以德國(guó)工業(yè)4.0為契機(jī)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的商業(yè)模式變革持續(xù)擴(kuò)大、飛速發(fā)展。起初，人們還在探索何為工業(yè)4.0，物聯(lián)網(wǎng)化是否可行，而這些都將成為2018年的發(fā)展重點(diǎn)。2014年到2016年為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的市場(chǎng)墾荒階段，也稱(chēng)為發(fā)展前期導(dǎo)入階段。隨著物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)發(fā)展取得實(shí)際成效，2017年開(kāi)始進(jìn)入發(fā)展第二階段。2018年將是第二階段迅速發(fā)展的關(guān)鍵之年，在步入成熟發(fā)展階段之前，有望迎來(lái)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)價(jià)值的調(diào)整洗牌時(shí)期。
包括MONOist在內(nèi)的5家制造業(yè)宣傳媒介都認(rèn)為“工廠(chǎng)互聯(lián)”“服務(wù)互聯(lián)”“技術(shù)互通”是制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵所在，其中“工廠(chǎng)互聯(lián)”領(lǐng)域的穩(wěn)步發(fā)展有目共睹。
日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。ㄈ毡菊M成部門(mén)——譯者注）發(fā)行的《基礎(chǔ)制造業(yè)白皮書(shū)》2017版問(wèn)卷調(diào)查部分，針對(duì)“應(yīng)由哪個(gè)部門(mén)負(fù)責(zé)制定數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用方面的戰(zhàn)略及規(guī)劃”進(jìn)行了提問(wèn)，答案最多的是“制造業(yè)部門(mén)”。實(shí)際上，制造業(yè)主導(dǎo)此類(lèi)規(guī)劃數(shù)量占比達(dá)到44.8%，側(cè)面反映出日本國(guó)內(nèi)當(dāng)前制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以“工廠(chǎng)互聯(lián)”化為中心。
圖1 《基礎(chǔ)制造業(yè)白皮書(shū)》2017版問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果情況
一、“工廠(chǎng)互聯(lián)”的現(xiàn)狀及階段
“工廠(chǎng)互聯(lián)”的發(fā)展分為多個(gè)階段。最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)獲取為“階段0”，數(shù)據(jù)應(yīng)用的“可視化”是“階段1”。在此基礎(chǔ)上，“分析”“自動(dòng)控制”“最適化”“自我管理”等要求得以逐步實(shí)現(xiàn)。
目前最普遍的是可視化相關(guān)解決方案。原始的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)是應(yīng)用報(bào)警燈來(lái)監(jiān)督管理“現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)物、實(shí)況”，“可視化”的發(fā)展取代了原始的裝置。即使以相同的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，原始作業(yè)情況下傳達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)操作員和廠(chǎng)長(zhǎng)以及管理層的信息都會(huì)產(chǎn)生差異，這樣管理層無(wú)法獲得準(zhǔn)確無(wú)誤的數(shù)據(jù)，并且需要增加提取數(shù)據(jù)的工作。正是應(yīng)對(duì)這種需求，“可視化”將信號(hào)燈的情報(bào)表數(shù)字化，更準(zhǔn)確地反映工廠(chǎng)的實(shí)際操作情況。
“步驟1”的數(shù)據(jù)分析現(xiàn)已普及。其特點(diǎn)是，不僅實(shí)現(xiàn)單純的數(shù)據(jù)收集，更能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并下達(dá)指令給機(jī)器實(shí)現(xiàn)操作。具備數(shù)據(jù)分析能力的機(jī)器已經(jīng)很常見(jiàn)，2018年將會(huì)有新型的“可視化”機(jī)器接踵而來(lái)。
圖2 供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)顯示屏面
這樣的變革先期在組裝、代工等制造領(lǐng)域體現(xiàn)，并將在原材料、鋼鐵等裝備制造業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)大應(yīng)用。為推進(jìn)大型裝置制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展，數(shù)據(jù)的收集勢(shì)在必行。這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用將大幅提高工作效率，使產(chǎn)量、生產(chǎn)品質(zhì)發(fā)生巨大變化。
二、“工廠(chǎng)互聯(lián)”的5大發(fā)展趨勢(shì)
2018年將會(huì)看見(jiàn)“工廠(chǎng)互聯(lián)”成為本年度的熱門(mén)話(huà)題。
趨勢(shì)一，“邊緣化”加速發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器（終端）將數(shù)據(jù)篩選處理后再上傳云端這一需求存在實(shí)效性和安全性的隱患，并且最近“數(shù)據(jù)質(zhì)量”問(wèn)題在日本再次引起關(guān)注。這將“工廠(chǎng)互聯(lián)”“可視化”的重點(diǎn)推向數(shù)據(jù)“分析”。
如何獲取有效數(shù)據(jù)成為重中之重。如果無(wú)效數(shù)據(jù)過(guò)多，人工智能、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)即使大力發(fā)展，分析的結(jié)果也毫無(wú)意義。在數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)“獲取有分析價(jià)值的、有效的數(shù)據(jù)”的需求，將推動(dòng)“邊緣計(jì)算”的大力發(fā)展。
近來(lái)，以邊緣計(jì)算為主軸研究開(kāi)發(fā)的團(tuán)體十分活躍。例如，發(fā)那科推進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)“field system”就是專(zhuān)門(mén)面向制造現(xiàn)場(chǎng)的服務(wù)系統(tǒng)。此外，2017年11月，三菱電機(jī)、NEC也共同推出名為“Edgecross”的系統(tǒng)。另一方面，微軟、亞馬遜服務(wù)AWS等云平臺(tái)服務(wù)商也開(kāi)始涉足“邊緣”領(lǐng)域。邊緣數(shù)據(jù)將成為2018年的重要議題。
趨勢(shì)二，“AI應(yīng)用擴(kuò)大”持續(xù)發(fā)展。制造現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變動(dòng)以及受邊緣數(shù)據(jù)多元化的關(guān)聯(lián)影響，如何應(yīng)對(duì)不穩(wěn)定因素達(dá)到最適配置技術(shù)是人工智能長(zhǎng)期以來(lái)的攻克難點(diǎn)之一。人工智能不僅需要龐大的計(jì)算能力，也離不開(kāi)云端數(shù)據(jù)的支持。三菱電機(jī)、歐姆龍等廠(chǎng)商相繼開(kāi)發(fā)了對(duì)應(yīng)“邊緣”的機(jī)械控制器對(duì)機(jī)器及數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
圖3 利用AI分析傷痕
趨勢(shì)三，“移動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)”進(jìn)一步發(fā)展。工業(yè)4.0和智慧工廠(chǎng)催生出“定制化”需求。而“定制化”的實(shí)現(xiàn)需要綜合訂單情況和生產(chǎn)情況對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行靈活調(diào)整。靈活的網(wǎng)絡(luò)和具有把控全局能力的生產(chǎn)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模訂制的基本前提。為保證生產(chǎn)線(xiàn)的靈活性，生產(chǎn)線(xiàn)模塊化以及自由組合的操作都是基本條件。2018年將會(huì)逐步由概念向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)變，例如現(xiàn)在比較常見(jiàn)的無(wú)人搬送車(chē)（AGV）應(yīng)用。
趨勢(shì)四，“自動(dòng)化檢驗(yàn)領(lǐng)域擴(kuò)大化”。以“移動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)”為前提，工程自動(dòng)化檢驗(yàn)領(lǐng)域的擴(kuò)大勢(shì)在必行。2017年，日本制造業(yè)遇到了前所未有的難題—生產(chǎn)品質(zhì)下降。將來(lái)保證產(chǎn)品歸本溯源在于掌握生產(chǎn)的“品質(zhì)數(shù)據(jù)”。2017年12月日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布“品質(zhì)保證體制強(qiáng)化”對(duì)策，其中提到品質(zhì)數(shù)據(jù)共享及重組的問(wèn)題。工程自動(dòng)檢驗(yàn)技術(shù)的推進(jìn)將催發(fā)這一領(lǐng)域的發(fā)展。在A(yíng)I和機(jī)器人技術(shù)等發(fā)展的推動(dòng)下逐步攻克以往的技術(shù)難題，甚至可能一鼓作氣實(shí)現(xiàn)技術(shù)飛躍。
圖4 機(jī)器人和AI結(jié)合應(yīng)用操作
趨勢(shì)五，“工廠(chǎng)安全升級(jí)”專(zhuān)業(yè)發(fā)展。“工廠(chǎng)互聯(lián)”發(fā)展不斷推動(dòng)，工廠(chǎng)會(huì)遇到更多的網(wǎng)絡(luò)攻擊。推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的同時(shí)，安全性的強(qiáng)化也是日本制造業(yè)發(fā)展需要面對(duì)的嚴(yán)峻問(wèn)題。例如2017年發(fā)生過(guò)一起規(guī)模龐大的毒蟲(chóng)侵害事件。今后“工廠(chǎng)互聯(lián)”發(fā)展中還會(huì)遇到更多諸如此類(lèi)的攻擊。物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的安全性和可擴(kuò)展性涉及物聯(lián)網(wǎng)落地基礎(chǔ)是否扎實(shí)的本質(zhì)，因此如何防范及解決這些問(wèn)題至關(guān)重要。
三、“服務(wù)互聯(lián)”將如何發(fā)展
如果說(shuō)“工廠(chǎng)互聯(lián)”已經(jīng)處在順利發(fā)展階段，那么“服務(wù)互聯(lián)”還有更多的發(fā)展空間。小松的土地日志中記載，機(jī)械建設(shè)類(lèi)中例如通用（GE）和勞斯萊斯在航空引擎領(lǐng)域還處于由“硬設(shè)施”向“軟服務(wù)”的商業(yè)服務(wù)發(fā)展過(guò)渡階段。日本大金工業(yè)也參與了相關(guān)活動(dòng)，但目前日本并沒(méi)有出現(xiàn)此領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。
不可否認(rèn)的是，低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)（LPWAN）等提供了穩(wěn)定且廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為大多數(shù)企業(yè)在“服務(wù)互聯(lián)”領(lǐng)域提供了良好的發(fā)展條件。
在“服務(wù)互聯(lián)”中，“遠(yuǎn)程監(jiān)視”“故障預(yù)測(cè)”“預(yù)防保全”是保護(hù)和修理中最重要的三個(gè)方面。不僅航空引擎這樣的大型機(jī)械需要相關(guān)維護(hù)保證，連打印機(jī)這類(lèi)小型機(jī)器也成為服務(wù)對(duì)象。2018年將會(huì)有各種各樣的新商業(yè)網(wǎng)服務(wù)模式閃亮登場(chǎng)。
除了“維護(hù)”領(lǐng)域以外，其他商業(yè)服務(wù)將如何發(fā)展，也是日本制造業(yè)日后面臨的巨大難題。雖然日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省鼓勵(lì)生產(chǎn)制造企業(yè)由“硬設(shè)施”向“軟服務(wù)”發(fā)展，但想要突破傳統(tǒng)，構(gòu)建新的商業(yè)模式仍存在很大困難。基于現(xiàn)有產(chǎn)品的延伸性業(yè)務(wù)突破，需要切換成從客戶(hù)端出發(fā)的設(shè)計(jì)思維或者系統(tǒng)思維。
另外，圍繞物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的項(xiàng)目開(kāi)展離不開(kāi)市場(chǎng)投資和資本運(yùn)作的助力。美國(guó)硅谷、中國(guó)深圳、以色列等投資聚集地的勢(shì)態(tài)讓人拭目以待。
眾所周知，服務(wù)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)具有相當(dāng)難度。以德國(guó)為首的許多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域?qū)ふ倚鲁雎?。例如開(kāi)發(fā)以先進(jìn)的信息物理融合的設(shè)備生產(chǎn)高附加值的軟硬件結(jié)合的智能產(chǎn)品。再者，眾多企業(yè)開(kāi)發(fā)獨(dú)立的云端獲取獨(dú)有數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建自己的新數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行服務(wù)性的創(chuàng)新應(yīng)用，也是當(dāng)下服務(wù)業(yè)開(kāi)發(fā)的默認(rèn)方式。應(yīng)用程序和商業(yè)綜合體的相互結(jié)合應(yīng)用又形成另一類(lèi)新的開(kāi)發(fā)方向。
在新的制造情報(bào)系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)超越時(shí)間和空間的新商業(yè)型態(tài)，例如虛擬工廠(chǎng)的開(kāi)發(fā)和使用會(huì)激活市場(chǎng)需求。這意味著“工廠(chǎng)物盡其用（即工廠(chǎng)既承擔(dān)生產(chǎn)也承擔(dān)服務(wù)任務(wù)）”。工廠(chǎng)相互開(kāi)放、資源置換后不僅擁有自己的數(shù)據(jù)同時(shí)也接受外界數(shù)據(jù)，在空余的時(shí)間內(nèi)對(duì)其他數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析、利用。這就是我們所說(shuō)的制造業(yè)商業(yè)模式的創(chuàng)新變革。
這就是創(chuàng)建日本制造業(yè)“服務(wù)互聯(lián)”體系的大致方向。其中，產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)化、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)是推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要所在。
四、制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)化的實(shí)踐先驅(qū)——NEC
NEC是日本制造業(yè)IT領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，在數(shù)字變革中提出“首先推動(dòng)自我數(shù)字變革，獲取經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，再將其系統(tǒng)應(yīng)用于客戶(hù)”的發(fā)展方針。在大多數(shù)企業(yè)對(duì)應(yīng)用制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)化仍處于觀(guān)望狀態(tài)時(shí)，NEC已通過(guò)實(shí)踐儲(chǔ)備了適應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)化發(fā)展的相關(guān)技術(shù)。
例如，NEC在日本甲府營(yíng)業(yè)點(diǎn)所在的服務(wù)器制造工廠(chǎng)采用數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)，利用客戶(hù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行訂制生產(chǎn)。同時(shí)將其自主研發(fā)的基于異種混合學(xué)習(xí)技術(shù)的人工智能預(yù)測(cè)功能運(yùn)用到生產(chǎn)計(jì)劃制定中，成功將生產(chǎn)成本降低了45%。以此為契機(jī)，NEC已經(jīng)對(duì)外發(fā)售這套系統(tǒng)。
不僅如此，NEC還致力于開(kāi)發(fā)以智能手機(jī)為載體的作業(yè)管理系統(tǒng)，試圖將生產(chǎn)計(jì)劃、機(jī)器作業(yè)數(shù)據(jù)等同時(shí)傳送至手機(jī)以實(shí)時(shí)獲取最新?tīng)顟B(tài)。在手機(jī)獲得數(shù)據(jù)后，工作人員可以第一時(shí)間進(jìn)行處理，通過(guò)聲音識(shí)別下達(dá)工作指令，預(yù)計(jì)可以減少40%的工作時(shí)間。
圖5 智能手機(jī)的操作頁(yè)面樣本
在制造現(xiàn)場(chǎng)，NEC還擁有“供應(yīng)鏈異常管理”的可視化系統(tǒng)和自動(dòng)化檢查系統(tǒng)——AI Visual Inspection。這些產(chǎn)品的使用可以通過(guò)數(shù)據(jù)將制造業(yè)的各方訴求可視化，是數(shù)據(jù)情報(bào)交流的重要平臺(tái)。
NEC早在2015年就發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系的方針《NEC Industrial IoT（NEC工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）》。不僅如此，NEC還提出“共創(chuàng)生產(chǎn)制造”的制造業(yè)支援項(xiàng)目，以及創(chuàng)辦各類(lèi)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中如何獲取新價(jià)值等話(huà)題的交流活動(dòng)。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，需要IT和AI技術(shù)相伴協(xié)作，缺一不可。
責(zé)任編輯：林西
