丁海驁

每年4月份左右，是德國(guó)初春的季節(jié)，也是一年當(dāng)中氣候最變化無常的季節(jié)：常常早晨是艷陽高照，但是一分鐘以后就會(huì)下雨，所以沒有哪個(gè)旅行社會(huì)建議這個(gè)時(shí)候去德國(guó)旅行。但每年的這個(gè)時(shí)候，在德國(guó)北部小城漢諾威，卻常常用幾倍的價(jià)格也訂不到酒店——始于1947年的漢諾威國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)（HANNOVER MESSE）每年定期在這里召開，讓這個(gè)小城在原本蕭索的季節(jié)里，顯得格外繁華。

同其他工業(yè)博覽會(huì)不同，近年的漢諾威國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)除了會(huì)涉及工業(yè)自動(dòng)化、動(dòng)力傳動(dòng)、機(jī)械工程等傳統(tǒng)工業(yè)相關(guān)的AT（Automation Technology）外，越來越多傳統(tǒng)的IT廠商也會(huì)參與其中，展示IT技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的最新應(yīng)用，這使得其逐漸成為整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域頗為關(guān)注的一個(gè)帶有前瞻性應(yīng)用的展會(huì)。因此越來越多行業(yè)內(nèi)的人，希望從中找到解答自己疑問的答案。

IT系統(tǒng)將如何影響未來的工業(yè)？

IT系統(tǒng)最初影響工業(yè)企業(yè)，都是以軟件的形式，通過將行業(yè)最佳實(shí)踐、知識(shí)和方法固化程序當(dāng)中，用系統(tǒng)程序的方式，優(yōu)化原有人工不能解決或者能解決但效率偏低的問題，幫助工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者某一類業(yè)務(wù)的信息化。隨著IT技術(shù)自身的進(jìn)步，以及在其他領(lǐng)域取得的成績(jī)（例如工業(yè)軟件領(lǐng)域最常提到的租車行業(yè)的uber、酒店行業(yè)的Airbnb等），人們發(fā)現(xiàn)實(shí)際上IT技術(shù)擁有了更大的能力，于是人們開始意識(shí)到：或許可以利用新興的IT技術(shù)對(duì)工業(yè)做一次前所未有對(duì)改變，而且這次改變的目標(biāo)，不再滿足于增加創(chuàng)新、提高效率、降低成本和控制品質(zhì)等傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展核心指標(biāo)的改善和優(yōu)化，而是希望從根本上對(duì)工業(yè)企業(yè)的業(yè)務(wù)模式、商業(yè)邏輯和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的一次徹底調(diào)整。這就是所謂工業(yè)的數(shù)字化改造。

借鑒互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，工業(yè)領(lǐng)域企業(yè)共同勾畫的藍(lán)圖中：工業(yè)企業(yè)數(shù)字化改造所定義的IT系統(tǒng)必須能數(shù)字化定義企業(yè)的所有業(yè)務(wù)，而且所有簡(jiǎn)單、重復(fù)的工作都將被IT技術(shù)取代，不同來源的數(shù)據(jù)都將能夠被有效收集、管理、順暢地流動(dòng)和有效的利用。

這就使得未來工業(yè)企業(yè)的IT系統(tǒng)必須具備幾個(gè)核心的特征：不再存在信息孤島，企業(yè)的功能性需求通過一種結(jié)構(gòu)完全整合、功能充分完整的軟件功能池實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，未來的IT系統(tǒng)還需要滿足：能夠收集各種來源的數(shù)據(jù)、在各種現(xiàn)實(shí)環(huán)境中都能提供保證數(shù)據(jù)流動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及能夠充分對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的技術(shù)，并能夠保證整個(gè)系統(tǒng)彈性、靈活運(yùn)行的IT基礎(chǔ)架構(gòu)——這也是為什么最近在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，邊緣計(jì)算、5G、AI和云計(jì)算被討論得越來越多的原因。

于是，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)云，成為包括工業(yè)領(lǐng)域用戶和IT系統(tǒng)提供商共同認(rèn)可的未來工業(yè)領(lǐng)域IT應(yīng)用解決方案。

2015年前后，市場(chǎng)上出現(xiàn)了包括來自“廠派”的西門子的MindSphere，GE面向工業(yè)數(shù)據(jù)和分析的云平臺(tái)Predix，ABB推出ABB Ability，施耐德電氣推出的EcoStruxure平臺(tái)，以及國(guó)內(nèi)海爾的COSMOPlat平臺(tái)等，還有來自“云派”的公有云和傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)提供商推出的各種工業(yè)云平臺(tái)、以及參與本年漢諾威展的各種“IOT”產(chǎn)品。

用發(fā)展的眼光看，所有的公有云平臺(tái)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，實(shí)際上都是在從某一個(gè)領(lǐng)域開始，逐句去滿足未來工業(yè)企業(yè)對(duì)于IT系統(tǒng)的要求。但是單純從系統(tǒng)架構(gòu)邏輯的角度看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)目標(biāo)，實(shí)際上強(qiáng)調(diào)的是將包括智能化設(shè)備（如傳感器、PLC等）、芯片、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連接/傳輸、云計(jì)算平臺(tái)，甚至針對(duì)各種細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景所做的各種智能化應(yīng)用等所有與數(shù)據(jù)產(chǎn)生、收集、管理、應(yīng)用相關(guān)的組建，都涵蓋其中，從而符合工業(yè)企業(yè)對(duì)未來IT的需求；而其中被討論最多的“工業(yè)云”則是實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、將所有傳統(tǒng)信息化軟件、新興的邊緣計(jì)算、AI、工業(yè)5G等串聯(lián)在一起，真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)IT系統(tǒng)整合的關(guān)鍵。換句話說，在這一邏輯下：工業(yè)云本身最大的價(jià)值不在于以產(chǎn)品的形式實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值，而在于其應(yīng)該成為將新興IT技術(shù)帶入工業(yè)應(yīng)用的導(dǎo)入機(jī)制——工業(yè)云為工具，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為目標(biāo)。

“MindSphere不是一個(gè)平臺(tái)，MindSphere是一個(gè)操作系統(tǒng)。我們?cè)诠I(yè)行業(yè)內(nèi)提供的是一種操作層，它將標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)應(yīng)用于工業(yè)方面，可以在標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上創(chuàng)造價(jià)值，它更接近工業(yè)IT技術(shù)。這就是MindSphere?！盧alf-Michael Franke，西門子數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)工廠自動(dòng)化部首席執(zhí)行官，在漢諾威展會(huì)期間接受記者采訪時(shí)這樣定義西門子的工業(yè)云產(chǎn)品，很顯然這更接近工業(yè)云對(duì)于工業(yè)企業(yè)未來IT系統(tǒng)架構(gòu)的邏輯定義。

兩年前2016年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式發(fā)布的MindSphere，到了2017年漢諾威工業(yè)展期間，開始橫向聯(lián)合建立“物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)”，拓展生態(tài)合作伙伴。而今年，西門子則開始強(qiáng)調(diào)其包括人工智能和邊緣計(jì)算等應(yīng)用，對(duì)于工業(yè)云、以及對(duì)于整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)對(duì)作用?！癐T架構(gòu)將變得更扁平，它將更靠近實(shí)際生產(chǎn)的地方……如果你從一開始就這樣做，你就有了一個(gè)可擴(kuò)展的系統(tǒng)：你可以在云上做數(shù)據(jù)的分析，同時(shí)，你也可以在車間的機(jī)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。這能夠使得你不必傳播數(shù)據(jù)，不必把數(shù)據(jù)放到網(wǎng)上——當(dāng)然，如果你需要將數(shù)據(jù)放上網(wǎng)，你可以通過MindSphere進(jìn)行——你可以在MindSphere上運(yùn)行應(yīng)用程序，也可以在車間層運(yùn)行應(yīng)用程序。”何睿祺（Klaus Helmrich），西門子股份公司管理委員會(huì)成員兼數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)首席執(zhí)行官，在漢諾威期間舉辦的新聞發(fā)布會(huì)上談到邊緣計(jì)算對(duì)于工業(yè)企業(yè)的價(jià)值時(shí)，如是說。

而對(duì)于發(fā)展中的工業(yè)云和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，西門子數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)首席運(yùn)營(yíng)官Jan Mrosik認(rèn)為，未來業(yè)界需要將更多的關(guān)注投入到基于工業(yè)云平臺(tái)的應(yīng)用，而不是開發(fā)更多的工業(yè)云平臺(tái)：“今天，全球有大約600個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。在未來，可能會(huì)有2個(gè)或是4個(gè)能夠生存。因?yàn)槿藗冊(cè)絹碓搅私?，讓?shù)以百計(jì)的工程師忙于建造第601個(gè)平臺(tái)的價(jià)值是相對(duì)有限的。但在一個(gè)真正需要專業(yè)知識(shí)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析能力的領(lǐng)域，專注于應(yīng)用程序并做出改變，就會(huì)有所不同?！?/p>

AT和IT在工業(yè)企業(yè)未來的如何平衡？

從發(fā)展的角度看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)完成了對(duì)工業(yè)企業(yè)傳統(tǒng)IT和新興IT技術(shù)的整合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)價(jià)值的最大化。但是，僅有IT就夠了嗎？曾經(jīng)有人提出這樣的疑問：對(duì)于工業(yè)企業(yè)來講，最核心的競(jìng)爭(zhēng)力是產(chǎn)品；最關(guān)鍵的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)是生產(chǎn)。那么，如果從工業(yè)企業(yè)未來穩(wěn)健發(fā)展的角度判斷，未來企業(yè)傳統(tǒng)的AT技術(shù)和新興的IT能力之間，如何平衡，才能真正發(fā)揮兩者價(jià)值的最大化，幫助企業(yè)既保持工業(yè)企業(yè)注重產(chǎn)品和過程的基因，又能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的靈活多變？

“數(shù)字化雙胞胎”（Digital Twin）這種概念的提出，實(shí)際上就是為了解答這問題——筆者也沒有辦法考證是誰第一個(gè)提出這個(gè)說法，只是當(dāng)2015年第一次聽到這一概念，立刻覺得整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域未來的發(fā)展邏輯立刻豁然開朗了。

按照Digital Twin的邏輯：我們周圍存在兩個(gè)世界，一個(gè)是由軟件、系統(tǒng)和IT架構(gòu)等構(gòu)成的數(shù)字虛擬世界，另一個(gè)是由機(jī)器、自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成的現(xiàn)實(shí)物理世界，Digital Twin就是連接數(shù)字虛擬世界和現(xiàn)實(shí)物理世界的途徑和方法——通過虛擬世界產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)備，再通過來自現(xiàn)實(shí)物理世界采集到的數(shù)據(jù)和信息，反饋和優(yōu)化虛擬世界，從而不僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暢通交換和互相影響，而且也實(shí)現(xiàn)了IT系統(tǒng)和傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的密切關(guān)聯(lián)邏輯。

從這個(gè)角度看，那么所有的IT系統(tǒng)和技術(shù)，都是為數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、收集、管理和分析提供工具，為其流動(dòng)提供管道；而所有的自動(dòng)化設(shè)備，則是為了展現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)價(jià)值，而存在于物理世界里的執(zhí)行工具——其中包括傳統(tǒng)的加工設(shè)備、自動(dòng)化技術(shù)等，甚至還包括機(jī)器人、三維打印等。數(shù)字雙胞胎的邏輯，實(shí)際上在于其明確了數(shù)據(jù)在整個(gè)工業(yè)企業(yè)當(dāng)中的價(jià)值，同時(shí)，又用了一個(gè)最簡(jiǎn)單的方式，將工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)的AI和新引進(jìn)IT進(jìn)行了最廣泛的關(guān)聯(lián)。

那么對(duì)于工業(yè)企業(yè)來講，在現(xiàn)實(shí)的數(shù)字化改造過程中，如何平衡兩者之間的關(guān)系呢？換句話說，兩者在工業(yè)企業(yè)本輪業(yè)務(wù)升級(jí)過程中，到底該誰占主導(dǎo)？

“自動(dòng)化平臺(tái)將如何發(fā)展？它們是我們?cè)谡麄€(gè)生產(chǎn)過程、生產(chǎn)序列中都需要的關(guān)鍵技術(shù)……我從沒見過任何軟件是沒有硬件支持和提供功能的。那種軟件是不存在的。因此，硬件是一個(gè)先決條件，支持我們使用軟件進(jìn)行協(xié)作?！焙晤ｌ髟谟懻摪ˋI、區(qū)塊鏈、5G和邊緣計(jì)算前，首先明確了工業(yè)自動(dòng)化平臺(tái)在整個(gè)西門子Digital Twin框架下的地位。

自從2007年收購了UGS，成為目前市場(chǎng)上最大的自動(dòng)化技術(shù)和工業(yè)軟件提供商，實(shí)際上西門子對(duì)于Digital Twin的解讀具有某種權(quán)威的意味。

在隨后記者采訪Ralf-Michael Franke的過程中，當(dāng)問到相關(guān)問題，Ralf-Michael Franke在接受采訪時(shí)，強(qiáng)調(diào)西門子的Digital Twin包含了自動(dòng)化、軟件和物聯(lián)網(wǎng)（也就是MindSphere）三個(gè)構(gòu)成部分，但是在將虛擬世界現(xiàn)實(shí)世界連接在一起的過程中，將始終堅(jiān)持堅(jiān)守創(chuàng)新和自動(dòng)化基因：“在數(shù)字化工業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化扮演著更重要的角色，在未來十年，生產(chǎn)率仍將由車間決定。因此，你必須對(duì)車間的整個(gè)過程有非常深入的了解，才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。如果你不懂車間的整個(gè)過程，你也看不懂?dāng)?shù)據(jù)是什么意思?！?/p>

Ralf-Michael Franke進(jìn)一步解釋說：“我們是從自動(dòng)化走向信息技術(shù)，這是我們?cè)谖磥韼啄陮?huì)看到的一個(gè)趨勢(shì)。西門子對(duì)于過程工業(yè)的能力和熟悉程度，是在過去61年里在Simatic業(yè)務(wù)中學(xué)到的知識(shí)，在未來幾年里，我們將在這個(gè)堅(jiān)實(shí)的立足點(diǎn)上建立我們的業(yè)務(wù)：我們非常清楚工廠的情況、機(jī)器的情況、自動(dòng)化過程中怎樣提高質(zhì)量和正常運(yùn)行時(shí)間……這是信息技術(shù)公司沒有的能力。我們已做好充分準(zhǔn)備，在自動(dòng)化的基礎(chǔ)和堅(jiān)實(shí)立足點(diǎn)上為客戶提供這些新服務(wù)。”他最后強(qiáng)調(diào)：我們必須做得更多，因?yàn)樵谖磥淼墓S里，信息技術(shù)肯定會(huì)發(fā)揮更重要的作用。

或許我們可以認(rèn)為西門子對(duì)于Digital Twin的解讀，源自其自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)提供商的“原始出身”，因此觀點(diǎn)值得商榷，但是從一個(gè)現(xiàn)實(shí)工業(yè)企業(yè)的角度看，西門子的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，在很大程度上，也是最符合循序漸進(jìn)的發(fā)展策略：以AT為基礎(chǔ)，逐步通過IT與AT的結(jié)合，用IT去激發(fā)兩者融合的潛能。

工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型的價(jià)值如何體現(xiàn)？

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價(jià)值體現(xiàn)當(dāng)然是效益，而衡量效益的最佳方法，是具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景——采用數(shù)字化手段，通過在虛擬世界當(dāng)中采用先進(jìn)的IT技術(shù)、在現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中采用更智能的AT產(chǎn)品，則能夠?yàn)榻鉀Q具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景的具體問題，打開一個(gè)全新的視角。

筆者在參加2019漢諾威國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)之前，在慕尼黑參觀了安聯(lián)球場(chǎng)（Allianz Arena），一座據(jù)稱是以精巧的結(jié)構(gòu)和壯麗的外觀成為”慕尼黑以至于德國(guó)榮耀“的標(biāo)志性建筑。而在這個(gè)可以75000人的拜仁慕尼黑足球俱樂部主場(chǎng)的球場(chǎng)，就存在非常多利用數(shù)字化技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)球場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需求的場(chǎng)景。

例如，作為球場(chǎng)最受矚目的關(guān)鍵設(shè)施，草皮的養(yǎng)護(hù)就是球場(chǎng)的“核心業(yè)務(wù)”。因此安聯(lián)球場(chǎng)基于云平臺(tái)建立了自己的綠地管理App（Greenkeeper App），其可以通過每分鐘由數(shù)據(jù)收集器收到的場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)——包括光照、溫度、濕度、草坪土壤含鹽量、風(fēng)力和草坪草葉葉綠素含量等，以及即時(shí)的天氣數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，將其傳送到云平臺(tái)，經(jīng)過計(jì)算評(píng)估，轉(zhuǎn)化為實(shí)操建議，如“多澆水”、“增加草坪光照強(qiáng)度或延長(zhǎng)光照時(shí)間”、“開啟或關(guān)閉草坪加熱”等。

另外一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是風(fēng)機(jī)葉片全自動(dòng)巡檢服務(wù)。有數(shù)據(jù)顯示：2017年全球新增風(fēng)電設(shè)備裝機(jī)52GW，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到539.581GW，而為了保證眾多風(fēng)電項(xiàng)目的正常運(yùn)行，以往的風(fēng)電運(yùn)維都需要人工完成，尤其是對(duì)放電設(shè)備葉片的檢測(cè)，都需要人工攀爬來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。2016年底成的一家創(chuàng)新型公司，通過采用“全自動(dòng)特種飛行機(jī)器人+數(shù)字化數(shù)據(jù)管理平臺(tái)”的方式，利用人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、云計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化等新興IT技術(shù)，為風(fēng)電設(shè)備的葉片巡檢，打開了一個(gè)新的業(yè)務(wù)模式：既可以消除現(xiàn)場(chǎng)人員個(gè)性化差異，極大減低巡檢的人力成本、時(shí)間成本，同時(shí)基于后續(xù)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的巡檢計(jì)劃管理、巡檢數(shù)據(jù)上傳、缺陷標(biāo)注分析歸檔等功能，又為風(fēng)電企業(yè)的葉片運(yùn)維管理提供了充分的數(shù)據(jù)資料，提升風(fēng)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率，降低葉片運(yùn)維成本，提升資產(chǎn)收益率同時(shí)降低資本風(fēng)險(xiǎn) 。

“自創(chuàng)立初到現(xiàn)在，短短兩年時(shí)間，我們已服務(wù) 15 家大型客戶，27 個(gè)風(fēng)場(chǎng)和 15 種不同類型風(fēng)車。 ”嚴(yán)治慶，這家企業(yè)的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官在漢諾威展會(huì)接受記者采訪時(shí)如是說。

兩個(gè)案例的共同點(diǎn)，都是通過采用IT技術(shù)，將原本的業(yè)務(wù)完全以數(shù)字化的方式進(jìn)行定義；同時(shí)又將其與現(xiàn)實(shí)世界的具體操作相關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了某種程度上的業(yè)務(wù)重構(gòu)——這實(shí)際上與工業(yè)企業(yè)利用“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”全面數(shù)字化定義業(yè)務(wù)，并通過Digital Twin實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的關(guān)聯(lián)，有異曲同工的妙處。

寫在最后

人類面對(duì)未來，總是有太多疑問。關(guān)于工業(yè)企業(yè)的未來，我們?cè)诮鉀Q問題的過程中，也還是會(huì)不斷面對(duì)各種各樣的問題。然而這并總是壞事：有問題就有尋找答案的動(dòng)力，有疑問就有破解疑問的方法。只要方向是對(duì)的，標(biāo)準(zhǔn)是被廣泛接受的，接下來，我們能做的就只有堅(jiān)持。