赵敏：工业互联网平台与智能制造_物联网_基础信息化_ …

在第一季的工业互联网平台宣讲中，工信部信通院余晓晖总工、信通院两化所朱敏副所长和中航工业信息技术中心宁振波首席顾问已经对《工业互联网平台白皮书》做了很深入的解读和宣讲，工信部信软司副司长、中国信息化百人会执委安筱鹏博士也多次撰文引领业内的研究与讨论，让业界同行和各个微信群中成千上万的群友包括我本人都受益匪浅，收获良多。大家的反响都非常积极和热烈，对工业互联网平台的认识也在逐渐加深。在三月中旬刚刚结束的两会上，不少来自业界的与会代表热议工业互联网。在二月初的工业互联网峰会上，工信部部长苗圩表示，工信部将统筹推进工业互联网发展的323行动，即打造网络、平台、安全三大体系。显然，工业互联网平台已经是热点中的重点。最近一两个月，关于工业互联网平台的介绍与讨论的文章，在媒体和坊间越来越多，非常积极、正面地促进着工业互联网平台向着推广应用的方向良性发展。更有意思的是，工业互联网平台不是凭空诞生的。尽管它很新颖，但是它是由既有的技术基础、新颖的组合理念和创新的系统架构所构成的。经过前一段时间的学习和分析，我总结了一下它的关键组成部分，认为可以由六大块已知要素来表示。这也算是我以一个与此前不同的视角来观察和解读工业互联网平台。请大家看以下这张示意图。而物联网在工业领域的应用，就是工业物联网或工业互联网了。2014年，世界经济论坛（WEF）与工业互联网联盟（IIC）和埃森哲合作，做了一个工业互联网研究项目，给出了他们对工业互联网的理解与定义。大家从上面的术语定义可以看到，在WEF的工业互联网定义中，工业互联网就是工业物联网，二者没有什么不同，只是一个简称，一个是全称。当然，这只是一家之见。不同的专家对工业互联网的理解和定义并不完全相同。工业互联网联盟（IIC）架构组联合主席林诗万先生认为，工业互联网比工业物联网所覆盖的联接范围要更宽泛一些。工业物联网侧重联接物，而工业互联网还会联接物以外的要素，同时林先生也指出，在北美和欧洲，不少人不再区分工业互联网和工业物联网，而是将其统称为工联网。但是，在多行业相互跨界的今天，哪个行业突然进入了另外一个行业，不是什么新鲜的事情。结果经济不经意间，就成为了工业界的一个重要的驱动要素。该图显示，从近期来看，工业互联网首先要达成的目标是通过降本增效来提高运行效率，这是第一阶段的目标；第二阶段则要由工业互联网来发展出新模式、新产品、新服务，由此而改善企业的投入产出比。从长期来看，在第三阶段，结果经济的概念被提了出来，在永远追求确定性结果的工业基因驱动下，在网络泛在化发展与市场竞争的综合作用下，客户不再安于只是购买产品，而是希望能够按照结果来付费，即要求生产企业不仅提供产品和服务，而且提供能够产生确切结果的、可以量化的服务，如确切的节能数量、确切的谷物产量或较为准确的机器正常运行时间等。以一个通俗的例子来比喻结果经济，就是客户要的是直径20毫米的孔，而不是去买一个20毫米的钻头，也不是买回钻头来自己打孔。因此，当客户需求从购买钻头转变成为需要20毫米的孔这样一个确切结果之后，生产企业就必须要考虑以新模式、新技术、新生态来提供新型的结果经济服务。因此，企业必须要改变原有的商业模式了！这就不难理解为什么现在不少生产企业开始免费提供产品，按照用户开机使用的有效结果时间或使用效果来收费，用了产品才收费，不用不收费，彻底改变了原有的卖产品的商业模型。结果经济的需求牵引要求各种设备必须时刻在网，泛在联接，准确感知，实时分析，精确计算，随时服务。于是，一批与这类服务有关的企业就找到了生存与发展空间，就能与设备生产厂商建立优势互补的关系，生态系统自然建成，工业互联网平台必然出现，人们需要构建在云上的操作系统（从单机操作系统、工业局域网操作系统到基于云的操作系统）来采集边缘层的设备数据，监测客户使用情况，预测设备寿命和客户需求，实现弹性供给、资源优化、高效配置。而到了第四阶段，会出现大规模的劳动力转型，即人体、人脑离开系统回路，基于人智的数字化劳动力（智能机器）大规模登场，真正实现机器换人，以泛在联接、自主自治的智能机器来拉动经济的彻底转型。这就是智能制造发展到第三代范式的美好前景（参阅中国工程院院刊中走向新一代智能制造文章）。生产企业需要注意的是，为客户（买方）提供量化结果，意味着厂家（卖方）需要承担更大的风险，而管理这些风险，需要自动量化的能力，而自动量化的能力，只有高度数字化、网络化、并具备一定智能化的工业互联网平台可以提供这种能力。从以上介绍不难看出，工业互联网及工业互联网平台产生与应用的时代背景和客户需求。全球的工业体系在转变，客户的需求在转变，工业互联网平台面世，既是互联网与制造业深度融合的结果，也是由结果经济的拉动与牵引的结果。日本人则在学习领会工业4.0的基础上，提出了社会5.0视野下的互联工业，面向各种各样的产业，通过企业、人、数据、机械相互连接，而创造出新价值，新产品和新服务。SMU（智能制造单元）是工业价值链中的基本组件。日本人其实追求的是一种工4+工互的、符合自己国情的工业发展模式。电标院孙文龙副院长也描述了工业互联网平台与CPS的关系：CPS通过感知和自动控制、工业网络等一硬和一网技术，可将制造末端的数据接入，在虚拟的信息空间构造一个新的制造体系，有效支撑了平台数据的汇聚和流动；通过工业软件等一软技术，可构建数据流动的规则体系，实现资源的有效配置；通过大数据和数字孪生等一平台技术，可将物理世界的隐性数据显性化、知识化，并能反向控制物理世界，为工业App的创新应用提供实现手段。在工业互联网的价值链上，智研院认为，谁能掌握并贯通工业大数据的采、管、用三大环节，谁就能更准、更快地抢得市场先机，创造高附加价。在管的方面，海量汇聚的大数据，为工业互联网平台提供了源源不断的数据，PaaS层如何管理好这些数据考验着一个平台水平。数据的权利归属，也是一个敏感的话题，如何将区块链技术与大数据技术结合起来，让数据的使用有据可查，是一个非常有意义的事情。树根互联通过区块链+根云平台+边缘计算，实现了边缘侧到云端可信数据采集、传输和分析，以及基于边缘测所捕捉的可信事件驱动来驱动区块链智能合约，由此而对数据有了更可靠的把握。这样将提高数据在整个管理过程中的可信度。在用的方面，华龙迅达的龙总给出了自己的见解：在云平台开发API接口，通过授权，对需要数据的制造企业、软件公司、行业大数据分析企业、服务商、供应商、营销商开放应用，使制造数据与供应链、销售链和服务链融合。即大家都用起来的数据，才是真的好用，才是真的用好了！从具有互联的属性上来说，世界上的互联网其实有很多种。物质、能量、信息、知识、人际关系、意识等，都可能组成某种互联网，大家在谈论互联网时，最好明确自己在说哪张网。软件是运行在芯片中的数字化指令和数据的集合。以人类语言的代码格式，模拟表达一系列源自人脑的逻辑规则和知识，最终以0/1的机器代码格式，驱动芯片（硬件）底层功能，驱动工业设备。中国科协党组书记怀进鹏院士曾指出：工业技术的软件化，是中国制造业走向强国的必由之路，而实现工业互联网和工业云，是我们搭建平台，实现全球共融和推动产业发展的重要基础。这是中国制造2025主要的难点，而工业界（特别是高层领导）对这一点的认识，还极不充分。如果说还有什么高端工业品中国不能制造的话，工业软件就首当其冲。中国可以设计生产512种细分门类的工业品，但是却生产不了多少门类的工业软件。这个形势非常严峻。但是现在看不到高层有什么国家战略规划来振兴中国的工业软件。我和南山书院林雪萍院长，专门就此事写过文章呼吁，希望有关部门特别是高层能够加深认识，拿出办法，切实支持。（文章：工业软件黎明静悄悄 ）请大家记住我的话工业软件是工业装备中的软装备，是装备的神经脉络和灵魂，没有软装备的支撑，就不可能有数字化、网络化、智能化。假如抽掉软件，改革开放40年以来信息化的一切成果都将不复存在！现有德、美的工业发展（智能制造）架构模型，从工业4.0到工业互联网，都属于功能导向。因为不管用什么维度来展现、用什么尺度来衡量，看似模式不同、花样翻新的智能制造的架构模型，其实都是在提供以功能为核心的服务。由于没有任何一个工业软件厂商能够提供覆盖所有专业领域的工业软件，因此这就不难理解制造业信息化搞了30多年，两化融合推动了十多年，企业里开发运行的信息化系统，往往是呈千岛湖状态，孤岛遍布，烟囱林立，产品孤儿比比皆是。一家或几家厂商独大，既不合乎市场情理与规律，也没有通吃的希望。第一层是边缘层（下面深蓝色部分），主要是刚才讲的数据采集和工控协议。第二层（中间深蓝色部分）是平台层，处理大数据，创建工业微服务；第三层是应用层（上面深蓝色部分），调用下层微服务，形成各种场景的工业APP，满足企业所需要的各种以功能为核心的服务。在图中右下角的迷宫中，不同形状的符号，代表了散落在企业内部不同部门、不同流程、不同位置、不同形式的工业知识，这些知识分散、隐蔽、难找、难用，随时流失。过去的知识管理与自用软件开发，往往只是把这些知识收集到一个相对集中的地方（如企业知识中心），或者将其嵌入某些软件中，或导入到某种数据库中。那么，这就是《工业互联网平台白皮书》中讲到的三是知识积累，能够提供基于工业知识机理的数据分析能力，并实现知识的固化、积累和复用。道理很简单，没有工业知识，就没有工业软件，也就没有工业微服务，当然也就没有工业APP。因此，我认为开发APP的工作可以两条路径齐头并进：一个是让现有的工业软件逐渐解构，变身成为工业微服务；一个是工业技术软件化，直接将工业技术和知识转变成为工业微服务。让所有来自企业实践一线的工业技术、经验、知识和最佳实践都沉淀下来，经过模型化、软件化、再封装，成为互不相关、高度适应外部需求变化的微服务，然后再根据具体的工业场景，为组建工业APP提供服务。从该图中最下方的流程中可以清晰看出，在给出的GUI界面中，可以封装一个工业APP，而通用工具软件，隐身在APP后面，不直接参与交互。由此而形成了基于工业互联网平台的工业技术体系。大量的工业知识被标准化、模型化和封装化，形成了基于工业知识的交互界面，即客户在研发时，第一进入的界面已经不是以前的通用CAX软件，而是基于知识的自用研发软件。研发人员的一切精力聚焦在问题场景导向上，而不是软件使用导向上。如图所示。