什么是工業(yè)4.0？工業(yè)4.0全解決方案的實(shí)施過程

工業(yè)4.0不僅僅是一場產(chǎn)品和工藝趨于智能化的技術(shù)革命，更重要的是，它將掀起一場服務(wù)也趨于智能化的商業(yè)革命！

市場上有關(guān)工業(yè)4.0的應(yīng)用場景大多描寫得比較“玄乎”，比如“云工廠”，聽著高大上，但如果我們繼續(xù)追問下去，常常還是不知道項目如何落地。然而，一旦我們把眼光放低，從基礎(chǔ)工作，即：收集設(shè)備或其它物件實(shí)時狀態(tài)的數(shù)據(jù)，認(rèn)真做起，就會發(fā)現(xiàn)，實(shí)施面向工業(yè)4.0的從技術(shù)到商業(yè)的全解決方案遠(yuǎn)在天邊，近在眼前。

在沿著數(shù)據(jù)鏈進(jìn)一步探討工業(yè)4.0全解決方案之前，我們先來聽聽物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈企業(yè)的決策者和執(zhí)行者們的聲音：

“當(dāng)我們開始啟動物聯(lián)網(wǎng)項目的時候，我們對自己需要什么，或者該找誰咨詢毫無頭緒?----?說實(shí)話，我們甚至都不了解自己在找什么。”

--?某大型機(jī)械制造企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目經(jīng)理

“我們之前并不知道'工業(yè)4.0'這個概念，但我們已經(jīng)實(shí)際實(shí)施工業(yè)4.0好多年了。”

? --?德國某大型鋼鐵集團(tuán)CEO ?

“許多商家向我們咨詢物聯(lián)網(wǎng)，他們并不了解物聯(lián)網(wǎng)有什么優(yōu)勢，也不知道如何利用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為商業(yè)價值。他們因?yàn)槭艿酵獠渴袌鰤毫?，在預(yù)估回報很不清晰的情況下就開始自己摸索物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施方案了?！?/p>

?-- 某國際硬件公司物聯(lián)網(wǎng)銷售副總裁

“當(dāng)今市場競爭環(huán)境并非大魚吃小魚，而是快魚吃慢魚，企業(yè)必須提升執(zhí)行力才能超越更快的競爭者?！?/p>

-- 深圳某工業(yè)服務(wù)公司物聯(lián)網(wǎng)項目負(fù)責(zé)人

“物聯(lián)網(wǎng)正在從物物互聯(lián)（第一波）向?qū)嶋H會產(chǎn)生什么新的商業(yè)模式（第二波）發(fā)展，其潛在主題可以寬泛地概括為‘一切即服務(wù)’?！?/p>

-- IoT?Analytics公司總裁

“（在來自25個國家4500位商業(yè)決策者中），55%?回應(yīng)者稱物聯(lián)網(wǎng)對他們公司的業(yè)務(wù)具有戰(zhàn)略意義。”

-- IDC高級副總裁

這些不同的聲音反映了我們普遍處于工業(yè)4.0的預(yù)熱或啟動階段，雖然少數(shù)行業(yè)革新者已經(jīng)駕輕就熟地走在前沿，更多的是由于受到外部市場壓力或者企業(yè)內(nèi)部面臨某個技術(shù)痛點(diǎn)問題開始采取行動，邊學(xué)邊干，邊干邊學(xué)。

首先，什么是工業(yè)4.0？通俗來講，我是這么理解的：工業(yè)4.0由物聯(lián)網(wǎng)推動，企業(yè)通過實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)物件之間的實(shí)時通信產(chǎn)生實(shí)時大數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換為能夠提升生產(chǎn)率和客戶滿意度的商業(yè)價值，進(jìn)而在更大范圍內(nèi)建立縱橫交錯的商業(yè)合作伙伴關(guān)系，提升企業(yè)競爭力。簡而言之，工業(yè)4.0不僅僅是一場產(chǎn)品和工藝趨于智能化的技術(shù)革命，更重要的是，它將掀起一場服務(wù)也趨于智能化的商業(yè)革命！

目前的情況是，處于物聯(lián)網(wǎng)上游的一些創(chuàng)新企業(yè)正設(shè)法克服重重困難進(jìn)入下游行業(yè)應(yīng)用基地拓荒；匯聚在中游的物聯(lián)網(wǎng)云平臺企業(yè)則忙于圈地布局，希望在漸行漸近的工業(yè)4.0時代占領(lǐng)市場先機(jī)；處于下游的工業(yè)用戶多數(shù)還比較迷茫，不過領(lǐng)先企業(yè)，尤其是與能源、機(jī)械、電氣、交通、水電行業(yè)相關(guān)的廠商已經(jīng)躍躍欲試，希望能夠找到合適的用更低成本制造產(chǎn)品并提高競爭力的解決方案。這些方案無論多么千差萬別，無疑都將包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)四要素：硬件（產(chǎn)生數(shù)據(jù)）、通信（傳輸數(shù)據(jù)）、軟件（管理數(shù)據(jù)）和應(yīng)用（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為價值）。

所以，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈這條最關(guān)鍵的線索來描繪工業(yè)4.0全解決方案，我認(rèn)為就是順理成章的。以下這張示意圖展現(xiàn)了適合現(xiàn)階段制造企業(yè)的工業(yè)4.0全解決方案。它包括方案實(shí)施過程的三個階段五個步驟：

第一階段是縱向部署，包含物聯(lián)網(wǎng)“數(shù)據(jù)采集”、“數(shù)據(jù)傳輸”和“數(shù)據(jù)分析”三個步驟，在車間或工廠等局部范圍內(nèi)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)局部工藝智能化和定制化生產(chǎn)，或通過某個產(chǎn)品使用過程中實(shí)時把狀態(tài)參數(shù)持續(xù)傳回工廠，為生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)提供依據(jù)。上圖三個步驟下面的注釋代表了現(xiàn)階段比較前沿的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突破層出不窮，這張示意圖的細(xì)節(jié)內(nèi)容將會進(jìn)行不定期更新。

這張圖還可以解釋為什么不少云平臺公司提出的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案聽起來仿佛懸在空中？這是因?yàn)樗麄冞^于強(qiáng)調(diào)云和數(shù)據(jù)分析，而弱化了前期更加基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集。想象一下，如果沒有實(shí)時、精準(zhǔn)、優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)收集，后面的數(shù)據(jù)分析也就無從談起。

幸運(yùn)的是，我們看到了越來越多的物聯(lián)網(wǎng)大公司和初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)在認(rèn)真關(guān)注基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集問題并且在這個領(lǐng)域獲得了技術(shù)突破。比如，具備邊緣計算功能的物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)和智能網(wǎng)關(guān)以及具備人工智能的傳感器已經(jīng)在不同場景的物聯(lián)網(wǎng)解決方案設(shè)計中進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。

關(guān)于“數(shù)據(jù)傳輸”，通常工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)面對多種類型的設(shè)備，它們通過數(shù)據(jù)采集集中器互相連通，形成多個既獨(dú)立又關(guān)聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)，并對應(yīng)多種組網(wǎng)方式，包含局域、廣域和傳統(tǒng)通信等。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)執(zhí)行設(shè)備種類繁多的事實(shí)對通信協(xié)議和數(shù)據(jù)安全提出更高的要求，OPC?UA的分層模型及“發(fā)布訂閱”擴(kuò)展功能或許是提供應(yīng)對這種錯綜復(fù)雜場景的解決方案。

最后是“數(shù)據(jù)分析”，這個步驟特別值得一提的是“人工智能”。至今它已經(jīng)在消費(fèi)市場中廣泛應(yīng)用，包括醫(yī)療保健、音樂作曲、語音問答、人臉識別、圖像搜索、金融信用風(fēng)險評估等，并且展示了強(qiáng)大的引發(fā)經(jīng)濟(jì)變革的潛力。人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在系統(tǒng)能耗分析和故障診斷上，未來隨著工業(yè)數(shù)據(jù)的豐富，相信一定會有更大的發(fā)揮空間。

第二階段是橫向部署，即：第四步的“數(shù)據(jù)應(yīng)用”，它是在前面三個步驟的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展企業(yè)外部生態(tài)，從涉及整個產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)分析中挖掘出更多商業(yè)價值和更多合作伙伴。其中有一條重要途徑是“制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”。所謂“標(biāo)準(zhǔn)”，只有用的人多了才有意義。如何讓用的人多起來呢？除了技術(shù)本身的易用和實(shí)用性以外，還必須通過多種渠道，比如建設(shè)開放的開源社區(qū)、建立初創(chuàng)企業(yè)的加速器、互補(bǔ)企業(yè)的戰(zhàn)略合作和投資并購、培養(yǎng)行業(yè)代理商、各種市場推廣等。

第三階段是縱橫交錯的商業(yè)部署，即：第五步的“數(shù)據(jù)價值”，它涉及到商業(yè)模式創(chuàng)新、建設(shè)成物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，這個階段充滿想象力，也最能體現(xiàn)企業(yè)競爭優(yōu)勢。由于物聯(lián)網(wǎng)本身的生態(tài)屬性，如何塑造出更加符合未來趨勢的商業(yè)模式是目前擺在眾多企業(yè)決策者面前的一個問題。比如，不少航空發(fā)動機(jī)制造企業(yè)已經(jīng)換一種思維，不再出售價格高昂的設(shè)備，改為向客戶提供持續(xù)穩(wěn)定的設(shè)備運(yùn)行時間，降低客戶的購買門檻，客戶適用期間可通過遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)提升服務(wù)水平，并不斷依據(jù)這些數(shù)據(jù)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)多方共贏。類似的案例已經(jīng)很多了。

總的來說，工業(yè)4.0全解決方案第一階段主要是指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案，第二和第三階段則表示企業(yè)在實(shí)施技術(shù)方案基礎(chǔ)上獲得商業(yè)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級商機(jī)。由于物聯(lián)網(wǎng)方案本身集成來自硬件、軟件和通信等不同領(lǐng)域的技術(shù)，即使在第一階段，它除了考驗(yàn)方案設(shè)計方的技術(shù)開發(fā)能力以外，也對設(shè)計過程中的資源整合能力以及不同行業(yè)專家之間的跨界溝通能力形成挑戰(zhàn)。

所以，工業(yè)4.0全解決方案歸根到底主要考驗(yàn)的還是企業(yè)的專業(yè)資源整合能力，相當(dāng)于建設(shè)基于自身優(yōu)勢的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的能力。因此，未來領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)公司必然有成百上千的生態(tài)圈伙伴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于如下所示機(jī)構(gòu)數(shù)量的總和。

這時候可能有人會感慨：這些道理我都懂，但是，業(yè)務(wù)應(yīng)該從哪里入手呢？下面我們來了解一個正發(fā)生在華東地區(qū)一家汽車機(jī)械制造廠的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案實(shí)施案例：

案例描述

某大型汽車天窗制造廠，其客戶是各大汽車廠商，每家客戶下的訂單對產(chǎn)品質(zhì)量和供貨速度要求不同，而這家公司同時管理十幾家配套供應(yīng)商，每家供應(yīng)商的生產(chǎn)能力和質(zhì)控能力不盡相同。這三方形成一條生態(tài)供應(yīng)鏈，要求多家配套供應(yīng)商的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和汽車廠商客戶的業(yè)務(wù)需求能夠無縫對接。因此處于中間位置的這家汽車機(jī)械制造商需要在它的配套供應(yīng)商生產(chǎn)線機(jī)床上安裝傳感器，并將這些傳感器收集到的壓力數(shù)據(jù)傳上云端，計算成壓強(qiáng)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以便實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)線的產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。有了這些數(shù)據(jù)就可以在接到客戶訂單的時候快速分配生產(chǎn)任務(wù)給最合適的供應(yīng)商，從而在整體上提高整個生產(chǎn)過程的效率、縮短供貨時間、提升“需求-生產(chǎn)”的匹配度。

在這個場景中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公司提出的方案是：合適的傳感器+物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)+局域物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)+廣域連接+云端接入技術(shù)+云端數(shù)據(jù)分析。歸納起來，它正好包含了上面提到的第一階段的“數(shù)據(jù)采集”、“數(shù)據(jù)傳輸”和“數(shù)據(jù)分析”三個步驟。

有些人的第一反應(yīng)是認(rèn)為這個方案的技術(shù)含量不夠高。技術(shù)含量高低多少帶有主觀因素，這里就不展開討論了。重點(diǎn)是，工業(yè)市場與消費(fèi)市場不同，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案中是否采用酷炫的高新技術(shù)并不是用戶最關(guān)心的，有的用戶甚至對高新技術(shù)可能出現(xiàn)意想不到的運(yùn)行不穩(wěn)定或安全問題產(chǎn)生更多顧慮。工業(yè)用戶更關(guān)心的是方案提供商能否用合理的成本幫助他們精準(zhǔn)地解決技術(shù)痛點(diǎn)問題，并且長期可行。

為什么要舉這個貌似不起眼的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案作為案例分析呢？首先它比較接地氣，不是概念，而是真實(shí)地發(fā)生在我們身邊；其次，它代表了現(xiàn)階段機(jī)械制造企業(yè)存在的一個必須求助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的痛點(diǎn)問題；第三，它很容易被大公司忽略。而設(shè)法解決這樣一個為了提升客戶滿意度引發(fā)的工藝改進(jìn)問題，恰恰就打開了該企業(yè)，甚至該行業(yè)進(jìn)入工業(yè)4.0的一個入口。

企業(yè)找到一個合適的入口后就可以準(zhǔn)備進(jìn)入工業(yè)4.0的前沿陣地了，然后將逐步升級。下圖揭示了企業(yè)面向工業(yè)4.0的5個升級步驟：

a、生產(chǎn)方式智能化

建立基礎(chǔ)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)快速、定制化、低成本、低能耗生產(chǎn)；

b、產(chǎn)品智能化

產(chǎn)品在使用過程中會實(shí)時把狀態(tài)參數(shù)持續(xù)傳回供應(yīng)商，為生產(chǎn)計劃和質(zhì)量改進(jìn)提供依據(jù)；

c、服務(wù)智能化

在以上基礎(chǔ)上，企業(yè)服務(wù)方式甚至商業(yè)模式將隨著發(fā)生顛覆式的改變，產(chǎn)品將成為企業(yè)提供長期服務(wù)的載體而不是商品，企業(yè)的服務(wù)變得更靈活、更加可持續(xù)，這些服務(wù)將基于云平臺進(jìn)行；

d、云工廠

這個階段標(biāo)記著工業(yè)4.0進(jìn)入高級階段，任何人或機(jī)構(gòu)可以隨時通過云端向不同企業(yè)發(fā)送訂單，實(shí)業(yè)企業(yè)可以無需建設(shè)自己的工廠，工業(yè)將出現(xiàn)一個比互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模大百倍的創(chuàng)新浪潮...

e、跨界顛覆

各類跨界數(shù)據(jù)的融合將產(chǎn)生眾多意想不到的跨界創(chuàng)新...?

對于制造企業(yè)來說，現(xiàn)階段能做的就是踏踏實(shí)實(shí)地從“a、生產(chǎn)方式智能化”或者“b、產(chǎn)品智能化”這兩個“地基”著手，逐步踏上“c、服務(wù)智能化”的云梯?-----?整個過程恰恰是上面描述的基于數(shù)據(jù)鏈的適合現(xiàn)階段的工業(yè)4.0全解決方案！然后，假以時日，企業(yè)距離實(shí)現(xiàn)未來“d、云工廠”就越來越近了...?

而對于物聯(lián)網(wǎng)公司來說，雖然每個場景的應(yīng)用解決方案都不同，貌似難以復(fù)制，然而，如果能針對相似場景開發(fā)出模塊化的物聯(lián)網(wǎng)方案，這也算是一種變通的業(yè)務(wù)規(guī)模化手段。所以，找到目標(biāo)市場具有普遍意義的的痛點(diǎn)問題很關(guān)鍵。

從以上分析看來，工業(yè)4.0升級是一個逐步推進(jìn)的過程，根據(jù)不同情況企業(yè)轉(zhuǎn)型可快可慢，但無論時間長短，一步登天是不現(xiàn)實(shí)的。有關(guān)企業(yè)如何從第一階段的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)升級過渡到到第三階段的商業(yè)轉(zhuǎn)型，可參考上一篇文章《物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)設(shè)計：PaaS（產(chǎn)品即服務(wù)）模式蘊(yùn)含巨大商機(jī)?》。

雖然從數(shù)據(jù)鏈看，工業(yè)4.0的應(yīng)用是由技術(shù)升級推動商業(yè)轉(zhuǎn)型。事實(shí)上，企業(yè)做戰(zhàn)略規(guī)劃的時候，往往是倒過來的，先從客戶端需求分析出發(fā)，采用新的思維方式，反復(fù)從技術(shù)和商業(yè)角度根據(jù)自身能整合的優(yōu)勢資源設(shè)計解決方案和實(shí)施流程，然后不斷調(diào)整，直到完善。

可以預(yù)見，以下三類企業(yè)：提供工業(yè)4.0解決方案及加速資源整合的服務(wù)公司、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)公司和實(shí)施工業(yè)4.0解決方案的企業(yè)，是工業(yè)4.0領(lǐng)域最有發(fā)展前途的三類企業(yè)。有專家預(yù)測未來10年這些企業(yè)中將冒出1000多家上市公司。那么，您所在的企業(yè)是選擇采取行動，還是觀望呢？

作者簡介：

陳湘鈿（Emma）, 未沙衛(wèi)網(wǎng)（VisavisNet.com）創(chuàng)始人，一家專注于視覺化生態(tài)商業(yè)智慧的國際合作平臺，始于2009 年?！队袀€世界在變綠》第一作者，2012 年由科學(xué)出版社出版，海內(nèi)外發(fā)行，至今成為長銷書。

編輯：黃飛

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