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1、第1章 工业互联网来了 1.1 工业革命的新浪潮 1998年,我还在IBM中国有限公司工作。那年冬天,带有传奇色彩的前IBM董事长郭士纳访问中国,并且和中国员工有一 场对话。我清晰地记得,当时有员工站起来质疑郭士纳提出的“电子商务”(e-Business)新战略,怀疑互联网对企业和企业间 的行为方式,会不会带来他所预言的巨大影响,以至于蓝色巨人要将自己的未来押在上面。 当时,郭士纳除了用他那惯有的笃定和缓慢语调给予了肯定的答复外,还说了一句至今我都无法忘记的话: “变革的步伐,是缓慢而坚定的。” 17年后的今天,人类社会已经全面进入了互联网带来的电子商务时代,关于这一点,恐怕没人再有任何质疑。
2、中国,作为 世界人口最多的国家,也已经在互联网,特别是电子商务领域,取得了让世人刮目相看的成就。2014年9月,在美国纽交所上市 的阿里巴巴,凭借超过2300亿美元的市值和250亿美元的融资规模,刷新了美国证券市场IPO的融资规模纪录。创始人马云也一 跃成为中国首富,创造了互联网时代的造梦传奇。 互联网重塑了商业零售世界,而今天,互联网这个“缓慢而坚定的变革者”,正在推进工业产业加速进入下一个时代。 2008年,郭士纳的继任者、IBM的前任董事长彭明盛,提出了“智慧的星球”(Smart Planet)的理念,其核心就是物联 网(Internet of Things)。IBM预言,人类的生产和生
3、活将被物联网更加深入地联系和整合在一起。而以IBM公司为代表的IT 巨头,将有可能创造一种更加智慧的生产和生活方式。一时间,智慧的星球、智慧的能源、智慧的医疗、智慧的交通、智慧的城 市,乃至智慧的任何事情,随着IBM公司大张旗鼓的宣传,铺天盖地进入了我们的视野。 从那时起,诸多有先见之明的企业家和预言家,看到了一波新产业革命的到来。这一波浪潮,正是互联网对工业产业的重 塑、今天很多人认为的第三次工业革命,而德国人称之为工业4.0。 对于第三次工业革命,美国的GE(General Electric,通用电气公司)有着系统化的阐述。他们认为,人类社会到现在为止 经历了三次工业革命的浪潮(见图1-1
4、)。 图1-1 GE公司定义的工业革命的三次浪潮 第一次工业革命发生在17501900年,跨越了150年的漫长时期。在此期间,新的机械技术和电气技术被运用到了制造业、 能源生产业和交通运输业当中,而且在人类历史上第一次创造了极大的经济增长和繁荣。尤其是随着蒸汽机的商业化,欧洲率先 开始了第一阶段的工业革命,之后工业革命传播到了铁路业占据经济增长主导地位的美国。而美国随着后来新的内燃机技术和电 力技术,创造了第一次工业革命的高潮。 第一次工业革命深刻地改变了我们的生活,运输业从马车、帆船变成了后来的铁路、轮船和卡车,通信业中人类第一次使用 电报和电话,改变了沿袭几千年的传统信件的邮递方式。电力、
5、自来水、卫生和医疗也极大改善了人类的生活品质和卫生条件。 第一次工业革命具备几个显著的特征,它创造了极大的规模经济,降低了生产设备的成本,扩大了企业规模,同时使产量得 到了增加。在管理上,它利用集中控制下的层级管理结构,提高了运营效率。全球化的专业厂房和大型设备大幅增加,创新被认 为应该在中心实验室和研发中心以一种系统的方式进行。无论大小企业都努力进行创新,以期在新市场中获利。 第二次工业革命的浪潮,GE认为其实就是发端于20世纪50年代的计算机革命,以及后来的互联网革命。 虽然互联网在20世纪50年代末已经产生了雏形,但它真正大行其道是在20世纪70年代,当封闭的政府和私人网络让步给了 开放
6、的网络,也就是我们现在所称的万维网之后,随着互联网标准和协议的制定,不同的用户、不同的设备开始有机会在一个完 全开放的世界里进行自由的沟通和交流。而这一期间网络的开放性和灵活性使得这一新生事物获得了急速的增长和发展。1981 年8月,当时全球只有不到300台电脑可以连接到互联网,而时至今日这个数字已经超过了10亿台,同时信息传输的速度和数量 大幅增加。今天一台iPhone智能手机的运算功能已经数倍于20年前的IBM大型主机系统360(System 360)。1985年最好的调 制解调器,传输速度只有9.6Kbps,相比之下,最新的苹果手机比它快了将近600倍,能够提供超过5Mbps的信息传输速
7、度。 更重要的是互联网所激发的商业领域的创新,使得包括eBay、Facebook,以及阿里巴巴和腾讯这样的公司迅速崛起。阿里 巴巴2013年网上交易收入已经高达1.5万亿元人民币,仅此一家已经占到整个中国社会消费零售总额的5%以上。2013年阿里巴 巴“双十一”成交总额达到350亿元人民币,第1个小时内,成交额竟达到67亿元,交易笔数超过2500万笔。 而这一发展速度依旧在进一步加快,互联网也在根本上改变了人类传统的工作方式,它将人类从传统工业时代的科层化管理 和集中式控制的模式里解放出来。互联网设备和操作互联网的人们可以不再用顺序和线性的方式进行工作,而可以进行并行的工 作,并且以分散式的方
8、式展开各种交易和生产活动。尤其是互联网带来的信息透明和无组织的创新特征,使得原有的企业管理方 式趋向瓦解。它颠覆了第一次工业革命时代资源密集型的生产特点,而以信息和知识密集型作为主要特征,凸显网络和创新的价 值。同时,也给我们人类提供了更加支持环保的工作方式,并且使得服务经济大行其道。 IBM公司2008年提出“智慧的星球”概念之后,德国政府2013年4月在汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”,此研究 项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界、产业界的建议 和推动下形成,并已上升为德国国家级战略。 与美国人的概念不太一样的是,他们第
9、一次将工业革命分成了两个阶段,其中1784年第一台机器织布机的使用代表机械式 的第一次工业革命的开始。1870年在美国出现的利用电力进行大规模生产则是第二次工业革命的发端。同时,德国人将第三次 工业革命定义为自动化技术在工业系统的大规模使用,其标志性的事件是1969年以来可编程逻辑控制器(PLC)在企业中间的 推广,和对企业生产方式的巨大改变。 虽然对于前面几次工业革命的定义略有不同,但是美国和德国的这些企业和企业家们,一致认为第三次工业革命或者德国人 讲的工业4.0时代已经到来(见图1-2),而且这个时代所具有的特征是相当清晰的。 以GE公司为代表的美国企业认为,随着智能系统和智能决策在企业
10、中的逐步推进,工业生产当中的传统机器、设备、机组 和网络,将被这些新兴的互联网技术和设备进行重塑,通过数据传输、多数据应用和数据分析,重新整合在一起,创造一个称 为“工业互联网”的新时代。 图1-2 德国人认为的工业革命的四个阶段 资料来源:德国人工智能研究中心DF KJ.2011。 而德国人认为,工业4.0时代,其基本特征是企业将建立一种称为CPS(Cyber-Physical Systems,信息物理系统)的全球 网络形式。当CPS发挥作用的时候,所有的智能机器、存储系统、生产设施,乃至生产零部件,它们将能够独立运行和相互控 制,这将从根本上改变工业流程,包括传统的制造工程、材料使用、供应
11、链和生命周期管理。也就是说人类历史上第一次有可能 实现机器与机器的对话,以及机器对自己的自主管理,而将人类的关注从单纯的生产制造管理中解脱出来。 德国人描述的智能工厂,将用一种全新的方式来生产产品。因为智能产品有唯一的特征被识别,因此在任何时候都将被定 位。所以它的发展历程、使用现状、目前状态都将被完整地记录并且进行分析。而且从通过物流下订单的那一刻起,纵向与工厂 内部的业务流程联网,横向则可以联系到更大的价值网络系统。这将构造一种新型的智能生产方式,从而彻底改造我们传统意义 上的工业生产模式。 从这两种不同的定义,我们不难看出,美国人和德国人对于新一轮工业革命的认知有类似的地方,也有些许不同
12、。美国人更 关注的是设备的互联、数据的分析和在数据基础上对业务的洞察和模式的创新。而德国人以他们在制造领域里的深厚功底,在关 注系统的同时,更加关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。但不管怎么样说,所有的企业已经意识到新一轮工业革命已经到 来。 对这一轮新的工业革命,我愿意沿用GE公司给出的工业互联网的定义,它涵盖的不光是德国人讲到的企业内部的智能工 厂,或者企业之间的智能生产,它将和消费互联网,乃至人类的社交网络进行更大范围的整合,形成包含人类互联网、物联网和 服务互联网在内的超级网络(见图1-3)。 人类在历史上将第一次有机会进入一个完全智能的时代,这个智能的时代将以重塑过去的工业系统作为
13、根本特征,如果说这 一巨大的变化,在IBM公司2008年提出“智慧的地球”的时候还被很多人质疑的话,那么仅仅7年之后,这一切已经正在变成现 实。 图1-3 工业互联网的全貌 资料来源:博世软件创新公司(bosch).2012 第1章 工业互联网来了 1.1 工业革命的新浪潮 1998年,我还在IBM中国有限公司工作。那年冬天,带有传奇色彩的前IBM董事长郭士纳访问中国,并且和中国员工有一 场对话。我清晰地记得,当时有员工站起来质疑郭士纳提出的“电子商务”(e-Business)新战略,怀疑互联网对企业和企业间 的行为方式,会不会带来他所预言的巨大影响,以至于蓝色巨人要将自己的未来押在上面。 当
14、时,郭士纳除了用他那惯有的笃定和缓慢语调给予了肯定的答复外,还说了一句至今我都无法忘记的话: “变革的步伐,是缓慢而坚定的。” 17年后的今天,人类社会已经全面进入了互联网带来的电子商务时代,关于这一点,恐怕没人再有任何质疑。中国,作为 世界人口最多的国家,也已经在互联网,特别是电子商务领域,取得了让世人刮目相看的成就。2014年9月,在美国纽交所上市 的阿里巴巴,凭借超过2300亿美元的市值和250亿美元的融资规模,刷新了美国证券市场IPO的融资规模纪录。创始人马云也一 跃成为中国首富,创造了互联网时代的造梦传奇。 互联网重塑了商业零售世界,而今天,互联网这个“缓慢而坚定的变革者”,正在推进
15、工业产业加速进入下一个时代。 2008年,郭士纳的继任者、IBM的前任董事长彭明盛,提出了“智慧的星球”(Smart Planet)的理念,其核心就是物联 网(Internet of Things)。IBM预言,人类的生产和生活将被物联网更加深入地联系和整合在一起。而以IBM公司为代表的IT 巨头,将有可能创造一种更加智慧的生产和生活方式。一时间,智慧的星球、智慧的能源、智慧的医疗、智慧的交通、智慧的城 市,乃至智慧的任何事情,随着IBM公司大张旗鼓的宣传,铺天盖地进入了我们的视野。 从那时起,诸多有先见之明的企业家和预言家,看到了一波新产业革命的到来。这一波浪潮,正是互联网对工业产业的重 塑
16、、今天很多人认为的第三次工业革命,而德国人称之为工业4.0。 对于第三次工业革命,美国的GE(General Electric,通用电气公司)有着系统化的阐述。他们认为,人类社会到现在为止 经历了三次工业革命的浪潮(见图1-1)。 图1-1 GE公司定义的工业革命的三次浪潮 第一次工业革命发生在17501900年,跨越了150年的漫长时期。在此期间,新的机械技术和电气技术被运用到了制造业、 能源生产业和交通运输业当中,而且在人类历史上第一次创造了极大的经济增长和繁荣。尤其是随着蒸汽机的商业化,欧洲率先 开始了第一阶段的工业革命,之后工业革命传播到了铁路业占据经济增长主导地位的美国。而美国随着后
17、来新的内燃机技术和电 力技术,创造了第一次工业革命的高潮。 第一次工业革命深刻地改变了我们的生活,运输业从马车、帆船变成了后来的铁路、轮船和卡车,通信业中人类第一次使用 电报和电话,改变了沿袭几千年的传统信件的邮递方式。电力、自来水、卫生和医疗也极大改善了人类的生活品质和卫生条件。 第一次工业革命具备几个显著的特征,它创造了极大的规模经济,降低了生产设备的成本,扩大了企业规模,同时使产量得 到了增加。在管理上,它利用集中控制下的层级管理结构,提高了运营效率。全球化的专业厂房和大型设备大幅增加,创新被认 为应该在中心实验室和研发中心以一种系统的方式进行。无论大小企业都努力进行创新,以期在新市场中
18、获利。 第二次工业革命的浪潮,GE认为其实就是发端于20世纪50年代的计算机革命,以及后来的互联网革命。 虽然互联网在20世纪50年代末已经产生了雏形,但它真正大行其道是在20世纪70年代,当封闭的政府和私人网络让步给了 开放的网络,也就是我们现在所称的万维网之后,随着互联网标准和协议的制定,不同的用户、不同的设备开始有机会在一个完 全开放的世界里进行自由的沟通和交流。而这一期间网络的开放性和灵活性使得这一新生事物获得了急速的增长和发展。1981 年8月,当时全球只有不到300台电脑可以连接到互联网,而时至今日这个数字已经超过了10亿台,同时信息传输的速度和数量 大幅增加。今天一台iPhone
19、智能手机的运算功能已经数倍于20年前的IBM大型主机系统360(System 360)。1985年最好的调 制解调器,传输速度只有9.6Kbps,相比之下,最新的苹果手机比它快了将近600倍,能够提供超过5Mbps的信息传输速度。 更重要的是互联网所激发的商业领域的创新,使得包括eBay、Facebook,以及阿里巴巴和腾讯这样的公司迅速崛起。阿里 巴巴2013年网上交易收入已经高达1.5万亿元人民币,仅此一家已经占到整个中国社会消费零售总额的5%以上。2013年阿里巴 巴“双十一”成交总额达到350亿元人民币,第1个小时内,成交额竟达到67亿元,交易笔数超过2500万笔。 而这一发展速度依旧
20、在进一步加快,互联网也在根本上改变了人类传统的工作方式,它将人类从传统工业时代的科层化管理 和集中式控制的模式里解放出来。互联网设备和操作互联网的人们可以不再用顺序和线性的方式进行工作,而可以进行并行的工 作,并且以分散式的方式展开各种交易和生产活动。尤其是互联网带来的信息透明和无组织的创新特征,使得原有的企业管理方 式趋向瓦解。它颠覆了第一次工业革命时代资源密集型的生产特点,而以信息和知识密集型作为主要特征,凸显网络和创新的价 值。同时,也给我们人类提供了更加支持环保的工作方式,并且使得服务经济大行其道。 IBM公司2008年提出“智慧的星球”概念之后,德国政府2013年4月在汉诺威工业博览
21、会上正式推出“工业4.0”,此研究 项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界、产业界的建议 和推动下形成,并已上升为德国国家级战略。 与美国人的概念不太一样的是,他们第一次将工业革命分成了两个阶段,其中1784年第一台机器织布机的使用代表机械式 的第一次工业革命的开始。1870年在美国出现的利用电力进行大规模生产则是第二次工业革命的发端。同时,德国人将第三次 工业革命定义为自动化技术在工业系统的大规模使用,其标志性的事件是1969年以来可编程逻辑控制器(PLC)在企业中间的 推广,和对企业生产方式的巨大改变。 虽然对于前面几次工业革命的
22、定义略有不同,但是美国和德国的这些企业和企业家们,一致认为第三次工业革命或者德国人 讲的工业4.0时代已经到来(见图1-2),而且这个时代所具有的特征是相当清晰的。 以GE公司为代表的美国企业认为,随着智能系统和智能决策在企业中的逐步推进,工业生产当中的传统机器、设备、机组 和网络,将被这些新兴的互联网技术和设备进行重塑,通过数据传输、多数据应用和数据分析,重新整合在一起,创造一个称 为“工业互联网”的新时代。 图1-2 德国人认为的工业革命的四个阶段 资料来源:德国人工智能研究中心DF KJ.2011。 而德国人认为,工业4.0时代,其基本特征是企业将建立一种称为CPS(Cyber-Phys
23、ical Systems,信息物理系统)的全球 网络形式。当CPS发挥作用的时候,所有的智能机器、存储系统、生产设施,乃至生产零部件,它们将能够独立运行和相互控 制,这将从根本上改变工业流程,包括传统的制造工程、材料使用、供应链和生命周期管理。也就是说人类历史上第一次有可能 实现机器与机器的对话,以及机器对自己的自主管理,而将人类的关注从单纯的生产制造管理中解脱出来。 德国人描述的智能工厂,将用一种全新的方式来生产产品。因为智能产品有唯一的特征被识别,因此在任何时候都将被定 位。所以它的发展历程、使用现状、目前状态都将被完整地记录并且进行分析。而且从通过物流下订单的那一刻起,纵向与工厂 内部的
24、业务流程联网,横向则可以联系到更大的价值网络系统。这将构造一种新型的智能生产方式,从而彻底改造我们传统意义 上的工业生产模式。 从这两种不同的定义,我们不难看出,美国人和德国人对于新一轮工业革命的认知有类似的地方,也有些许不同。美国人更 关注的是设备的互联、数据的分析和在数据基础上对业务的洞察和模式的创新。而德国人以他们在制造领域里的深厚功底,在关 注系统的同时,更加关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。但不管怎么样说,所有的企业已经意识到新一轮工业革命已经到 来。 对这一轮新的工业革命,我愿意沿用GE公司给出的工业互联网的定义,它涵盖的不光是德国人讲到的企业内部的智能工 厂,或者企业之间的智
25、能生产,它将和消费互联网,乃至人类的社交网络进行更大范围的整合,形成包含人类互联网、物联网和 服务互联网在内的超级网络(见图1-3)。 人类在历史上将第一次有机会进入一个完全智能的时代,这个智能的时代将以重塑过去的工业系统作为根本特征,如果说这 一巨大的变化,在IBM公司2008年提出“智慧的地球”的时候还被很多人质疑的话,那么仅仅7年之后,这一切已经正在变成现 实。 图1-3 工业互联网的全貌 资料来源:博世软件创新公司(bosch).2012 1.2 美国人和德国人的大比拼 谁是当今世界第一制造大国?从规模上来看,毫无疑问是中国。中国在2011年的工业产值达到全球的19.8%,从规模上第
26、一次超过美国,成为世界第一制造大国。 但是如果我们问谁是世界第一制造强国的话,恐怕中国还不在其列,我们会想到美国、德国乃至日本。从高端工业制造的能 力、技术的先进性,到创新的高水准和高产品质量,无疑当今的美国和德国是最为强劲的两个大国。日本似乎还没有完全走出经 济低迷的“失去的20年”,因为技术创新尤其是信息技术创新的滞后,日本的制造业正在被这两个国家甩在后面。 虽然如此,作为先进的工业化国家,美国和德国正面临着制造业发展的巨大困境和挑战。 第一个挑战,就是中国制造业的崛起。虽然中国制造业大而不强,但是正在快速追赶先进工业化国家。根据德国的统计,在 关键的自动化设备制造领域,中国的生产能力已经
27、高居世界榜首,市场份额高达30%;紧随其后的是德国和美国,都在11%左 右;而在被德国视为传统强项的机械装备制造工业方面,中国的发展速度也日益加快。中国的追赶使得德国和美国备感危机(见 图1-4)。 图1-4 部分国家的机械工程行业销售数据 资料来源:VDMA.2012 其次,美国和德国面临的市场环境也在发生着巨大的变化,消费者越来越倾向于个性化的产品,因此对传统生产的灵活性提 出了空前的高要求。要应对这种更加柔性化的制造生产,不借助于先进的ICT(Information and Communication Technology),即信息通信技术,是无法达成的。这对传统生产的信息化和智能化改造
28、提出了更高的要求。 再次,以美国和德国为代表的西方国家的劳动群体,越来越追求自身的生活质量,以及工作和生活的平衡。在发展中国家, 血汗工厂式的工作方式早已经被这些国家所抛弃,甚至是违法的。美国工人也一度将生产线上的工作称为脏活(Dirty Job), 而不愿意涉足。被惯坏了的劳动大军如何重新回到工作岗位,解决就业的问题,一直困扰着这些国家。 最后,人口老龄化也使得制造业的劳动力大军呈现萎缩的趋势。这一切都使得先进工业化国家寻求在工业生产方式上的新突 破。 对于美国来说,又有一层新的危机。这一危机就是从20多年前,因为美国产业的全球外包和金融化而带来的产业空洞化危 机。哈佛大学知名教授克莱顿克里
29、斯坦森曾经尖锐地指出,正是以华尔街为代表的美国资本市场追逐净资产收益率(return on equity,ROE)的恶劣导向,导致美国制造企业的管理者尽量将自身很重的生产资产外包出去,流向了中国台湾和中国大陆这些 生产效率更高的发展中地区。而追求高杠杆的投资结构,又使得这些企业债务缠身。在资本市场追逐的ROE游戏中,资产的下降 和高杠杆的使用,看似使得净资产收益率提高了,却从根本上改变了美国的产业格局,那就是生产能力的外包化导致的产业空洞 化。 美国政府也意识到了这一巨大的危机。2011年夏天,奥巴马总统就启动了高端制造业合作伙伴计划(Advanced Manufacturing Partne
30、rship,AMP),它以企业、高校和政府部门为代表,寻找新兴技术发展的深化和投资的新道路。AMP 的指导委员会由包括麻省理工学院、加州大学伯克利分校,以及斯坦福大学等知名高校在内,以及来自卡特彼勒、康宁、陶氏化 学、福特、霍尼韦尔等制造业巨头的企业家组成的专业委员会进行指导。2012年7月,AMP指导委员会提出了16条详细的建 议,其中包括建立以官办和民办相结合的区域优秀制造业中心,从而提升美国企业在全球的竞争力。这些区域优秀制造业中心利 用先进的自动化技术和信息技术,试图重振美国制造业的雄风。美国政府也于2013年的预算当中,拨出高达22亿美元来强化相 关的技术支持和研究工作。 但是美国人
31、自己也知道,这一切布局具有更大的象征性意义。因为如果美国不从根本上改变制造业的现有生产形式,原有的 外包趋势已成难以挽回的定局,而且断裂的供应链体系无法再次建立。苹果公司已故的创始人乔布斯就曾经告诉美国总统奥巴 马,已经流出去的工作无法再回来,因为在亚洲,在中国,当地工人的勤奋程度和供应链成熟度是美国无法望其项背的。 但是,今天的美国企业精英们正在思考的就是如何在下一轮全球制造业竞争中重新胜出。美国企业除了在航空、医疗、生物 制药、半导体芯片、材料等先进制造领域有可以依赖的优势之外,它们最为强大的资源就是在信息技术领域的全球垄断地位了。 在美国兴起的信息技术,及其相关的企业,无论是早年的IBM
32、、惠普、英特尔,还是现今如日中天的谷歌、Facebook,都占据 着全球信息技术和互联网的技术高地和市场高地。GE公司提出的“工业互联网”和IBM公司提出的“智慧的星球”,以及背后 的工业互联网战略,就是在这一大背景下横空出世的。 相比较美国而言,德国人在信息技术方面并不占优势。虽然在控制系统和嵌入式控制设备等方面,德国企业在行业里占据着 巨大的领导地位。但是,信息技术领域的创新,并非德国人的强项。因此,当德国人提出工业4.0概念的时候,他们特别依赖的 是德国企业的传统优势,那就是在传统的制造业领域,尤其是在机械设备制造以及嵌入式控制系统制造方面,德国人所拥有的全 球领先者地位。德国不仅有像西
33、门子、博世、奔驰、宝马这样的制造业翘楚,在每一个行业中间更有身怀独特技术和高技能工人 的中小企业,德国人将它们称为“隐形冠军”。在每一个细分市场中,这些企业的技术能力在全球大都处于领先地位。 德国政府在2013年4月的汉诺威工业博览会上,正式提出了德国塑造工业4.0的愿景。希望借助原有的工业优势,以及德国 具备高技能和充满干劲的劳动力大军,在未来正在出现的工业互联网时代,塑造一个德国工业畅想的新兴信息物理系统 (Cyber-Physical System)的时代。 在重塑未来工业互联网话语权的竞赛中,很明显美国人和德国人站在了一个比拼的起跑线上。美国人拥有的是传统高端制造 业的强大优势,以及互
34、联网产业的绝对话语权和垄断地位。他们试图通过对传统工业进行物联网式的互联互通、对大数据的智能 分析和智能管理,重新立于新工业世界的翘楚地位。而德国人所凭借的是他们强大的机械工业的制造基础、嵌入式以及控制设备 的先进技术和能力,希望在他们定义的虚拟和物理世界相融合的工业革命中,重新引领全球制造业的潮流。 在这波新浪潮中,中国和中国的企业暂时还不具有发言权,因为在高端制造业和先进的机械加工行业,以及工业互联网中关 键的信息技术和嵌入式设备等方面,我们依旧是一个二流国家。 这一场关于工业互联网的大比拼,至少在开始阶段,依旧是以美国人和德国人的竞赛作为序幕而展开的。而这一围绕重塑制 造业核心能力的新争
35、夺,只是波澜壮阔的工业互联网大潮的开始。 1.3 突破增长的极限 虽然包括美国、德国和中国在内的制造业大国,纷纷摩拳擦掌,希望能够在工业互联网时代取得领先地位,但是,一些不同 的声音却在质疑着这一浪潮给人类带来的未来前景。 这个问题是直接而且尖锐的,那就是,工业互联网所代表或催生的第三次工业革命,到底能给我们带来什么? 从第一次和第二次工业革命来看,无疑人类的生产力获得了极大的解放,生产效率的提升极其巨大。人类在历史上第一次可 以用较少的投入,利用机械和电力的强大力量,产出更多的产品,使人类过上更加富足的物质生活。而且发达国家人口的工作时 间也越来越短,获得的相应福利也越来越高,这是第一次和第
36、二次工业革命带给人类的物质上的巨大进步。那么第三次工业革 命,也就是以互联网为代表的工业革命到底能带给我们什么呢? 一些学者在质疑从生产资料产生的效率方面,通信和信息技术并没有为生产率带来巨大的变化。据统计,1939年到2000年 是美国经济的跃进期,人均生产率年增速达到2.7%。然而在社交网络、智能手机和人工智能席卷一切的2000年到2013年,人均 生产率年增速却降到了0.9%。也正因为此,1987年获得诺贝尔经济学奖的经济学家罗伯特索罗(Robert Solow),提出了著 名的“索罗悖论”,即虽然企业在IT方面投入了大量资源,但从生产率上看却收效甚微,他说,“我们到处都看得见计算机,但
37、 就是在生产率的数据上看不见计算机。” 如何解释索罗悖论,在经济学界一直充满争议。美国西北大学的罗伯特戈登(Robert Gordon)认为,最近几年科技创新 的实质性进展,并不像其表面那样令人振奋,且不足以抵消人口结构变化、不平等现象和以美国为代表的主权债务危机所带来的 负面影响。同时,因为信息技术、通信技术的快速推进和实施,造成了劳动力市场的所谓空心化,也就是说绝大部分的劳动群体 的收入并没有获得相应的提高,而少数知识精英阶层却在此期间获得了巨额报酬,巨大的利益被那些掌握知识和高技能的人群攫 取了。据统计,1991年到2012年间,英国年均实际工资增长为1.5%,美国为1%,德国仅为0.6
38、%,远低于同期经济的增速。西 方的知识精英们在询问,信息技术真的可以带来第三次工业革命吗? 在中国,我们也面临着类似但不同情境下的挑战。 今天的中国经济,实际上面临三个巨大的困扰:产能过剩、过度投资和巨额债务。虽然中国政府已经调整了经济政策,希望 通过创新驱动和产业结构调整,使中国经济重新驶上一个快车道,但是这个过程无疑是痛苦而且缓慢的。中国在过去20多年所 累积的巨大产能,需要一个相当长的消化时间。仅以钢铁为例,据英国金融时报统计,中国的钢铁产能已多达每年10亿 吨,实际产出为7亿吨,占全球钢铁产量的46%。因为中国钢铁产能的过剩和生产速度的减缓,2014年以内世界铁矿石价格已经 下挫了50
39、%,也凸显了中国经济结构调整对全球经济的重大影响。 在这样一个大背景下,以互联网为代表的第三次工业革命,到底会对中国的经济结构调整和发展带来什么影响? 我认为,工业互联网将为中国新一轮的经济增长形成推动,但是需要经过一个相当长的时间,才能凸显工业互联网对经济增 长的影响。因为,互联网与工业相结合的增长方式跟过去机械和电气时代所代表的实物性增长特征完全不同。这里的根本差异在 于,互联网以及支撑它的数字技术,其背后所需要投入的原材料价值是极其微薄的,它需要的更多是知识、技能这样的高智商人 力投入。而且互联网自我颠覆式创新的速度极快,它的增长和获利方式完全不同于我们所熟悉的实物性增长方式。在这一点上
40、, 用实体经济的视角和思维方法无法理解,也更不能够去预见未来的变化。 在这里我试图用一个假设的模型来解释,当技术带来效率提升的时候,它对整个产业的整体增长影响的曲线关系(见图1- 5)。 图1-5 技术带来的效率提升与产业增长的关系假设 从图1-5中我们可以看到,当技术,特别是互联网技术大规模使用的时候,那些最初掌握了这些技能的高知识人口,利用这 种技术进行有效的供应链管理、零售与批发销售业务的新锐公司可以大幅度地提高效率,同时获得赢者通吃的先发优势。这些企 业虽然成功了,但是它们对整个经济增长的拉动并不大。这正如过去几年我们看到的电子商务在中国的成功,虽然塑造了阿里巴 巴和京东这样的电商龙头
41、,但是相应地传统商业业态也呈现了集体崩塌。有人认为,电商对此时中国经济整体的贡献并不算大, 如果拉平看,可能略有下降。但这个过程是一个产业结构和商业模式重新塑造的过程,这一过程总是需要一定的时间,经济内在 的技术组合和商业组合需要进行重新调整。什么时候进入这个反弹的临界点呢?我认为必须经过两个关键的阶段。 第一个就是单体设备与互联网的融合需要达到高度的成熟。在这一方面,事实上今天的工业产业与互联网的融合仅仅是刚刚 开始。不论是在工厂的生产线上,还是在大型企业的管理系统中,信息技术仍旧是以硬件或者设备的附加功能的形式出现的。当 这些技术对效率的提升在单机上的作用发挥到很高水平的时候,才有可能在系
42、统的效率层面进行下一步的重塑和整合。 2012年我的工程师们曾经在GE的中国创新中心做过一个测试,GE公司的航空发动机的生产车间,从全球范围看已经是劳动 生产率很高的生产单元了。即便如此,当我们进行针对加工中心的先进生产计划(Advanced Manufacturing Planning)软件 设计的时候,依旧可以发现20%以上的加工中心的效率优化的空间。这还是单体设备,如果在整个系统层面来看,我们传统的工 业体系里,不论是在冶金、化工、石油、天然气,还是交通运输,每一个领域进行多达10%以上的优化,空间依旧是存在的。 从图1-5我们可以看到,那些率先采取行动进行效率优化的公司,它们获得的竞争
43、优势可以帮助它们获得更多的订单,但是 它们不见得能够为整体经济的增长提供更大范围的帮助。这些采用信息技术获得先发优势的知识工人或者高级管理者们将获得更 多的回报,而整体经济的增长不见得受益,甚至会略有下降。 因此第二点,这个必须突破的临界点的到来,取决于这些与信息技术融合的新技术能否取得广泛使用。当新技术普遍使用之 后,整个产业系统会有更大生产效率的提高。 尤其在互联网经济时代,网络效应将使得整个系统的产出规模在高效运行下获得意想不到的更大提高,比如相关的服务业就 会应运而生。打车软件滴滴和快的的使用,使得出租车的乘车效率至少提高了30%,就是一个当使用者广泛参与时网络效应发挥 效用的明证。
44、这就是我想谈的第三点。那就是当新产业沿着这条曲线,从A点趋向于B点的时候,意味着更多新的,我们所不了解的附加 产业将会出现。这就好像当汽车19世纪末在欧洲被发明出来的时候,人们并没有意识到它对传统马车的革命性替代。随着汽车 大规模在美国生产,当时有人担心马车工人的工作不保,马匹的饲养、马车的制造,甚至与养马和马车夫相关的产业都会受到重 大打击。今天我们没有人怀疑,因为汽车的出现我们创造了更多新兴的产业,创造了更多的就业,而这一切都是在这个产业获得 普及化、规模化优势以后才出现的。 因此,工业互联网真正带来的突破增长的瓶颈是在产业真正规模化和普及化之后。但是网络时代的特质跟实体经济还有一点 不同
45、,那就是因为知识掌握的不均等,在普遍人群当中因为互联网经济的获利可能也是不均等的,这只能依赖国家的税收和产业 扶持政策的宏观调整,来取得二次分配上的均衡。 互联网的本质是透明,是公开,是信息的自由交流。在这样一个背景下,人类的生产和生活方式将变得更加高效、高产,将 更多的浪费环节通过互联网的高效方式消灭掉,人类有可能获得更多的空余时间。里夫金所说的第三次工业革命中间的盈余的工 作方式将会出现,更多基于服务的工作,以及我们过去没有想象过的职业可能会出现。因此当我们用一个更加开放的眼光看待未 来的时候,应该能够相信,工业互联网有可能帮助我们突破过去二三十年在西方国家徘徊已久的增长极限,也帮助中国找
46、到产业 升级和转型的新抓手。而这一切,需要我们创造机会渡过这个僵持的A点。 老子说过,“将欲取之,必先与之”,就应该是这个道理。 1.4 工业互联网的未来 要实施工业互联网,应该从哪里入手?如何拥抱这个必然发生的未来? 我觉得大家大可不必焦虑,在我看来真正的工业互联网还没有真正开始,所有一切都在从各个角度进行一些探索和准备,每 一个企业可以找到自身的切入点进行尝试。在这个过程当中,有几个关键方向倒是需要密切把握和关注的。 首先,我们需要问自己,工业互联网和我们的现有产品之间是什么关系?如果工业互联网要大行其道的话,每一个产品必须 和嵌入式的芯片整合在一起,产品的整体,乃至产品的各个细分的模块,
47、都应该可以被标识、被追踪、被管理,而且是全生命周 期的整体性管理。在这个基础上才能建立起完全新型的产品设计库和数据库,我们才能进入工业互联网的全流程管理环节。 德国人将智能工厂和智能生产作为他们未来工业智能化的关键所在。在智能工厂里他们特别关注围绕产品的设计、生产的设 计、工程的设计,以及最终产品的制造,这一过程实际上是融合了产品智能化,设计虚拟化和生产自动化的全过程。 在我们完成了第一步产品的智能化嵌入,以及身份识别之后,我们才有可能进入真正的虚拟化设计环节。 所谓虚拟化设计就是用尽量多的软件来完成原有的产品设计、样品制造、性能测试,乃至各种模拟和仿真。在这一方面传统 的自动化软件、仿真软件
48、可以发挥巨大的作用,他们只要和我们新的工业互联网理念整合在一起就够了。但是真正意义上的产品 数据管理(Product Data Management,PDM)和产品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM),需要企 业在管理上和设计流程上进行很大的改变,而这一方面当今的很多中国企业其实并没有准备好。 虚拟化设计环节完成之后就可以进入自动化的制造环节,在这一环节德国人给出了一个非常有意思的概念叫做“自己生产自 己”。其实当所有的零部件被赋予标签,在设计环节赋予了它准确的产品身份和出厂场景的设定之后,生产线和被生产的产品之 间的对话就是自然发生的事情了。这时机
49、器人的介入,包括生产机器人、运输机器人,还有智能库存的管理就变得顺理成章。这 种高度自动化的生产将使生产效率和生产的柔性化得到极大的提高。 丰田公司在汽车行业早已实现了生产的高度柔性化。今天以德国和日本汽车业为代表的汽车行业,可以说是智能生产领域的 先驱,他们对智能机器人和自动化设备的使用是非常领先的。更进一步,德国人正在探索更新的智能化工厂。 西门子在他们位于德国安贝格的西门子电子制造工厂(EWA),尝试使用我们谈到的智能化生产的各种要素,来颠覆式地 重塑他们的生产工艺和流程。因为生产的高度智能化、自动化,还有产品的模块化、标准化以及标签化,可以使得产品制造过程 达到高度的柔性,其生产流程可以伴随着不计其数的组合和错综复杂的供应链变化进行持续的优化,而效率又可以获得很大提 升。 这一家工厂在生产面积没有变化的情况下,产能却在采用新的智能化设备之后提升了8倍,产品质量更是比25年前提高了40 余倍。EWA的产品质量合格率高达99.9988%。他们每年能生产出约1200万件西门子的PLC产品,几乎平均每秒就能生产出一件 产品。当智能工厂和智能生产进入这样高度的自动化和柔性化之后,所产生的巨大信息和数据,反过来又能够不断地作为优化制 造和设计的基础数据源,这时大数据分析自然就派上了用场。同时,累计的历史数
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