenter。以Teamcenter為基礎,西門子將UGS的彈藥庫嫁接在自家的工業自動化生產系統Simatic之上,形成較為完善的制造業解決方案。整合之后,西門子數字工廠藍圖初具規模。其核心是基于數據分享的合作平臺Teamcenter。平臺之上,生產者與用戶、供應商共同組成“數字工廠”,通過PLM、MES、TIA三位一體的軟件系統平臺,實時溝通,達成產品從研發設計到售后服務的全周期管理。

      “數字工廠”的工作流程可以大致描述如下,通過PLM前端NX軟件,和用戶一起設計產品,同時從TIA中調取制造流水線的組成模塊信息,模擬生產流程。制造過程模擬信息實時反饋至設計環節,互相調整、配適。在模擬無誤之后,產品設計、制造流程方案傳遞至加工基地,由MES實現由生產設施構建、生產線的改裝、產品生產、下線、配送到用戶手中的全過程。

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        圖 5 “數字工廠”工作流程

      數字工廠的設想,已經在一些高端汽車業的自動化制造過程中得到應用。例如瑪莎拉蒂Buiglie的定制。

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        圖 6 “數字工廠”應用范例

      數字工廠可以看成是部分實現的“工業4.0”第二構想全價值鏈工程端到端數字整合:從產品設計這一“端”到產品出廠的這一“端”,都事先在數字模擬平臺上完成詳盡的規劃。與現實中在工廠走流程的產品相對應的,是數字模擬平臺在云中分享的一個一模一樣的虛擬產品。工廠內的具體執行系統,可以根據數字模擬平臺的要求進行一定程度的重構。

      不僅如此,為了配合自己的工業自動化產品,西門子推出一款APP“西門子工業支持中心”。但是這個App目前只是將西門子的5000多份各種手冊、操作指南,以及60000多個常見問題解答。

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        圖 7 “西門子工業支持中心”界面

      4.GE的炫工廠(brilliant factory)
      GE的炫工廠,是工業互聯網(Industrial Internet)和先進制造(advanced manufacturing)相結合的產物。用數據鏈(digital thread)打通設計、工藝、制造、供應鏈、分銷渠道、售后服務,并形成一個內聚、連貫的智能系統。
      在2014年年報中,GE把工業互聯網描述為“大鐵塊+大數據=大成果”(big iron + big data= big outcomes)。其中大鐵塊意指渦輪機、發動機、風機、火車機車等工業用機器設備,大數據即云基分析(cloud-based analytics)。從總體看,GE的工業互聯網與工業4.0中的CPS十分類似,都強調數字世界和現實世界邊界變得模糊,裝載了各種傳感器的鐵塊之間、鐵塊與人之間,通過互聯網實時交換信息。鐵塊們因而變得可預測、會反應、社會化。

      先進制造,包括3D打印、創新材料科技等模塊。工業用3D打印,或稱增材制造(additive manfuacturing),在很大程度上實現了工業設計的所見即所得。3D打印的應用場景在很大程度上受材料科技的限制。配合創新材料科技的發展,先進制造技術讓很多從未有過的零件設計很快變成原型機。

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        圖 8 GE炫工廠示意圖

      2015年2月14日,GE在印度Pune建設的炫工廠揭幕。區別于傳統的大型工業制造廠,這間工廠具備超強的靈活性(flexibility),可以根據GE在全球不同地區的需要,在同一廠房內加工生產飛機發動機、風機、水處理設備、內燃機車組件等看似完全不相干的產品。理論上說,這一靈活性將極大提升GE Pune的生產效率:通過分析云端從全球實時反饋回來的數據,炫工廠會自行在各個生產線會分配人力、設備資源,減少設備閑置時間、提升對市場需求反饋的反應速度。
      雖然GE常常被視為美國工業的代表,獨立于德國的“工業4.0”體系之外,但不難看到兩者之間的共通之處。貫穿炫工廠的數據鏈與西門子的PLM平臺類似;產品傳回數據用來做售后的增值服務,與博世慧連制造中的“預測維修”相同。
      而GE的雄心不止于此。美國作為互聯網誕生地,對于物聯網本身顯然有更多的想法。GE Software推出與工業互聯網配套的Predix?軟件平臺,為各種大鐵塊提供統一的軟件標準,希望做成基礎性操作系統、工業互聯網的安卓。但與安卓不同,Predix? 雖然鼓勵各界投入相工業互聯網相關App,但系統并非開源,需要取得GE的許可。2014年12月,日本軟銀與GE簽訂收入分成協議,成為PredixTM 的第一位認證開發商。
      5.三菱電機的e-F@ctory
      三菱電機(Mitsubishi Electric)是全球領先的工業自動化成套設備供應商之一。公司1921年從三菱造船(今三菱重工)獨立出來,總部設在日本東京,
      e-F@ctory是三菱電機面向制造業推出的整體解決方案。這一解決方案的結構很像一塊“三明治”:底層為硬件、頂層為軟件,中間夾著人機界面。硬件層包括兩個部分,動力分配輸送系統,和生產設備系統;夾心層由信息通信產品群組成;軟件層主要是企業級的信息系統如ERP、MES。

      以太網(Ethernet)貫穿整個“三明治”:在生產場地,設備和配電系統通過所謂iQ平臺接入以太網,將設備運行狀態實時反應在夾心層的可視化人機交互頁面上,同時數據實時反饋到上層的企業級信息系統,方便決策層及時調整企業內部的生產布局和企業外部的供應鏈管理。

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        圖 9 e-F@ctory整體解決方案示意圖

      e-F@ctory中有相當多的元素與“工業4.0”不謀而合。例如貫穿生產場景的以太網,好比西門子的PLM,或者GE炫工廠的數據鏈;底層硬件系統模塊化,可以根據產品的不同、流程的不同進行一定程度的改變等等。
      此外,三菱電機為了擴大e-F@ctory影響力,還采用了非常具有日本特色的“母雞帶小雞”策略,與二十多家企業結成e-F@ctory聯盟,共同發展這一先進制造平臺。聯盟成員主要包括傳感器、工業FRID制造商如Balluff、Schaeffler,以及軟件集成開發商如Delta Computer System、MDT Software等。三菱電機與這些成員企業優勢互補,三菱專注于自己擅長的工業自動化部分,其他聯盟成員提供聯網通信的硬軟件平臺,幫助三菱用戶更好地根據自己的需求進行個性化選擇。
      6.M版方案小結:
      M版方案都是以大型先進制造企業的生產環境和技術環境為基礎,疊加了一些互相交叉的、邊界較為模糊的互聯網相關概念,如物聯網、云/大數據、CPS等。實質內容仍然圍繞著硬件智能化、軟件一體化、工業自動化展開,從制造業企業本身的技術優勢出發,實現互聯網+制造。工廠內的制造場景在方案中居于中心位置,企業內網包含在外圍,公共互聯網處于邊緣,外部互聯網企業提供的服務可有可無。
      M版方案都有雄厚的工業制造背景,德國版(工業4.0、慧連制造、數字工廠)以汽車工業為基礎制造場景;美國版(炫工廠)以飛機發動機、內燃機等高端裝備制造業為基礎制造場景;日本(e-F@ctory)以半導體、汽車工業為基礎制造場景。呈現技術和投資門檻雙高、封閉體系、中心化驅動的特點。
      門檻雙高:M版方案集合當今世界頂尖的制造技術,如工業自動化系統(機器人)、工業級增材制造、創新材料科技等等,這些專有的技術的核心部分大都掌握在少數幾個業內領先的大型工業企業手中,技術門檻高;M版方案的落地場景,也即各類智能工廠,造價不菲,如GE的Pune炫工廠,投資兩億美元。
      封閉體系:M版方案雖然都提到了互聯網、云、大數據的作用,但其中的互聯網強調的是近場通信(RFID)、傳感器等新技術帶給互聯網底層連接對象的變化;云,大部分是企業內部溝通用的私有云;大數據,也往往是企業搜集的內部數據,以物的運行數據為主,人的活動數據較少。
      中心驅動:M版方案的推動呈現中心化的特點。不論是博世的慧連制造、西門子的數字工廠、GE的炫工廠、三菱電機的e-F@ctory,核心企業在這些方案中的強勢主導地位都是毋庸置疑的。雖然德國政府的“工業4.0”方案中提到了生產組織結構分散化、網絡化,制造流程由多個不同的企業共同完成,但至少從目前的進展來看,除非門檻雙高、封閉體系被打破,否則分散化網絡化生產組織形式將在相當長的時間內停留在紙面上和口頭上,落不了地。
      實際情況也是如此,M版方案的最大用戶,往往正是提出者自己:三菱電機的e-F@ctory方案2012年落地在自家的Nagoya Works、西門子數字工廠2013年落地在自家的成都工廠、GE炫工廠2015年落地在自家的Pune工廠。從這個意義上說,M版方案只是“巨人的游戲”。此類方案中,創新的速度似乎并沒有因為互聯網因素的加入而顯著加快,仍然按照工業企業原有的步伐不緊不慢地漸進式前進。
      二、I版方案
      I版的主角來自互聯網行業。跟傳統工業制造業相比,互聯網行業還十分年輕;和工業制造業巨頭相比,互聯網企業相對稚嫩。I版的“互聯網+制造業”因此顯得沒有那么野心十足,I版的核心企業也沒有大包大攬舍我棄誰的霸氣,主張加號兩邊的企業發揮各自的優勢:生產場景還是交給傳統制造業企業,剩下的只是把其他與生產場景相關聯的制造業環節搬到云端,交給互聯網企業提供的企業級互聯網服務。
      7.谷歌的“Google for work”
      谷歌推出的Google for work(以下簡稱GFW)是以云為基礎的一系列企業級服務套裝,包括工作應用、云平臺、工作瀏覽器、工作地圖、工作搜索??梢哉f,谷歌為傳統行業企業提供了一整套的“互聯網+”解決方案,既包括工作場景中的email、電視電話會、文件處理、分享/存儲,也包括后臺服務如云存儲、計算、API開發,還有打包的互聯網增值服務如搜索、地圖等等。這些成套解決方案對于節約IT成本、提高運營效率作用突出。實際上西門子、GE都是谷歌的客戶,使用GFW中的一項或多項互聯網服務套裝。

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        圖 10 Google for work解決方案

      針對制造業,谷歌提出了所謂“做聯網的制造者”(Be a connected manufacturer)的口號,利用自己的產品,幫助制造業者建立快速多層次溝通網絡。

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        圖 11 “做聯網的制造者”

      目前GFW仍然聚焦在線上的部分,套裝中的硬件產品很少,也不是GFW的主打訴求。但近兩年Google在硬件方面,特別是機器人相關產品上,正在加緊布局。雖然從目前來看,這些投資似乎與制造業沒有什么關系,但這些機器人在傳感器、軟件集成等方面有突出優勢,這與目前“工業4.0”中生產場景智能化的發展方向不謀而合。
       8.亞馬遜的“Amazon Web Services”
      亞馬遜的Amazon Web Services (以下簡稱AWS) 于2006年推出,面向企業提供云計算等IT基礎設施服務。AWS一攬子方案包括亞馬遜彈性計算網云(Amazon EC2)、亞馬遜簡單儲存服務(Amazon S3)、亞馬遜簡單數據庫(Amazon SimpleDB)、亞馬遜簡單隊列服務(Amazon Simple Queue Service)以及Amazon CloudFront等。

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        圖 12 Amazon Web Services

      國內的一加科技,使用的就是AWS云服務。在商城海外閃購活動中,一加科技的技術團隊用了3個Amazon EC2實例搭建Web服務器、靜態資源服務器和數據庫。然后結合AWS提供的平臺服務對系統架構和性能進行優化,如使用Amazon CloudFront分發靜態資源、通過Elastic Load Balancing(ELB)彈性負載均衡服務為Web服務器提供負載均衡等。整個項目從部署到上線總共使用了兩天時間。平臺正式承載業務后,閃購峰值能夠被分發到后臺Amazon EC2實例上,保證了用戶體驗,平滑支撐了高流量。目前一加科技已經把所有海外商城全部遷移到了AWS平臺上,自己的運維人員不需要費心關注后臺問題,把精力放在核心業務上。
       9.微軟的企業服務

      早在1999年,微軟就推出了適用于機頂盒、POS機等非PC設備的嵌入式操作系統Windows Embedded。使用這一系統的硬件可以與桌面應用程序無縫集成,大大縮短上市時間。之后隨著Windows不斷升級,Windows Embedded跟著不斷推出新版本,適用的硬件范圍更廣,功能日益強大。

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        圖 13 Windows Embedded產品組合

      微軟最近推出的Azure云平臺和Windows 10 物聯網版,更是在跨硬件通用性上下足了功夫,口號是“Microsoft Everywhere”。Azure為跨平臺數據搜集提供了解決方案,各種硬件平臺雖然使用不同的數據格式,但是可以通過前端的Windows 10 物聯網版和云端的Azure平臺實現互聯互通,讓不同數據格式的機器互相“交談”。
      在這此基礎之上,微軟將自己的office系列企業級辦公軟件與遠端的云存儲、云計算結合在一起,創造出獨特的企業級應用生態。在制造業的場景中,企業可以將自己的生產機器的軟件控制系統直接建立在Azure和Windows 10 物聯網版之上,實現以Windows為軟件控制基礎的智能化生產。
      KUKA Systems Group在為設計Chrysler Jeep Wrangler車體生產線的過程中,用微軟的Windows Embedded軟件、SQL 服務器在云端建造了一個控制平臺,大大提升生產效率和靈活性。這一系統不僅與M版方案一樣,具備根據客戶反饋調整生產規模和流程的能力,而且還提供一個特殊的優勢,即由于人機界面采用大家都很熟悉的Windows,而大大縮減了新員工上崗培訓的時間。在剛剛舉辦的2015漢諾威展上,微軟和KUKA展示了聯合研發的物聯網機器人,可以自行發現問題,并主動通知相關工作人員進行更改維修。

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        圖 14 “Microsoft Everywhere”

      10.I版方案小結:
      I版代表性企業在與制造業的結合過程中發展方向各有特點,結合的程度也有差別。亞馬遜還是堅守在自己的一畝三分地,做云服務供應商,幫助企業提供一攬子的互聯網解決方案。谷歌在機器人等工業自動化基礎配套上積蓄力量,未來想象空間很大。微軟走得更遠,憑借自己在系統軟件方面的優勢,與傳統的工業自動化企業結盟,直接進入到車間地面的核心制造環節中去了。從中可以看出I版方案的兩個特點,一是“開放合作”,二是“豐儉由人”。
       開放合作:I版方案并沒有M版舍我其誰的氣勢,強調與傳統制造企業合作,幫助后者更好地適應互聯網、使用互聯網。不論是亞馬遜、谷歌、還是微軟,都是圍繞制造業企業的實際需求在做服務,與傳統制造業企業合作是I版的共同點。
      豐儉由人:I版的通用性較強,在云端可供選擇的選項很多,價格的計算大都采用“用多少服務給多少錢”的方式。這一模式降低了制造業企業使用互聯網服務的門檻,不論是亞馬遜、谷歌還是微軟,他們的物聯網套裝用戶中都有大量的中小微企業。在很大程度上彌合規模差異帶給企業的不公平競爭地位。
       三、中國的互聯網+制造業戰略選擇
      中國是全球制造業大國,常被稱作“世界工廠”。但雖然規模大,未必技術強??疾熘袊髽I互聯網+制造的三個基礎:軟件一體化、創新生產硬件、外在移動互聯網,與世界一流水平相比,移動互聯網發展的最快、最迅速,另一端的創新生產硬件、軟件一體化還處在追趕的階段。在這樣獨特的發展條件下,我們可能會走出一條具有中國特色的互聯網+制造業道路。
      11.中國發展互聯網+制造業的優勢和劣勢
      中國發展互聯網+制造業的優勢,一是已經發展起比較完善的工業體系,尤其在ICT產業中已經局部領先;二是市場規模巨大,發展前景廣闊;三是國家政策支持,已經出臺一系列的高新技術產業規劃。
      ICT產業領先:在移動通信領域,華為、中興已經是全球領先的電信設備供應商,中移動是TD-LTE標準的重要推動者之一,中國企業在這方面已經建立起自己的知識產權武器庫。在應用端,中國的移動互聯企業也已經取得全球領先地位。
      市場前景廣闊: 2012年中國制造業增加值(manufacturing value added)占全球制造業增加值的22.4%,居全球第一位,比排名第二的美國高5個百分點,是排名第三的日本的兩倍多。而且中國的制造業中勞動密集型企業仍然占據很大份額,未來提升的空間很大。根據Accenture的估計,若保持現狀不變,未來15年工業物聯網將為中國的GDP累計貢獻4970億美元;如果對工業物聯網采取適當的傾斜措施,這一數字將大幅提高至18240億美元。

        表 1 全球制造業增加值排名前十的國家
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       政策支持:從中央政府到地方政府,已經為制造業轉型升級制定多項支持計劃。2012年7月,國務院印發《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》的通知,將新一代信息技術、高端裝備制造、新能源、新材料等七大產業列為國家重點發展的新興產業。并把物聯網、云計算單獨列為重大專項工程?!爸袊圃?025”已經出臺,將互聯網和制造業的結合,作為未來制造業發展的重要方向。
      中國在發展互聯網+制造業的劣勢也很明顯。主要體現在國內企業工業自動化從軟件到硬件件發展系統性滯后的局面沒有顯著改變。軟件方面,中國的工業軟件開發,特別是數控機床、機器人等工業級系統軟件開發的能力較弱,與國際先機水平相比差距較大,成為制約中國高端制造業發展的重要瓶頸之一。硬件方面,中國工業自動化的關鍵零組件仍然嚴重依賴進口,開發能力較弱,技術積累不足。成為制約中國高端制造業發展的另外一個重要瓶頸。
       12.中國發展互聯網+制造業的戰略選擇
      國內在“十二五”期間也陸續開始對互聯網+制造業的相關課題進行了研究,例如李伯虎院士研究團隊提出的“云制造”,為互聯網與制造業結合的方式和路徑做了詳盡描繪,實際上可以看成是中國版的“工業4.0”。對CPS的研究也被列為國家自然科學基金、“973計劃”和“863計劃”的研究重點之一。研究思路與M版方案大同小異。
      但換個角度思考,從M端推進互聯網+制造業對中國的制造業是否是最優選擇?M版制造業的創新需要大量的技術積累,對于工業3.0中領先的國家,工業4.0是一個平滑過渡,是制造業自動化向云端的自然延伸。而國內還在補齊3.0時代的短板,在加號后的這一端實現跳躍式發展難度極大。反之,在I端,不管是移動互聯網還是物聯網,都屬于新生事物,處于創新爆發階段,國內企業在這方面與國際領先水平差距不大,甚至還要超過國際同行。
      中國這樣的現實條件,使我們思考,在發展互聯網+制造業的時候,是否從加號兩端同時推進,即I+M混合版,加號前端后端兩手抓,兩手要軟硬結合。
      a)兩手抓:I+M混合版
      李克強總理在今年兩會的政府工作報告中,提到了兩個重要的概念,一個是“互聯網+行動計劃”,另外一個是“中國制造2025規劃”。前者強調利用互聯網的力量推動傳統產業轉型升級,后者被外界解讀為中國版的工業4.0。我們認為,這實際上是一個中國特色的I+M混合版的互聯網+制造業規劃,兩者并舉,既不偶然也不孤立。制造業在國民經濟中地位舉足輕重,互聯網+如果沒有辦法撬動這個大塊頭,對中國經濟轉型升級的貢獻終究有限。反過來說,移動互聯為中國傳統制造業布局全球、升級服務提供重要的機會窗口,特別是對中小型企業、創新型企業尤其如此。坐失這一戰略機遇后續與全球領先企業的競爭之路必多坎坷。
      引用一段李克強總理2015政府工作報告的原話:
        新興產業和新興業態是競爭高地。要實施高端裝備、信息網絡、集成電路、新能源、新材料、生物醫藥、航空發動機、燃氣輪機等重大項目,把一批新興產業培育成主導產業。制定“互聯網+”行動計劃,推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合。

      其中特別提到的“高端裝備、信息網絡、集成電路、新能源、新材料、生物醫藥、航空發動機、燃氣輪機”八個重大項目,針對性很強,所指的正是I+M混合模式。信息網絡、集成電路是移動互聯、物聯網的基礎;新材料是拓展3D打印等增材制造技術發揮作用的基礎;GE生產的航空發動機、燃氣輪機中很多已經實時聯網,是物聯網的最早成員;博世的物聯網套裝中有專門針對新能源網路的解決方案。甚至看似不相關的生物醫藥,與新材料、計算機模擬技術都有千絲萬縷的聯系。

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        圖 15 中國特色的I+M混合版的互聯網+制造業規劃設想

      b)軟硬結合:軟硬短板一起補
      不論是在I端還是在M端,中國企業能力都有明顯的短板。軟硬結合的第一層意思,是說要從軟件和硬件兩方面入手,補齊短板。硬件部分如核心組件、傳感器、新材料等,軟件部分如自動化專業軟件、企業級的應用軟件等。軟硬結合的另外一層意思,是要尊重M端和I端的技術開發特點,針對性的出臺軟扶持或者硬規劃。
      M端的技術開發特點是創新周期長、需要持續進行投資;此外創新的方向性、可規劃性較強,例如硬件的性能提升速度、產能釋放速度、價格下降速度都是可預測的。這樣的特點比較適合由政府牽頭,產業配合做長期的戰略規劃,探討可能的演進路徑。正如相關評論指出的,“工業4.0”是第一次被事先預測到,而不是被事后觀察到的工業革命。中國大可以借鑒德國的經驗,對M端進行硬規劃。
      而I端的技術創新可規劃性較低。一方面,突發的、顛覆性的創新多發,增加了技術演進路徑的不確定性,另外一方面,中小企業特別是創業企業在互聯網創新方面有天然的優勢。因此,I端的技術創新要交給市場,少監管,多開放,打基礎。爭取多形成“眾創空間”這樣以中小企業為主體的創新產業集群。搭好寬帶網絡等基礎設施,讓這些小企業的創新創業成本降下來。另一方面,讓小企業自動自發在集群內找到合適的位置,讓大型的工業制造業鏈條在集群內被分解、形成不同企業之間既競爭又合作的健康產業生態—這其實就是工業4.0當中提到的分散化、去中心化的產業組織形式。從這個意義上說,軟扶持,比硬規劃更適合I端的技術創新。
       13.中國發展互聯網+制造業的未來展望
      移動互聯網、物聯網,是萬物互聯的前哨戰。套用我們在“互聯網+”愿景篇中的六層次模型,目前國內的制造業還處在起步的“移動互聯”層,高一級的“數據交換”層還沒有普及,實現“動態優化”層的場景鳳毛麟角。在這樣的情況下,廣泛的“效率提升”、“產業變革”、“經濟轉型”都還只是美好的愿望。反過來想,互聯網+制造業如果提升到較高的層次,那么變革后的制造業、轉型后的工業經濟,大致是一個什么樣的圖景?
      首先,企業的邊界被打破,產品全生命周期中的不同生產和設計開發任務,在大中小企業中合理分配,協同生產。這種網狀結構是去中心化的,高度發達的互聯網、能力強大的云平臺在很大程度上彌補了中小企業的規模劣勢,達至企業不論大小,誰有關鍵的創新能力,誰就可以成為產品生產全過程的組織者,信息不對稱帶來的效率損失被控制在很小的范圍內。
      其次,軟件硬件平衡發展。以企業級軟件為入口的硬件互聯網及機器上的傳感器為基礎,實現機器與機器、機器與人在云平臺上的實時交互,形成人與機器的社交網絡(設想這樣的場景:你的微信好友中不僅有熟人,還有自己的愛車,和家里的中央空調)。強大的計算能力配合豐富的數據,對產品從生產規劃設計到售后服務的全生命周期事先模擬,實物損耗被降至最低。

       最終,新型工業經濟體系成型。這必然是一個大而強的產業系統:從上游的關鍵零部件、工業自動化系統、新材料,到中游的裝備制造、汽車、飛機,到下游的銷售消費,全面提升的高效產業系統。這也是“中國制造2025”規劃的產業發展方向,也是我們在“互聯網+:愿景篇”中提到的“經濟轉型”這一“互聯網+” 最終層在制造業中的完成形態。

      via:騰訊研究院

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