工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造

　　隨著新一代信息技術與制造業(yè)的深度融合，許多國家、許多企業(yè)都意識到協(xié)同制造聯(lián)網(wǎng)，是代表互聯(lián)網(wǎng)+制造融合創(chuàng)新大方向的頂級生態(tài)系統(tǒng)。也就是說，無論是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還是德國工業(yè)4.0，其最具代表性的跨國平臺正在展露，正在凝聚大量生產資源和大量工業(yè)大數(shù)據(jù)。

　　美國：重在服務以及衍生新價值

　　GE推出的Predix云平臺是一個的工業(yè)操作系統(tǒng)，其中有很多模塊可以由各個企業(yè)根據(jù)其行業(yè)背景，構建適用于自己的解決方案。Predix主要是三層架構，是面向工業(yè)領域的第一個基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的云平臺，底部是提供基礎設施服務的IaaS層，中間是平臺PaaS層，最上端軟件及服務層SaaS。Predix利用這三層云計算架構，將各種工業(yè)設備或機器以及供應商等相互聯(lián)結，提供資產性能管理（APM）和運營優(yōu)化服務，每天監(jiān)控和分析來自數(shù)萬億設備資產上的千萬個傳感器所發(fā)回的5000萬條大數(shù)據(jù)，幫助客戶優(yōu)化資源配置和業(yè)務流程，減少風險和實現(xiàn)100%無故障運行。

　　隨著越來越多的機器和設備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)跨越整個機組和網(wǎng)絡的機器儀表的協(xié)同效應，形成智能數(shù)據(jù)，帶來巨大的潛在價值。

　　優(yōu)化網(wǎng)絡：在一個網(wǎng)絡系統(tǒng)內實現(xiàn)互聯(lián)的各種設備或機器，可以通過互聯(lián)網(wǎng)相互協(xié)作，提高網(wǎng)絡整體的運營效率。例如，在醫(yī)療領域，將醫(yī)生和護士等醫(yī)療數(shù)據(jù)互聯(lián)，數(shù)據(jù)可以無縫地傳輸給醫(yī)療機構和病人，等待的時間將會更短，能夠更迅速地幫助病人使用正確的醫(yī)療設備，從而使得醫(yī)療設備利用率更高，醫(yī)療服務質量更好。智能數(shù)據(jù)的巨大價值也可體現(xiàn)于交通網(wǎng)絡中的路徑優(yōu)化。許多車輛實現(xiàn)互聯(lián)之后，就會知道自己的位置和目的地，同時能夠了解到網(wǎng)絡系統(tǒng)內其他車輛的位置和目的地，允許優(yōu)化路由來尋找到最有效的人工智能解決方案。

　　優(yōu)化運維：通過智能數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)最優(yōu)化、低成本，并有利于整個設備或機器的運行維護。例如，將機器、組件和各個環(huán)節(jié)聯(lián)網(wǎng)之后，將實現(xiàn)一個可監(jiān)測的設備狀態(tài)，可以在正確的時間將最優(yōu)數(shù)量的零部件交付到準確的位置，將減少零部件庫存需求和維護成本，提升設備或機器的穩(wěn)定性。

　　恢復系統(tǒng)：通過建立廣泛的大數(shù)據(jù)信息，幫助網(wǎng)絡系統(tǒng)在發(fā)生毀滅性打擊之后更加快速、有效的進行恢復。例如，當?shù)卣鸹蚱渌匀粸暮Πl(fā)生時，可以用智能儀表、傳感器和其他智能設備和系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡來進行快速檢測，隔離發(fā)生故障的設備或機器，不至于發(fā)生串聯(lián)而導致更大規(guī)模的故障發(fā)生。

　　自主學習：每臺設備或機器的操作經(jīng)驗可以聚合為一個大數(shù)據(jù)，使得整個設備或機器能夠自主學習。這種自主學習的方式是不可能在單個機器上來實現(xiàn)的。例如，從許多飛機上收集的數(shù)據(jù)加上位置和飛行的歷史數(shù)據(jù)，才可以提供有關各種環(huán)境下飛機性能的信息。當越來越多的機器連接在一個系統(tǒng)中，產生無數(shù)智能數(shù)據(jù)的結果將是網(wǎng)絡系統(tǒng)的不斷擴大并能自主學習，而且越來越智能化。

　　一旦智能設備采集到大量的智能數(shù)據(jù)，就可以通過智能系統(tǒng)，挖掘出具備商業(yè)經(jīng)營價值的智能決策。設備與數(shù)據(jù)相互結合，網(wǎng)絡協(xié)同且實時更新，將對諸多行業(yè)帶來較大裨益。

　　據(jù)GE公司的預測，航班延誤每年給航空公司帶來的損失超過400億美元。其中10%的延誤是由于對飛機的維護欠缺所造成的。同時，全球航空業(yè)每年燃油費用高達1700億美元（營業(yè)收入約為5600億美元），而根據(jù)國際航空運輸協(xié)會（IATA）的調查，這些油耗中有18%~22%屬于資源浪費。GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對飛機航運輸局和零部件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測與統(tǒng)計，分析維修保養(yǎng)上的問題，每年可減少1000次延誤情況。同時，選擇適當?shù)臅r機，進行維修保養(yǎng)，也可以降低設備投資成本。通過航運數(shù)據(jù)，挖掘減少燃油能耗的實現(xiàn)路徑，從而對飛行調度的優(yōu)化，可減少2%的能耗使用，每年節(jié)約2000萬美元成本，減少大量二氧化碳排放。

　　醫(yī)療占全球GDP的10%，是一個相當大的行業(yè)。據(jù)GE公司的預測，醫(yī)療領域由于低效率，每年會造成7310億美元的浪費，尤其是臨床醫(yī)療占到59%，高達4290億美元的浪費。醫(yī)療從業(yè)人員與醫(yī)療器械之間的信息不對稱是主要原因。例如：護士換藥、磁共振成像情況、醫(yī)生診斷等過程都沒能實時共享。將醫(yī)療從業(yè)人員、醫(yī)療器械進行聯(lián)網(wǎng)，對診斷、手術、藥方等信息進行共享，開展網(wǎng)絡協(xié)同式的診療。GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過綜合管理每個病床，每個診斷?工作流、患者流，搬運和醫(yī)療器械，改進醫(yī)療從業(yè)人員、業(yè)務流程和器械通信情況，可減少15%~30%的醫(yī)療器械成本，提升醫(yī)療從業(yè)人員的工作效率，節(jié)約的時間可多為15%~20%的患者提供服務。

　　GE將這個平臺開放給所有工業(yè)合作伙伴，期望未來形成一個巨大的、完善的生態(tài)系統(tǒng)，由各個企業(yè)積極開發(fā)具有行業(yè)輻射效果的應用軟件（APP），并在此平臺上發(fā)布共享、互相借鑒、互惠互利。

　　德國：既抓服務又抓生產

　　作為德國工業(yè)4.0的領軍企業(yè)，西門子2015年年底宣布將設立一個跨行業(yè)的軟件平臺Sinalytics，為數(shù)字化服務提供技術基礎。Sinalytics與Predix極為類似。據(jù)資料顯示，這一平臺將整合遠程維護、數(shù)據(jù)分析及網(wǎng)絡安全等一系列現(xiàn)有技術和新技術，還能夠對機器感應器產生的大量數(shù)據(jù)進行整合和分析，并利用這些大數(shù)據(jù)為客戶提供全新的服務。比如，可以通過這些大數(shù)據(jù)提升對燃氣輪機、風力發(fā)電機、火車、醫(yī)療成像系統(tǒng)的監(jiān)控。據(jù)說，已經(jīng)約有30萬臺設備已連接至Sinalytics平臺。

　　2 0 1 6 年 4 月 ， 西 門 子 對 外 正 式 推 出“MindSphere—西門子工業(yè)云平臺”，當時西門子宣稱該工業(yè)云平臺將為工業(yè)企業(yè)提供“數(shù)字化服務——譬如預防性維護、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化，特別是，機械設備制造商及工廠建造者可以通過該平臺監(jiān)測其設備機群，以便在全球范圍內有效提供服務，縮短設備停工時間，同時，MindSphere還為西門子的工廠數(shù)字化服務提供包括數(shù)控機床以及驅動鏈的預防性維護服務”。

　　據(jù)資料顯示，MindSphere是一個數(shù)據(jù)聯(lián)結平臺，通過收集、整合和分析來自用戶端、供應商、信息化系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)，匯總形成數(shù)據(jù)企業(yè)的唯一數(shù)據(jù)中心，由此創(chuàng)建完整的、容易應用的產品性能大數(shù)據(jù)結果。同時，基于云計算的計算能力和數(shù)據(jù)處理能力，相關結果將能夠即時反饋到企業(yè)的信息系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)，從而提高企業(yè)對業(yè)務相關流程的響應——實現(xiàn)智能制造。

　　實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造

　　2015年7月,國務院發(fā)布的《關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》中，“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造是重點行動之一，旨在推動互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，加強產業(yè)鏈協(xié)作，發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同制造新模式。在重點領域推進智能制造、大規(guī)模個性化定制、網(wǎng)絡化協(xié)同制造和服務型制造，打造一批網(wǎng)絡化協(xié)同制造公共服務平臺，加快形成制造業(yè)網(wǎng)絡化產業(yè)生態(tài)體系。

　　實際上，早在2000年，國際著名的咨詢機構ARC針對生產制造模式新的發(fā)展，詳細地分析了自動化、制造業(yè)以及信息化技術發(fā)展現(xiàn)狀，從科技發(fā)展趨勢對生產制造可能產生影響的角度，作出過全面的調查研究，并提出了用工程、生產制造、供應鏈三個維度描述的數(shù)字工廠模型。

　　其中，從生產流程管理、企業(yè)業(yè)務管理一直到研究開發(fā)產品生命周期的管理而形成的“協(xié)同制造模式”（Collaborative Manufacturing Model，CMM）。CMM協(xié)同制造模式為制造行業(yè)的變革提出了一個理論依據(jù)和行之有效的方法。它利用信息技術和網(wǎng)絡技術，通過將研發(fā)流程，企業(yè)管理流程與生產產業(yè)鏈流程有機地結合起來，形成一個協(xié)同制造流程，從而使得制造管理、產品設計、產品服務生命周期和供應鏈管理、客戶關系管理有機地融合在一個完整的企業(yè)與市場的閉環(huán)系統(tǒng)之中，使企業(yè)的價值鏈從單一的制造環(huán)節(jié)向上游設計與研發(fā)環(huán)節(jié)延伸，企業(yè)的管理鏈也從上游向下游生產制造控制環(huán)節(jié)拓展，形成一個集成了工程、生產制造、供應鏈和企業(yè)管理的網(wǎng)絡協(xié)同制造系統(tǒng)。

　　當前，網(wǎng)絡化的信息空間和現(xiàn)實化的物理空間可共同組成協(xié)同空間，信息空間對未來制造業(yè)的發(fā)展和競爭力將產生至關重要的影響，未來制造業(yè)將進入虛實交互的協(xié)同時代。

　　未來的智能制造形態(tài)將是將制造商、零部件供應商、銷售商乃至消費者搬到線上，構成生產資源、人力物力、研發(fā)創(chuàng)新的網(wǎng)絡協(xié)同結構，主要目的是實現(xiàn)市場與研發(fā)的協(xié)同、研發(fā)與生產的協(xié)同、管理與通信的協(xié)同，從而形成一個完整的制造網(wǎng)絡——協(xié)聯(lián)網(wǎng)（Internet of Collaborative Manufacturing），由多個制造企業(yè)或參與者組成，它們相互交換商品和信息，共同執(zhí)行業(yè)務流程。企業(yè)、價值鏈和產品生命周期這三個維度貫穿于各個價值鏈中的制造參與者之間。

　　“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造將成為未來智能制造的核心，協(xié)聯(lián)網(wǎng)平臺具體應滿足三個“CM”要素。具體而言，在前端，顧客對工廠（C2M）將提供自己的標準化模塊供消費者組合，或是吸引消費者參與到設計、生產的環(huán)節(jié)中來；在內部，通過并行制造（CM）提升生產組織能力，以柔性化的智能制造去服務于海量消費者的個性化定制需求；在后端，通過云制造（CM）積極調整供應鏈，使之具備更強的資源整合能力，做到低成本、高效率和短工期。

　　以往，制造業(yè)企業(yè)一定要通過原料、設備、生產、運輸、銷售五大環(huán)節(jié)組織生產制造。而這五個環(huán)節(jié)是相對固定的，且不可或缺的。并行制造時代，這五個環(huán)節(jié)可以相對獨立，變成五個可以動態(tài)配置的模塊。每個模塊都有自己相應的軟件系統(tǒng)，自己的物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)，根據(jù)消費者需求，五個模塊可以自行高效整合，滿足生產制造的工藝需求。除了大幅縮短工期之外，還能大幅降低成本。

　　傳統(tǒng)觀點認為，只有等到所有產品設計圖紙全部完成以后才能進行工藝設計工作，所有工藝設計圖完成后才能進行生產技術準備和采購，生產技術準備和采購完成后才能進行生產。而并行制造則將各有關流程細化后進行并行交叉，盡早開始各項工作。

　　通過分散價值網(wǎng)絡上的并行制造，產品設計與工藝過程設計、生產技術準備、采購、生產等種種活動并行交叉進行。充分利用信息化和自動化的手段，在產品開發(fā)、生產、銷售、物流、服務的過程中，借助軟件和網(wǎng)絡的監(jiān)測、交流溝通，根據(jù)最新情況，靈活、實時地調整生產工藝，而不再是完全遵照幾個月或者幾年前的計劃。從而，有效實現(xiàn)靈活性的大幅提升。

　　未來，除了研發(fā)設計之外，制造業(yè)的各個工藝流程都將并行化、透明化、扁平化，實現(xiàn)真正意義上的智能制造。并行化的智能制造過程將通過利用網(wǎng)絡世界無限的數(shù)據(jù)和信息資源，突破物理世界資源有限的約束。這樣一來，可以一邊設計研發(fā)、一邊采購原材料零部件、一邊組織生產制造、一邊開展市場營銷，從而降低了運營成本、提升了生產效率、縮短了產品生產周期，也減少了能源使用。