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以東方視角看工業互聯網:先破局,后超車

2019-11-01 09:24 朱鐸先/王繼宏

導讀:工業軟件是制造業的大腦與神經,沒有工業軟件,就不可能有現代化的制造業。

工業互聯網,工業軟件,軟硬件融合,OT與IT,工業互聯網平臺,上云落地

圖片來自“123RF”

日前,美國PTC公司宣布以4.7億美元并購Onshape公司,大踏步地向工業軟件云化進軍。西門子、達索、SAP等工業軟件巨頭也是頻頻大手筆兇猛而精準地并購優秀工業軟件,構建自己強大的產品線和競爭力。與之形成強烈反差的是,國內工業軟件公司存在規模小、技術弱、合作散、營商環境差等原因,與國外巨頭公司無法形成有效競爭。

工業軟件是制造業的大腦與神經,沒有工業軟件,就不可能有現代化的制造業。令人擔憂的是,我國9成的工業軟件市場是被國外公司所壟斷,對我國制造業的可持續性發展與安全構成了很大的隱患與風險,特別是中興、華為等事件之后,重視與發展本土工業軟件已經迫在眉睫了。

本土工業軟件公司到底該如何制訂適合自己的發展戰略?仁者見仁,智者見智。老子在《道德經》中寫道:“有無相生,難易相成,長短相較,高下相傾,恒也。”意思是說有和無互相轉化,難和易相輔相成,長和短互相比較而顯現,高和下相互對立而存在,這是永恒的道理。筆者認為借鑒老子這四句話,把握工業互聯網等新機遇,就可以構建出本土工業軟件在工業互聯網大背景下的四種發展策略。

“有無相生”,虛實融合順大勢

縱觀美國GE工業互聯網、德國工業4.0、日本互聯工業,以及我國的智能制造和工業互聯網等戰略,技術核心都可以概括為CPS賽博物理系統(Cyber-Physical Systems),都體現了基于新一代信息技術實現物理實體與數字虛體深度融合的發展趨勢。

GE公司在《工業互聯網:打破智慧與機器的邊界》一書中重點強調:“智能機器、智能系統和智能決策代表著由機器、設備組、設施和系統網絡所構成的物質世界更深入地由連接、大數據和分析所構成的數字世界融合的主要方式。”

德國工業4.0通過縱向、端對端、橫向等三項集成實現企業數字化、網絡化、智能化的生產與服務模式,從一定程度上講,與工業互聯網異曲同工。其中,縱向集成是將企業內不同的IT系統、物理設備(以數控機床、機器人等數字化生產設備為主)進行全面的應用與集成,在企業內部建成人-人互聯、機-機互聯、人-機-物互聯的互聯企業。

在參考德國工業4.0、GE工業互聯網、中國制造2025等戰略基礎上,日本在2017年提出了“互聯工業”戰略,并定為日本國家級發展愿景。“互聯工業”是希望“通過連接人、設備、技術等實現價值創造的互聯工業。”

在我國,無論是兩化融合、兩化深度融合還是智能制造以及工業互聯網,一直以工業化與信息化融合為主線,促進制造業向智能化轉型升級。

從以上美、德、日、中四國相關戰略來看,在這次以工業互聯網為主要技術手段的智能化進程中,通過物理世界和數字世界的深度融合,打造虛實一體,以虛仿實、以虛控實的工業軟件系統是工業產業的發展趨勢。這也就是老子講的“有無相生”,有形的物理實體與無形的賽博虛體緊密相連、相互促進甚至是轉化。

從工業軟件發展角度可以概括為以下兩大發展趨勢。

1)軟硬緊密結合

通過產品、裝備等的數字化、網絡化,使其成為整個智能系統的一部分,提升使用效率、產品質量與用戶體驗。

通過工業軟件,實現與生產設備、生產設施、物料等物理世界的互聯互通,實現數字化、網絡化、智能化的生產與服務模式。

通過對高性能設備或產品的遠程數據采集,實現遠程運維和預測性維護等等。

工業軟件不再是一套純信息化系統,與物理世界的融合是一個趨勢。

2)OT與IT深度融合

對制造企業而言,工業軟件既是提升生產效率與產品質量的倍增器,也是承載豐富工業知識的無形容器。通過工業軟件,實現人-人的互聯與協作,如OA將全部工作人員連接起來,PLM將研發、工藝等人員連接起來,ERP將企業運營管理人員連接起來,MES將車間各工種人員連接起來,SCM將供應鏈上相關企業連接起來……,通過工業軟件與業務流程的深度互聯,實現信息共享、工作協同與知識重用,實現敏捷高效的研發、生產、運營、服務。

這種發展趨勢在MES制造執行系統發展中表現也非常明顯。自1990年MES概念被提出后,經過MESA協會在1997年進一步定義與完善后得到快速發展,已成為制造型企業中的核心信息化系統。現在很多公司與組織也逐漸提出MOM(Manufacturing Operations Management,中文翻譯為制造運營管理)概念,其實質就是強調OT與IT的深度融合。

比如在2000年,美國儀器、系統和自動化協會(簡稱ISA)發布ISA-SP95標準,首次確立了MOM將生產運營、維護運行、質量運行和庫存運行并列起來,并拓展了MES的傳統定義。美國國家標準與技術研究院(簡稱NIST)在智能制造生態系統模型中也將MES的位置升級為MOM,都體現了上述思想。

具體到工業軟件產業領域,SAP、達索、西門子等國際公司也進一步響應并大力宣傳MOM等理念。在國內,蘭光創新在2015年提出了“六維智能”MES系統,突破了MES純信息化的傳統理念,分別從計劃排產、過程協同、設備互聯、物料管理、質量管控、決策支持等六個方面打造生產過程的數字化、網絡化、智能化管控,體現了信息化系統與物理世界以及業務深度融合的特點。

孫子講“善戰者,求之于勢”,體現虛實融合、軟硬結合,是當前工業軟件發展一大趨勢,工業軟件公司理應研究并順勢而為之。

“難易相成”,化整為零建平臺

正如楊學山教授及寧振波研究員強調的“工業互聯網姓工不姓網”,工業互聯網和工業軟件是服務于工業,具有濃厚的工業屬性,承載著巨量的工業知識且需要長期沉淀,不可能像互聯網軟件那樣可以快速研發、快速上線,存在著研發難、部署難、使用難、維護難、推廣難等實際困難。

以GE工業互聯網為例,GE在2005年就為飛機發動機做預測性維護,2012年在全球范圍內提出工業互聯網概念,并投入上千人的研發,但經過十多年的發展,GE工業互聯網卻是一波三折,前景不容樂觀。

具體到工業軟件,比如全球的高端CAD/PLM市場,基本被德國西門子、法國達索、美國PTC三家公司壟斷。在這些領域,近些年來國內公司技術及市場份額的差距不是在縮小,而是在加大。

從中也可看到工業互聯網及工業軟件研發之難,本土工業軟件公司責任之重。

由于涉及種類繁多的設備、業務、人員等等,工業互聯網及工業軟件的部署及維護都遠遠難于互聯網軟件。在德國工業4.0八項行動計劃中,第二條就是“管理復雜系統”,如何在制造企業中部署這些復雜系統,讓年齡不一、文化水平不高的車間工人掌握與使用好這些系統,不只是德國人頭疼的問題,也是工業互聯網與工業軟件能否成功應用的一大難點。

近些年來,隨著微服務、工業APP等新技術的出現,展現了工業互聯網與工業軟件研發技術的最新發展方向。

一方面,系統功能越來越強,研發、部署、使用、維護都越來越困難,但另一方面,由于采用了微服務、工業APP等新理念、新技術,一套復雜的工業互聯網或者工業軟件可以被分解為眾多可以被獨立部署、相互方便組合的微服務,可以實現系統的快速定制、快速部署與方便使用。由于每個微服務聚焦于一個具體的業務,開發起來也很容易,幾個人的團隊就可以輕松地開發出一個微服務。那些承載著工業知識和經驗的各種工業APP,也可以被用戶快速掌握,并高效地完成各種設計、分析、管理等任務。

通過“難易相生”的思想,利用微服務、工業APP這些先進技術,將一套龐大、復雜的工業互聯網或者工業軟件轉化為眾多簡單、靈活、可相互組合使用的“小精靈”般的微服務和工業APP,實現了化難為易、化整為零,就可以很好地解決傳統工業軟件以往的研發難、部署難、使用難、維護難等問題。

“長短相較”,細分領域樹壁壘

由于研發時間早以及財力雄厚等原因,國外工業軟件巨頭通過長時間的研發和并購,形成了龐大的產品鏈甚至生態圈,構建了以強打弱、以長打短的競爭戰略優勢。

比如西門子、達索、PTC等公司,通過一系列大手筆收購,將業內領先的工業軟件公司進行并購,打通了設計、分析、加工、工藝規劃、生產執行、運維管理、產品數據管理等全生命周期管理的產品鏈,并通過長期的經營,形成了規模龐大、實力雄厚的合作伙伴、代理商、實施商,這些都是國內工業軟件公司很難突破的防線。

老子這句“長短相較”,原本是長和短互相比較而顯現,在這里引申為本土工業軟件產業可以采取以短勝長的發展策略。

華為是中國最優秀的企業,其成功的重要一條原則,不是與競爭對手比產品鏈的長短,而是采用“壓強原則”,將企業有限資源集中于一點,在配置強度上大大超過競爭對手,重點突破,然后迅速擴大戰果,最終達到系統領先。

國際公司的優勢往往是產品鏈長,但由于面向全球不同國家、不同行業營銷,功能具有通用性,很難照顧到一個細分領域,這就為我們本土工業軟件企業提供了發展機會。

我們可以根植于某一細分領域,深耕細作,充分發揮對行業理解深入、知識沉淀深厚的優勢,與客戶深度合作,將行業知識及客戶需求融入軟件,使自己軟件在這一領域功能更強、使用更方便、性價比更高、服務更及時,從而形成自己特有的競爭優勢。

現在,CAD、CAM、CAE、PLM、ERP等工業軟件領域幾乎被國外軟件所壟斷,但這種情況在MES領域卻得到了根本改變。盡管國外MES系統也大量涌入,但由于MES本身具有很強的行業屬性,國外MES系統就很難滿足國內不同行業、不同企業的需求。

相反,一些專注行業領域的專業MES公司卻經營得有聲有色。比如,蘭光創新在軍工企業、機械制造領域,上海上揚軟件在半導體、太陽能光伏領域,深圳昱辰在服裝等時尚業。這些公司憑借專業的產品、優質的服務,成為了事實上行業領頭羊。

工業具有復雜性,工業軟件是行業知識高度匯聚的產業,而這恰恰是本土軟件公司生存與發展的機會。我們先不要寄托在短時間內跨行業有多少,規模有多大,產品鏈有多長,而是要有工匠精神,與客戶密切配合,潛心研發,發揮靈活、快速、行業沉淀深厚等優勢,在某些點形成競爭優勢,將自己打造生存能力極強的“碉堡”,“碉堡”多了,自然就能構建起一道可以防御國外公司的“鋼鐵長城”,為中國制造業提供自主可控的優質產品和服務。

“高下相傾”,上云落地拼實效

“高下相傾”原本是指高和下相互對立而存在,此處“高”可理解為“上云上平臺”部署之高,以及AI人工智能等技術之高;“下”可理解為務實落地的具體工業軟件產品,以及并不高大上但可以很好解決企業問題的應用技術。“高下相傾”可理解為這些不同的解決方案,由于應用對象不同、應用場景不同,可以相互補充,相輔相成,共同促進制造業智能化轉型升級,不要一味地追求高大上,一切應該以解決客戶實際問題為價值導向。

1)因企不同,部署有高低

現在各級政府對工業互聯網都非常重視,出臺了一系列支持政策和具體指標,鼓勵設備上云、企業上平臺。上云上平臺可以使很多中小企業在IT硬件、網絡建設、系統維護等方面節省資金及人力投入,實現人、機、物的全面互聯,通過社會化的供需信息、資源信息、生產與服務能力等各方面的共享,促進制造業新模式、新業態的深刻變革,推動工業生態體系的重構迭代和全面升級。

對大型制造企業,特別是軍工等企業,存在著設備種類繁多、管理復雜等特點,對可靠性、實時性、安全性有較高要求,可能并不需要上云,而是需要進行大量的功能定制。這就需要工業軟件公司基于深厚的行業知識與經驗,根據客戶需求,以工業軟件為載體,在研發、生產、管理等各環節實現機-機互聯、人-人互通、人-機協同,提升企業的管理水平與市場競爭力。

軟件是部署在云端還是本地,企業是上平臺還是獨立運行,這些都需要根據企業實際情況而定,而不能追求所謂的潮流,更不能拘泥于形式。

2)實效為王,技術無高下

在制造企業中,很多人希望通過機器人、人工智能、云計算等所謂高大上技術,實現生產過程的“自感知、自分析、自決策、自執行、自學習”,打造一種少人化乃至無人化的智能生產模式。雖然這些技術在企業一些場景中可以得到很好應用,但過于理想化的生產方式存在投資大、風險大、應用場景少等特點,企業更迫切需要務實落地的技術和產品來解決當前存在的主要問題。

筆者在幾年前就呼吁“智能制造,未必追求高大上,可先從治聾治啞治傻開始。”

現在絕大部分企業并不Smart(智巧),還談不上智能(Intelligent),甚至“聾啞傻”等情況普遍存在。比如,機器與工作人員和外界沒有交流,都是單機獨立工作,這可稱之為“聾”;設備運行狀態、故障信息、生產信息等都不透明,出現問題“說不出來”,設備是啞的,崗位是啞的;設備狀態、生產進度、質量信息等不能自動、及時獲知,建立在這種人為數據基礎上的決策就必然是不及時、不科學,甚至是錯誤的,這個可用“傻”來概括。

這些“聾啞傻”的生產與管理模式必然導致生產效率低、成本居高不下、產品質量不能保證,嚴重地影響了企業的競爭和發展。

企業可通過設備物聯網實現設備的互聯互通,將企業的數控機床、熱處理設備、機器人等數字化設備實現設備的網絡通訊、數據遠程采集、程序集中管理、大數據分析、可視化展現與智能化決策支持,設備由以前單機工作的模式轉變為數字化、網絡化、智能化的管理,實現設備由“啞”到“智”的質變。

通過MES制造執行系統中的計劃、排產、派工、物料、質量、決策等功能,實現車間層面精準計劃、精益庫存、精細管理,各崗位都融于整個信息化系統,牽一發而動全身,企業做到“眼觀六路,耳聽八方”,領導者基于實時、網絡化、智能化的信息系統,做到“看得見,說得清,做得對”,實現生產過程的智能化管控。

這些技術和系統雖然談不上高大上,但可以以較低成本幫助制造企業取得很好的經濟與社會效益,為企業走向智能制造奠定堅實的基礎。

這就是“高下相傾”在工業軟件發展過程中的啟發。

老子說“天下難事,必作于易;天下大事,必作于細。”作為本土工業軟件公司,既要抓住工業互聯網帶來的新機遇,采取精準靈活的競爭策略,化難為易,在激烈競爭中能快速發展,還要勇于肩負起歷史重任,通過長期的深耕細作,打造出能與國外公司抗衡的自主可控產品,為我國制造業的智能化轉型升級保駕護航。

“條條大道通羅馬”。由于行業不同、基礎不同、發展階段不同、競爭對手不同等差異,每家公司的競爭策略與發展路徑也注定不同。本文總結的四種發展策略,僅供業界參考。


公式规律七尾