余晓晖:我国工业互联网发展的若干问题与实践
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  近期,在第四届中国(北京)国际服务贸易交易会中国航天板块科技服务打造航天新业态高峰论坛上,工业互联网产业联盟秘书长、中国信息通信研究院总工程师余晓晖受邀出席,并发表了题为《我国工业互联网发展的若干问题与实践思考》的主旨演讲。以下是演讲全文。

  各位专家、各位领导、各位来宾,上午好!现在我在这儿跟大家分享一下我国工业互联网发展的一些思考。我们跟航天科工在工业互联网领域有很多合作,所以他们也有很多实践的经验,我从另外一个角度跟大家分享一下我的看法。

  应该说工业互联网和这次全球智能制造变革,或者第三次工业革命、第四次工业革命,或者新工业革命里面一个非常核心的内容。我们的初步认识,德国的工业4.0,美国的工业互联网、先进制造,包括欧美、日本韩国虽然说法不一样,但是对这次的理念方向实质的认识是比较一致的。如果从工业来说,涉及的不光是工业,特别制造业是这次新产业革命的核心内容。在整个工业和制造业里面去寻求一个非常大的产业变革,当然我们说它的一个初衷也是从这个产品本身去考虑的,如何提升产品价值,如何提升生产效率。

  这里面有很多新的模式,工业互联网在里面究竟是一个什么样的内容?其实除了工业互联网以外,各位还听过另外一个词,信息物理系统或者物联网。信息物理系统里面最核心的内容就是把我们的物理实体数字化,比较形象的说法就是数字双胞胎,在这个基础上能形成很多的角色控制。这是一个非常重要的技术基础,基本上认为信息物理系统是这次智能化变革的技术基础。而工业互联网包含了信息物理系统再加上现在的互联网结合在一起的新技术平台,这是我们的初步理解。

  这次智能制造变革或者说新产业革命里面会有很多的内容,比如有机器人、新的3D打造、增材制造,还有很多新工艺、新材料,整体上来说我们的基本认识,这一次智能化变革最根本的要义是基于全面的互联而基于数据驱动的系统智能,我们看到的机器人、3D打印都是智能变革的基础,但是,更为大的一个智能是系统的智能,它是跨越了工业的全产业链,产品的全生命周期,全价值链的端到端数据驱动的智能。在这样一个智能上,它构成了我们制造变革的核心,所以,我们说一个是全面互联,一个是数据驱动。

  我们国家有两个比较重要的文件,一个是中国制造2025,实际上中国制造2025提出了中国制造业从目前的状态,从一个全球最大的制造大国到制造强国的路线图。我们到2025年是迈入制造强国的行列,2030达到中列,到建国一百年的时候估计达到全球前列,这是一个大的路线图,如何实现中国制造2025这个目标,信息化与工业化的深度融合是战略制高点,智能制造是一个主攻方向。

  如何去做?跟工业互联网是什么关系?我们认为工业互联网是推动中国制造强国路线的实施,是实现这一路线的关键路径。上半年的国民经济和社会发展十三五规划纲要里面明确提出来要加强工业互联网的建设,这是实现我们制造强国发展的一个非常重要的实施路径。

  回过头来我们再去总结前面的认识,工业互联网要素是三大要素和三大闭环,三个要素,网络是基础,也就是说全面深度的互联是实现工业互联网以及实现智能制造变革的一个基础,没有互联就没有数据流动,也没有数据的分析建模。第二个,数据是核心,所有的互联不是目的,互联是提供了一个条件,在互联的基础上实现产品、装备、流程、业务系统以及价值链和用户之间的深度互联基础上的数据充分流动。一旦数据流动起来,我们就可以形成基于数据的决策、控制和生产优化,所以我们说数据是核心。周院士主导的遥感遥测都做到了,这次数据变革应用是非常核心的,当然安全是前提。

  我们可以看到在全面的互联和全面数据流动的基础上,我们形成了三大闭环,一个闭环是最底层的,就是现场的数据怎么反馈到生产控制。其实控制是工业互联网和现代互联网非常不同的特质,我们现在的互联网没有很多对物理实体的控制,而工业互联网对物理的控制是一个非常重要的特征。第二个闭环,是在工厂层面,在企业层面基于数据的运行决策优化,这个是中间层次的闭环。最大的闭环最终是可以把用户的需求、产品服务和生产系统对接起来,形成一个很大的闭环。这三个闭环合在一起我们就可以看到,它驱动了这次的新产业变革。其实我们观察到的不仅仅是制造业,我们可以看到在能源、交通、医疗、教育很多领域里都呈现出类似的模式。所以这是我们可以看到的要素。下面给大家汇报三个问题。

  我们的路径如何选择

  如果说我们对这个方向和要素有一个共识的话,问题是我们怎么去做。

  其实这里面就可以涉及很多问题,因为工业互联网你会发现它是一个跨界的东西,有很多工业企业、互联网企业、信息中心等各方面企业,每一个企业的视角和路径一定是不同的。所以,我们在组织工业化联盟的时候,最开始我们会发现,做工业的企业和做互联网的企业的话语体系和判断视角有很大的不同,而且思维方式也有很大的不同,大体上工业企业会认为互联网企业说得太多,或者忽悠,而互联网企业认为工业企业太保守,视野太小,决策太慢。但是组合在一起,又会迸发出很多的火花,大家会站在不同的视角看问题的时候,很多问题最终会看到一起。比如从工厂的角度里面,我们很大程度上会从生产系统往外看,第一就是工厂系统做得很好,另外就是怎么和互联网系统结合,工厂系统对他来说是一个黑匣子,但是他会看到我的客户在哪里,营销和服务怎么去做。从这个往下看,我怎么样影响工厂的运转和生产的实施。

  当然,这里最重要的是对于每一个企业来说,我要解决痛点在哪里,商业价值是什么,没有这个,所谓的智能变革和网络互联是没有意义的。所以,首先要解决这个问题。

  技术上怎么实现

  左边的图是一个比较经典的现代工厂的图,它的分级分层体系和网络。右边是一个演变的新体系,当然这个路程很漫长,我们不可能一下子演变到一个目标体系,而且目标体系究竟应该是什么样的,其实目前还有很大的需要探索的信息。包括我们跟德国、美国的企业沟通的时候,他们也认为很多是看不清楚的。

  在这种情况下,毫无疑问我们还会去做,所以我们就说我们实现何种程度的互联?什么广度的互联?而在这个互联基础上,我的数据智能又实现到什么程度?

  在德国工业4.0有讲得比较多的三大集成,纵向集成、横向集成、端到端的集成,三个集成在目前我们肯定做不到,我们要做的话,从哪个去切入?能做到什么程度?

  这是我们总结的我们目前看到的一些路径和模式,很显然,我们总结的肯定不是全部,而且也不是那么系统,但这是我观察到的一些内容。这个还不包括互联网企业,我们是从工业企业角度看的。我们有两个视角,或者说两个路径八个模式。

  一个路径是从生产端切入,首先看我的生产系统,我的工厂怎么智能化,生产方式怎么变革,变革以后能够带给我多大的好处,而我应该怎么去做。

  第二个路径是产品端,也就是说我怎么能更好地卖产品,怎么把产品更好地适应客户需求,包括商业模式变革怎么考虑。这是两个不同的路径,实际上达到的目的或者实现的结果可能也是类似的。

  我们有八种模式,第一个方面,我们要做的是生产现场的数据怎么采集起来进行分析,反过来反馈到生产线进行优化。它会优化生产工艺,会优化生产流程。有什么好处?最简单的来说,我提高产品的良率,如果产品良率提高一个点或者十个点的话,对于生产效率和成本有很大的提升。比如说我们分析的富士康例子,做完以后,良品分辨率缩小了90%。通过模块、传感器、搭建数据平台进行分析,和生产系统对接以后反馈过来。

  第二个模式是柔性生产,这个已经提了很多年了,现在的柔性生产跟过去有什么不同?我这里有两个方式,一个是产线的柔性改造,未来的生产线可能不像现在这么固定的一条线,它可能是很柔性的,有很多点是可以组合对接,这样,我可以柔性地识别面对不同的需求。还有在产品的柔性化生产里面,我们对不同型号的产品进行混合制造,这个在过去已经实现了,比如说汽车领域。但是这里有一个不同的是,可能我生产线本身和这个产品之间能够自动地通信,然后自学习,自我调整,自己知道我的哪一个部件到哪,具有什么样的工艺,所以它是一个高度智能的自适应、自感知、自决策、自控制的模式,这个我们也可以看到,这是目前一个很重要的方向。

  还有一个就是供应链协同。供应链协同里面,我们要满足大批量生产模式的供应链管理,还要面向多品种小批量供应链生产模式的管理,一个是我和供应商一件怎么对接,仅有这一点是不够的,可能还要解决异构的网络和系统的完成。所以,这里面有一些标识和不同的体系。

  还有一点,这个系统怎么和我的生产系统,比如说我物料的供应消耗里面,能够实时反馈过来。所以,这里面既有横向集成也有纵向集成,这也是目前所做的很多努力,而且这个也是比较复杂的。

  还有就是基于企业间网络协同和云制造,航天云网是这里很杰出的一个代表,除此之外,我们还提到了新模式,比如说众包设备等等。

  模式五是一个基于传感和物联网的协同管理。

  第六个模式是基于产品全生命周期管理与优化,这也是智能变革里面非常重要的一方面,目前能做到的是把产品的研发、设计、仿真、制造做初步的打通,尤其是虚拟设计和虚拟制造引入的话,能够很大程度上节省我们的磨合实验时间。这个在制造业做得比较少,在通信领域、网络领域做得比较多,我相信在军工领域也应用比较多。

  第七个,C2B和B2B的规模化定制,如何去做,有C2B的定制和B2B的定制,B2B一个很大的特点就是需求的对接和生产线的改造,生产线怎么柔性适应生产是非常重要的。

  第八个是基于产品智能化和联网的智能延伸服务和智能运维,我把生产智能化以后提供这种服务,还有服务性的制造,这里面有很多的探索,也是目前我们国内企业做得比较多,而且也比较有成效的,相对来说,这对互联网和通信网络来说是相对比较容易做的。

  以上大体是我们发展的模式,我这里作一个小结,第一,我们的实践仍处于起步,第二,这个路径非常多元化,多元化的路径来源于企业整体的战略和自身竞争力。另外,选择企业最关注的痛点入手。第三,工业互联网的深度互联、三大集成、数据智能可从局部切入,务求实效。从挑战来说,一个是设备互联数据互通,数据建模分析是目前工业互联网实施的主要挑战,当然安全是我们最大的潜在挑战,把数据打通以后,怎么样保证安全。

  第二个问题,我们的网络机遇,我梳理了一下,我们大体上要连接哪些体系,这里有九大体系的九个互联,其实可能还不止,但是这九个互联带来的问题是我们工厂的网络、工厂的互联网是无法满足的,所以给我们带来一个考虑,就是说我们工业化的网络如何改造升级,举个例子,我们是三化加柔性,扁平化、IP化、无线化和灵活组网如何实施。

  外部的网络无法满足,所以我们目前看到的技术,一个是5G,一个是软件定义和功能虚拟化,这可能是我们的方向,当然这些可能也是不够的。所以,我们的判断,工业互联网会是互联网发展的新阶段,会带来网络新技术的演变。

  最后一个就是产业的集聚。这是智能制造的工业装备情况,从装备到自动化到软件里面,目前我们市场份额小,核心技术少,产品低端。工业互联网对这个产业带来了很多变革,会有很多新的产业形态和环节出来,而且有很多新技术引入,在这个基础上我们如何把它们结合起来,带动整个工业互联网的发展,包括整个智能制造的发展,也就是说装备供给侧怎么做,这是我们一个很大的机遇。当然,也是一个很大的挑战。

  最后,我们有一个工业互联网产业联盟,云网也是我们技术标准组的单位,我们今年发布了一个报告,大家如果感兴趣的话,欢迎关注我们报告,也希望加入进来参与我们的工作。

  这就是我的一个简要汇报,希望在座的业界一起共同把握工业互联网的历史机遇,推动产业的升级。

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