為什么德國人強(qiáng)調(diào)無人工廠，工業(yè)4.0提出以后德國企業(yè)都做了些什么?為什么日本還在強(qiáng)調(diào)人機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化，強(qiáng)調(diào)人的不可替代?IIOT是美國推出的嗎?傳感器融合技術(shù)為什么會(huì)在近期受到廠商們關(guān)注。智能化有著怎樣的深刻含義?中國企業(yè)需要在智能化階段做些什么?
工業(yè)大數(shù)據(jù)的作者李杰教授作為智能裝備與智能制造領(lǐng)域的權(quán)威專家，近期攜新書《CPS新一代工業(yè)智能》接受了采訪，對(duì)于世界制造業(yè)智能化發(fā)展進(jìn)行了深度分析。
李杰，美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)智能維護(hù)系統(tǒng)研究中心(IMS)中心主任，美國辛辛那提大學(xué)特聘講座教授
美日德制造業(yè)核心價(jià)值觀深度比較
為什么德國會(huì)率先提出了4.0?
因?yàn)榈聡a(chǎn)業(yè)的核心或者說強(qiáng)項(xiàng)就是設(shè)備，所以德國的觀念里一定會(huì)強(qiáng)調(diào)設(shè)備，工業(yè)4.0概念完全圍繞在設(shè)備層，信息層僅作為輔助，德國本土的軟件企業(yè)SAP雖然很出名，但其他的軟件公司又能有多少被人們所熟知呢?
德國軟件技術(shù)的核心是輔助加工設(shè)備的生產(chǎn)型軟件。這就衍生出來一個(gè)問題，德國人對(duì)于軟件的理解和定義——德國人認(rèn)為軟件是機(jī)器的一部分，并沒有把軟件作為獨(dú)立的產(chǎn)品來看待。
德國長(zhǎng)期強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)自動(dòng)化，因?yàn)檫@個(gè)過程更加依重設(shè)備本身。這就好理解為什么德國提出4.0，為什么研究生產(chǎn)系統(tǒng)，機(jī)器自動(dòng)化，傳感器，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于德國企業(yè)有多理解，但是核心只有一個(gè)——通過信息化技術(shù)提升德國設(shè)備產(chǎn)品的附加值，推廣德國產(chǎn)品。德國工業(yè)的特點(diǎn)可以歸類為“器將精神”，用德國的優(yōu)秀設(shè)備來獲取市場(chǎng)的認(rèn)可，這也揭示了德國提出工業(yè)4.0的根本目的，設(shè)備銷售會(huì)隨著市場(chǎng)保有量提高而放緩，需要用圍繞設(shè)備的附加值服務(wù)，來促進(jìn)設(shè)備的輸出。
日本工業(yè)發(fā)展的模式可以被看作“工匠精神”。在日本，很少有人提及智能制造的概念，制造過程圍繞以“人”為核心的日式工廠模式發(fā)展。日式的供應(yīng)鏈經(jīng)過了嚴(yán)格的優(yōu)選，ERP系統(tǒng)在日本并不是很適用，這里舉例來說如豐田全球產(chǎn)業(yè)鏈中只有兩至三個(gè)供應(yīng)商，傳感器的山武，歐姆龍，機(jī)器人的安川，川崎，那智，這就讓日本對(duì)于軟件的認(rèn)識(shí)局限于管理，日本講求系統(tǒng)整合的團(tuán)隊(duì)精神，強(qiáng)調(diào)精益和改善，“改善”就必須以人為載體。
“制造的精華在于人的訓(xùn)練”——是日本對(duì)工廠和制造的集中概括。相比較德國對(duì)設(shè)備的依賴，日本更加注重對(duì)工廠整體運(yùn)作的把控，日語里有個(gè)詞叫做DANTOTSU，意思是將工廠管理到極致，所以可以看到全世界范圍內(nèi)，日本工廠隨處可及，日本人執(zhí)著于把全世界當(dāng)成自己的裝配基地，這也就導(dǎo)致了日本人對(duì)于概念不是很關(guān)心，更看重的是如何解決生產(chǎn)中遇到的問題。
“技將”，美國。最后出場(chǎng)的美國，是一個(gè)技術(shù)極客。美國企業(yè)一般不會(huì)關(guān)注具體產(chǎn)品，而是傾注大量時(shí)間談技術(shù)，和革新的趨勢(shì)。工業(yè)互/物聯(lián)網(wǎng)也不是美國的口號(hào)，是GE一家的口號(hào)。美國對(duì)軟件的定義非常廣泛，在他們眼里，軟件可以實(shí)現(xiàn)更多事情，可以讓人和機(jī)器互動(dòng)，軟件不再是強(qiáng)調(diào)機(jī)器的工程軟件也不是編程語言，在美國更強(qiáng)調(diào)的是軟件的內(nèi)容，是人與不可見世界的交流方式。
美國更強(qiáng)調(diào)技術(shù)力量為產(chǎn)業(yè)帶來的提升，美國國家儀器(NI)認(rèn)為IIOT涉及的工業(yè)領(lǐng)域
美國國家儀器(NI)總結(jié)出IIOT中存在的市場(chǎng)需求
在美國也很少說到智能化，所有眼下發(fā)生的變革，都屬于數(shù)字化變革的范疇，都是將工業(yè)數(shù)字化。在美國人普遍認(rèn)為國家的工業(yè)實(shí)力必須要靠技術(shù)來解決，所以從思維觀念上就是依賴技術(shù)的國家。
美國獲取市場(chǎng)認(rèn)可的辦法是推出新技術(shù)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的創(chuàng)新突破，用技術(shù)換市場(chǎng)，吸引客戶，這也是為什么消費(fèi)者總是看到革命性新技術(shù)往往誕生在美國的原因。
中國目前的優(yōu)勢(shì)在于做出了其他國家難以企及的空前全面的產(chǎn)業(yè)鏈，任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都可以在中國找到，所以也就創(chuàng)造了其他國家所不能匹敵的購買需求。
中國的繁榮是事實(shí)，卻沒有美國，德國，日本那樣的制造核心觀念，大規(guī)模的擴(kuò)張與生產(chǎn)固然能夠承載發(fā)展，但沉靜后整個(gè)民族需要挖掘出自己的內(nèi)涵，邁向先進(jìn)制造強(qiáng)國之路。
不可見數(shù)據(jù)的收集與分析
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用很早就有。李教授回憶道，從92年美國安吉星OnStar最早實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這也是全世界第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的原型。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聚焦的是機(jī)器與機(jī)器互聯(lián)后交換的信息，這些信息是可以被分析的。工業(yè)大數(shù)據(jù)的來源非常的廣泛,現(xiàn)在的數(shù)據(jù)收集李杰教授認(rèn)為是可見的數(shù)據(jù)收集，未來更多的是走向的是不可見的數(shù)據(jù)的收集，現(xiàn)在無線設(shè)備總還是固定放置，但是未來是非固定放置，移動(dòng)式，替代式，而且多采用自主系統(tǒng)的工作方式，人工干預(yù)也會(huì)降低。
可見世界與不可見世界的對(duì)比猶如冰山模型
不可見世界遠(yuǎn)比可見世界大得多，原有傳感器主要應(yīng)對(duì)的是物理的特征，但是未來會(huì)更加關(guān)注信息。測(cè)量不再是目的，設(shè)備更多工作是去做辨識(shí)，在這里相機(jī)沒有辨識(shí)，背后的軟件起到了關(guān)鍵的作用，辨識(shí)往往面對(duì)形象和聲音的完全混合，這也就解釋了為什么現(xiàn)在在工業(yè)信息化和ADAS領(lǐng)域出現(xiàn)了傳感融合趨勢(shì)。
這其實(shí)具備一個(gè)顯著的智能化特點(diǎn)的技術(shù)，第一個(gè)就是可見世界和不可見世界的擴(kuò)展，第二個(gè)就是固定式和移動(dòng)式的擴(kuò)展，從物理特性到信息特性。這三個(gè)就是傳感器未來的轉(zhuǎn)換模式，使用的頻次會(huì)更高，更便宜也更快，但是融合技術(shù)的突破會(huì)比較慢。
中國的傳感器市場(chǎng)大部分都還在購買，這是中國需要投身的地方，未來的IOT的智能化會(huì)進(jìn)入的是更多不可見世界數(shù)據(jù)的集成。
而數(shù)據(jù)的分享，和分析，這個(gè)是工業(yè)大數(shù)據(jù)中更加強(qiáng)調(diào)的，這里面的訣竅在于數(shù)據(jù)的建模，統(tǒng)計(jì)方法，人工智能將這些數(shù)據(jù)分類分割分解分析。
發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)關(guān)乎于整個(gè)機(jī)組的壽命，也是不可見數(shù)據(jù)的收集
智能化是自動(dòng)化的知識(shí)化!
人工智能的快速發(fā)展，會(huì)讓很多未解之謎也被揭開，李教授認(rèn)為，未來更多的分析是來自于不可見數(shù)據(jù)。
李教授在1981年開始在美國研究自動(dòng)化和機(jī)器人。目的是用機(jī)器人取代人去做一些人能做但不想做的工作，或者能做但是做不好的工作如焊接，噴漆等，這時(shí)機(jī)器就來替代人，這兩類工作最先被人取代。這兩塊是自動(dòng)化的基礎(chǔ)，自動(dòng)化還有兩個(gè)前提，合理化和標(biāo)準(zhǔn)化，自動(dòng)化的前提需要標(biāo)準(zhǔn)化的形成，指導(dǎo)了傳感器的制造和使用。而智能化的目的是解決人不能做的事情。如用眼睛去辨別產(chǎn)品的優(yōu)劣，人可能容易辨別比較明顯的部分，但如果產(chǎn)品的形狀小幅改動(dòng)，這時(shí)候人的經(jīng)驗(yàn)變得不可靠。但是機(jī)器可以非常精確地輸出數(shù)值，甚至原因都可以分析出來。半導(dǎo)體精元以及踏進(jìn)5nm大關(guān)，這樣細(xì)小的單位是人眼不可見的。眼睛不可見的地方只能用機(jī)器進(jìn)行識(shí)別，所以需要依靠先進(jìn)的電子束做檢驗(yàn)，檢驗(yàn)到的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行自動(dòng)化的分析。
NI的風(fēng)機(jī)與水泵智能維護(hù)方案，結(jié)合InsightCM可以將自動(dòng)化收集到的數(shù)據(jù)快速分析，得到知識(shí)化的分解
檢驗(yàn)可以將加工設(shè)備加速數(shù)據(jù)，震動(dòng)數(shù)據(jù)，電流數(shù)據(jù)，進(jìn)行整合，形成一個(gè)相關(guān)的參數(shù)特征。這樣就可以形成數(shù)據(jù)采集的智能化，人的干預(yù)基本可以排除。以NI的平臺(tái)為例，利用cDAQ和cRIO可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，然后用InsightCM進(jìn)行分析。
智能化是做人做不了的事情，自動(dòng)化是做人做不好或者不想做的事情。在過去，生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化就是3.0，這些傳感和自動(dòng)化控制講的都是3.0，而4.0的目的應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的知識(shí)化
智能化目的提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力
李杰教授認(rèn)為現(xiàn)在中國雖然在推廣智能化，但普遍存在認(rèn)識(shí)上的缺失，把自動(dòng)化當(dāng)做智能化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人的自動(dòng)化并不等于實(shí)現(xiàn)了智能化，這是兩個(gè)概念，這個(gè)基本觀念會(huì)造成很大的誤差。
自動(dòng)化走向知識(shí)化，問題轉(zhuǎn)變?yōu)樵鯓永弥悄芑挠?jì)算機(jī)分析結(jié)果，以前是研究自動(dòng)化讓機(jī)器變得更聰明，現(xiàn)在則是機(jī)器的提高讓人變得更聰明。工業(yè)4.0其實(shí)是一個(gè)知識(shí)化得革命。
機(jī)遇中也存在著挑戰(zhàn)，制造業(yè)面臨著知識(shí)化的革命
“自動(dòng)化適用于三個(gè)方向，一，勞力密集型產(chǎn)業(yè)替換人工。二，質(zhì)量不好效益不好的地方，提高效率。第三個(gè)對(duì)于客制化產(chǎn)品，進(jìn)行快速復(fù)制。”李杰教授強(qiáng)調(diào)。
智能化雖然也能幫助這三類進(jìn)行提升，但是更重要的目的是去做更加有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品——提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。
如果說自動(dòng)化是廚具的技術(shù)，智能化則是廚藝的技術(shù)，教會(huì)人一流的廚藝。
自動(dòng)化行業(yè)門檻已經(jīng)很低，競(jìng)爭(zhēng)壓力很大，工業(yè)4.0或者智能制造，其實(shí)都不應(yīng)該成為最終目的，如何為客戶創(chuàng)造新的需求和新的價(jià)值才是最終變革的目的。企業(yè)家更若要在智能化階段提升自身競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)當(dāng)將更多精力投入到自動(dòng)化數(shù)據(jù)與分析的知識(shí)化當(dāng)中。
（轉(zhuǎn)載）
