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工業互聯網聯盟與工業4.0平臺的合作始末
時間:2016-04-25  瀏覽:0次  來源:  作者:

轉自:搜狐網 作者:劉亞威

2016年3月2日,工業4.0平臺(Plattform Industrie 4.0)和工業互聯網聯盟(Industrial Internet Consortium, IIC)的代表在瑞士蘇黎世會面,探討在雙方各自推出的參考架構——RAMI 4.0和IIRA——之間建立某種一致性的可能。會議取得了成功,成果包括:雙方就兩種模型的天然互補性達成共識;形成了初始映射圖,以顯示兩種模型其元素之間的直接關系;制訂了未來確?;ゲ僮餍缘囊粋€清晰路線圖。其它潛在議題包括:在IIC試驗臺和工業4.0試驗設施方面的合作,以及工業互聯網中標準化、架構和業務成果方面的合作。

兩大組織相約瑞士談論未來

工業互聯網是一個很重要的概念,圍繞它帶來的新技術和新業務機遇將在許多層面攪動工業界,這幾乎已經成為了全球的共識。工業互聯網聯盟與工業4.0平臺這兩大組織是其中的主角:“工業4.0平臺”在制造業中根基雄厚,“工業互聯網聯盟”則更強調跨領域的集成??梢哉f,兩者并不是完全能夠相提并論的,前者是國家計劃,現在是德國2014高技術新戰略中數字與經濟社會主題下的一個計劃,旨在實現制造業轉型升級,從以服務為導向上為眾多德國中小制造企業的未來發展找尋出路;后者是工業界愿景,伴隨著國家制造創新網絡、智能制造領導力聯盟等多元支持,旨在充分利用工業物聯網,實現更多領域的互聯互通互感互知,通過分布式智能設備利用先進軟件分析創造更多數據價值。

在過去一年半中,全球業界都在談論兩者之間的關系如何,尤其是我國,各種神話和傳說將工業互聯網,尤其是工業4.0吹上了天。2015年年中,這一話題炒作得過熱,以至于兩個組織中的諸多技術人員感到此話題已經不再基于確鑿的技術事實,他們發出了如此感慨:“現在需要的是光而不是熱!”之后,隨著更多企業在兩大組織中活躍起來,理解技術問題、減少市場疑慮就變得越發重要。因為,到底是搞工業互聯網,還是做工業4.0?選了一個參考架構做下去是不是就沒法再回頭搞另一個?這確實是擺在所有企業面前的問題,機遇,也許只有一次。兩大組織對此局面肯定不會坐視不管,能不能讓企業同時參與兩者的建設?沒有問題!博世、SAP等企業不都同時在這兩個陣營中充當重要角色嘛?

2015年秋,同時身處兩大組織的這些企業骨干決定撥開云霧,還原真相。來自兩大組織的一些技術人員將工業互聯網和工業4.0的方方面面進行了對比,并探討是否能找到共同點。有意思的是,他們選中了作為中立國的瑞士來召開會議,體現了一種平等與公平的意味。博世、思科、IIC、倍加福、SAP、西門子、史太白研究院和Thingswise公司協商在瑞士蘇黎世召開會議,就有關技術方面的問題展開深層次討論。值得注意的是,參會人員都是純粹的技術人員。IIC執行董事就說道:“聰明的技術人員可以彌合任何差距并找到解決問題的方式,否則這些問題可能對物聯網技術的工業應用構成障礙。”

圖 工業4.0深入制造業各尺度環節,工業互聯網掌控跨領域資源與數據

技術專家解讀兩大參考架構的一致性

技術人員開會的流程設置就很簡單,首先就兩大組織如何工作進行簡要交流,之后直接進入開放式討論。工業4.0平臺的同仁詳細講解了“工業4.0參考架構模型”(RAMI 4.0),相關標準以及一個工業4.0組件的樣子。該組件就是將工業物品連接到互聯網的一個軀殼。他們講解了制造業中常見的裝配層級結構組成,不過據IIC的技術人員表示,這在過程控制或電信業中并未見到過。IIC的同仁概述了“工業互聯網參考架構”(IIRA),重點講了4個視角(業務、使用、功能和實現——采納自ISO/IEC/IEEE 42010:2011),關鍵系統特性及其保障(特別是安全性、安保和恢復力),以及幾個跨領域的問題(比如連通性、數據管理、工業分析學和互操作性)??梢钥吹?,側重點上,工業4.0重在面向下一代制造價值鏈的詳細模型;工業互聯網注重工業物聯網中的跨領域與互操作性。

解讀完畢后,會議開始探究技術方面的問題。提出RAMI 4.0的工業4.0深度聚焦制造業;IIRA則跨多個應用領域。會上的討論以汽車作為一個具體案例,汽車包含許多需要作為一個單機一同工作的組件,目前這些還都是制造業的范疇。但是,當它停在家中給電池充電時,就需要能連到智能電網,這時汽車本身也就跨到能源領域了。而且很明顯,這些領域之間必須是可互操作的。同樣地,在路上,相連的汽車必須能夠與其它汽車、信號燈、公路等進行交互,跨到另一個交通運輸領域去。盡管最開始需要專門的制造方法才能將汽車造出來,但是這些領域是需要能夠一同工作的。IIC指導委員會成員、實時創新公司CEO對此充滿欣喜:“工業4.0在工業制造和工藝方面的堅實基礎能夠與IIC著重于醫療、運輸、電力和智慧城市等新興的工業物聯網應用完美結合。”

圖 空客公司的工業物聯網研究與實踐

我們航空工業中也是這樣,工業4.0處理航空產品制造中的大數據,比如航空發動機渦輪葉片加工中的分子動力學,將制造業縱向深入到微觀層面,提升產品質量和市場效率;工業互聯網處理航空產品運行中的大數據,比如渦輪葉片的運行和結構狀態,將制造業與廣泛的服務業集成,提升運行質量和服務效率。不過現在,工業互聯網也通過工業物聯網而向航空制造中滲透,比如空中客車公司正在打造的制造系統物聯網,在飛機裝配中將測量裝置、鉚接裝置和上緊裝置無線連接到中央控制臺,通過定位信息自動部署任務程序,通過位置和測量數據分析確保制造質量。而通過工業4.0概念中射頻識別與賽博物理系統的交互,空客工廠的生產過程能夠實現三維實時可視化,成為名副其實的數字工廠。確實,兩者的工作界面至少在制造業領域已經出現了一定程度的融合,也許需要從不同角度進行一定的切分。IIC指導委員會成員、MITRE公司網絡安全高級首席工程師也指出:“結合工業互聯網聯盟和工業4.0平臺兩者的工作,將大幅提高雙方工作的國際價值,并幫助厘清和解決全球工業物聯網市場面臨的難題和疑慮,比各自單獨行動來得更快、更高效。”

這樣一來,問題就更深入了一點。這種結合到底如何發生?與會的各位都注意到,兩個參考架構模型中的一些名字是相同的(比如業務視角),而其它名字不同的(比如連通性與通信)似乎說的也是同一件事情。雙方都意識到研究定義和內容需要花費時間并開展實際工作,這才能確定它們是否一致?;蛘哒f,它們絕大部分是相同的,只是在邊界上有所區別。此外,還有更多的問題。工業4.0組件背后的那些概念在IIRA中是否應該顯性化?工業4.0是否應該將功能視角分解到IIRA中所提出的那種詳細程度?顯然,這些問題的答案需要雙方達成一個更深層次的共識。雙方都有很強的意愿來一同工作,減少隨意性差別和分裂。通用電氣數字部門首席體驗官表示:“打破技術孤島壁壘和提升這些架構的集成工作,將成為推動工業互聯網發展的關鍵。此次合作將有助于建立充滿活力且標準統一的工業界社群,以此推動集成,進而解決最棘手的世界性挑戰。”

圖 工業互聯網與工業4.0參考架構的名義映射關系

在標準化和互操作性上共同影響世界

標準的重要性不言而喻,工業互聯網聯盟與工業4.0平臺都在努力將自己的參考架構變為國際性的標準,那么接下來的問題就是權衡或妥協。兩大組織聚集了世界制造業的廣泛力量,其參考架構模型具備互操作性意味著它們必須去影響全球的標準。但是,這絕對不是簡單的共同申報、各做各的——雙方如果將相同的需求做進同一標準化組織中,那這個工作將不會有什么效率;雙方如果將完全不同的需求做進那些組織,則又會適得其反,沒有意義。因此,會議的結論是,大家應該面向標準化組織共同制訂要求。到此為止,工業互聯網聯盟與工業4.0平臺的技術人員基本達成了合作的共識,而這將深度影響世界工業物聯網技術和產業的發展。博世公司董事表示:“這對于工業界采用工業物聯網而言是一項巨大成就,因為它將極大簡化技術選擇過程,并顯著提升互操作性。

雙方還意識到,兩大架構的合并將是不實際的,而且不受各自的利益相干方歡迎。工業互聯網的每個領域都有自身的特定需求:工業4.0聚焦于制造業,連接人-機床-物料,出產品擴市場;IIC關心跨領域的集成,連接人-設備網絡,重運行擴服務。從根本上講,這兩個途徑是互補的,是可以彼此增強的。因此,大家在會上一致同意將向雙方各自的董事會建議,擴大合作。雙方將啟動一個定期的技術交流,確認兩邊的映射關系、差別和相互增強之處,探討通用的試驗測試,為了實現來自不同領域的系統具備互操作性所帶來的效益而一同工作。SAP執行委員會成員強調了由IIC和工業4.0平臺發起的試驗臺計劃之間保持一致的重要性:“這將有助于小公司和大企業在試驗用例和推出標準方面更順利地開展國際合作。”

這是工業互聯網聯盟與工業4.0平臺的第一次會議,以技術人員為主的會議,只討論技術,追求技術層面的共同利益。因此,大家能夠了解彼此的觀點,會議取得了成功,形成了不少成果:雙方就兩種模型的天然互補性達成共識;形成了初始映射圖,以顯示兩種模型其元素之間的直接關系;制訂了未來確?;ゲ僮餍缘囊粋€清晰路線圖。其它潛在議題包括:在IIC試驗臺和工業4.0試驗設施方面的合作,以及工業互聯網中標準化、架構和業務成果方面的合作??梢哉f,這是一次新工業革命下的歷史性會議,也為相關國家和企業更深度地融入這個工業互聯網生態圈鋪平了道路。德國聯邦經濟事務與能源部國務秘書對這兩項計劃的合作表示歡迎,認為它將成為企業間國際合作的重要里程碑。“IIC和工業4.0平臺的力量結合將有助于為國際化商業打造一個數字式經濟奠定一個互惠互利的基礎。”

圖 西門子和GE,業務有相近,眼界似乎并不同

面對這樣的合作,誰應該著急?

第一個就應該是西門子。西門子與GE同為百年老企業、多元工業集團,代表了德國和美國制造業的雄厚實力與創新典范。兩者很多業務領域有所重合,在能源電力、航空、交通運輸、醫療等領域都有各自拿得出手的產品,兩者也幾乎同時退出了家電市場,追求更有發展前景的工業領域。但是,對比兩者不遺余力推廣的工業4.0和工業互聯網,可以看到,西門子的胃口和眼界似乎還是太小。在過去十幾年間,兩家公司都成功轉型為軟性制造企業。在工業4.0計劃可見的諸多驗證項目中,西門子最得力的支持可能并不是大家所認為的嵌入式系統——這雖然是賽博物理系統的基礎,同時也是未來服務互聯網的基礎——而是其產品全壽命周期管理解決方案,也就是說軟硬件結合的因素不大。反觀GE,把自己生產的大型設備全都納入到工業互聯網的生態系統之內,軟硬融合,為我、為大家所用。西門子必須要著急一下了,對手的理念太可怕了,雖然身在工業互聯網聯盟,但我認為西門子在其中基本上只能被動接受GE所倡導的——在制造業網絡中成為一個節點。所以說,西門子首席技術官、工業4.0平臺技術總監對于會議達成的成果這么表態:“與其它計劃合作至關重要,尤其是對于德國的外向型經濟而言更是如此。我們對與他方廣泛開展合作以便為形成全球性標準創造條件有著極大的興趣。與IIC以及與其它聯盟合作是我們朝著正確方向邁出的重要一步。”那么,其它計劃、其它聯盟是什么呢?

中國制造2025!對于這次會議和這些成果,我國媒體的反響不是很熱烈,當然竟然有叫好的,業界的反應比工業4.0平臺的德國專家來華演個講的熱度要低得多。但是,如果西門子都已經發現自己向跨領域集成的發展方向被GE蓋住了,那么我們國內,單打獨斗的大中小企業們是不是應該更加重視這件事情?而且,這又是勝于3G、4G、5G國際標準競爭的事件。我們在其它領域和層面上已經有很多血淋淋的教訓了,比如反傾銷抗訴和鐵礦石談判,這次不能再窩里斗了。好消息是,工業和信息化部、國家標準化管理委員會已于2015年12月30日聯合發布了《國家智能制造標準體系建設指南(2015年版)》,從生命周期、系統層級、智能功能等3個維度建立了智能制造標準體系參考模型,并由此提出了智能制造標準體系框架。這個模型和框架在建立之初就已經參考過工業4.0和工業互聯網的相關成果,未來將推動相關標準上升至國際標準,同時,文件也強調要努力建設一個兼容性好、開放性強的標準體系?,F在,前輩們坐在一起談合作了,那么我們也該到了厘清本質、加快行動的階段,通力合作,拿出有分量的成果參與國際頂級標準層面的競爭。中國科技自動化聯盟提出的“智慧工廠1.0”整體模型架構就是國內業界組織的一次良好實踐和超前行動。

圖 中國科技自動化聯盟智慧工廠開放平臺

跳出標準說技術,工業互聯網聯盟和工業4.0平臺兩大組織向國際標準化組織申報頂級標準的基礎,在于扎扎實實的研究和過硬的自主技術。示范是很重要的,但示范只是技術的集成應用,比其更重要的是這些技術本身。工業4.0概念真正意義上的示范項目也就那么幾個,幾乎都是德國科技企業真刀真槍上陣,拿出自己最好的解決方案。我國在智能制造領域已經進入了全民示范的時代,那么有多少是真正用了我們自己的技術呢?端到端方案、傳感器與執行器、機器人系統、ERP、MES、PLM等,如果統統都是國外的,就像我國的手機、計算機、數控機床、光纖激光器、3D打印設備走的這個套路一樣。那么,“中國制造2025”會不會再一次成為空中樓閣?這里,也要呼吁政府提出一套面向大型制造企業的本土激勵政策,多給國內中小企業的優秀解決方案和成熟技術提供機會,使之能夠與國外同臺競技,培養一批像蘭光創新一樣的本土創新型生態系統軟硬件服務商,防止生命周期、系統層級、智能功能這3個維度從技術上被歐美通吃,甚至使我們的智能制造系統淪為單純的數據源,就像德國金庫一樣,成為別人增值工具。

回到國防科技工業上來,我們肯定也要跟上世界軍工制造轉型步伐。中航工業已經率先發布了《中國航空工業集團公司智能制造架構(V1.0)》,指導各廠所構建自身的智能制造系統體系架構。建設智慧型軍工院所、智能車間和工廠,必須要厘清工業4.0和工業互聯網的本質,根據自己的現實基礎,設定有限的階段目標,不能根據傳說和神話搞不切實際的東西;必須要標準先行,從頂層架構設計做起,至少每個行業都要根據國家標準體系建設指南形成統一的參考架構模型,然后再設計各家成員單位的體系架構和發展路徑,不能再各說各話分頭行動;必須考慮行業模型之間的互操作性,這是本次會議給我們的一個啟示,國家出臺標準體系建設指南也一定是這個意思。否則,各個機床之間、各個車間之間、各個廠所之間、各個成員單位之間、各個軍工集團之間即便互聯了也不能互通,就像巴別塔的故事一樣,這一定會影響國防科技工業的智能制造的系統完整性、實施水平和運行效率。此外,作為國有企業,國防科技工業對于培育我國本土智能制造生態系統也有義不容辭的責任,只有抓住這一輪發展機遇,在工廠中的各類器件、設備、軟件、系統等層面構建工業基礎能力,才能有助于根本上解決我國國防科技工業受制于人的局面。

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