数字化与智能化之路该怎么走
信风智库:数据是智能制造的基础。在采集、整理、分析、应用与治理等环节上,工业大数据与消费互联网有哪些不同?
贺东东:工业互联网被称为“第三张网”。以前有很多人将工业互联网理解为工业加消费互联网,所以我们看到有一些互联网公司跟制造型企业签协议,说一起来做工业互联网,但最后都没有办法解决问题。原因在哪里呢?
其实在大数据的层面上,工业互联网与消费互联网有很大的差别。第一个是数据采集方式不同。消费互联网一般是通过标准化的机器采集数据,比如手机与计算机等设备,虽然面对的是千人千面的用户,但人的共性是一样的,比如采集用户的消费行为,看了什么网站,下了什么订单等,相对而言是标准化地采集。而工业互联网连接的则是成千上万种不同类型的机器设备,这些机器设备内部的各个模块之间、设备与设备之间的机理是完全不同的,比如机床与机器人就截然不同,背后的用户行为与操控逻辑都不一样,所以工业数据的采集一般是多源异构且标准不统一的。
第二个就是数据量的差异。因为工业机器是时时刻刻持续运转的,所以它是高频且全面地长时间采集数据,包括温度、压力、规格与能耗等工艺参数,这就意味着数据量巨大。就像自动驾驶汽车持续行驶,当中产生的加速、减速、转向与油耗等行车指令数据量是非常庞大的。
第三个就是应用重点不同。相比于消费互联网,工业互联网更注重实时采集,快速处理决策。因为工业互联网的核心是机器互联,工业数据的价值在于能够指导生产、预判风险和提升效率。试想,如果不能及时通过工业互联网进行数据处理分析,对故障风险做出预判,后果就会很严重,哪怕一秒钟、一毫米的微小误差,也会出现故障导致机器停机,影响整个生产线的生产效率。
这当中其实还涉及流式计算的问题。工业体系中的机器数据采集是高频且动态的,所以要求工业互联网能够在大规模、不断变化的流动数据运动过程中实时地进行分析,捕捉到可能有用的信息,并把结果发送到下一个计算节点,从而指导机器高效运行。比如柴油机跟液压系统之间的配合,如何通过前一个环节的指令来调整后一个环节的指令,数据模型必须理解并且控制这些机器动作,这是非常重要的能力。
这就要求数据模型深刻地理解工业机理——某个数据代表了哪种控制指令,这个控制指令是什么意思,会导致一个什么样的机器动作;各个部件或设备之间在工艺流程上是制约关系还是呼应关系。所以说,高频采集、海量数据、具备流式计算能力与懂得工业机理的工业互联网,跟消费互联网是完全不一样的逻辑。
虽然,工业互联网和消费互联网都叫互联网,二者在基础技术方面都是共通的,比如存储与计算等,但是工业互联网和消费互联网在构建数据模型时的逻辑完全不同,使用的数据链路也完全不同。这也解释了为什么用消费互联网的逻辑来打造工业互联网,以此解决工业问题是行不通的。
信风智库:新一代信息技术与工业的融合过程中,普遍需要解决哪些核心问题?
贺东东:举一个中医药发展的例子。中医药起源于中国,经历了千百年的积累和“师父带徒弟”式的传承,比如各种草药的药效研究以及大量的治病案例。自古以来,越老的中医水平越高,因为老中医长时间沉淀了丰富的药理知识与病例经验。但是如今却发生了一些变化。我们看到日韩等国家,利用数理与数据对中草药的成分进行分析,用新的技术去掌握药材的作用机理,形成了新一代的中成药体系,他们的中成药发展水平已经赶上了中国。
这反映出了什么问题?一个是新一代的数字化路径,一个是千百年来“师父带徒弟”的传统方式,显然数字化的发展路径比传统方式速度更快、效率更高,而且还更容易形成体系化的增长。实际上,诺贝尔生理学或医学奖获得者屠呦呦也是在大量搜集民间中医药方的基础上,运用数理分析的方式发现青蒿素可以治疗疟疾的。
回到工业上来,其实欧美发达国家的工业优势,跟中国的中医药发展很类似。他们在工业3.0阶段积累了大量的工艺技术,很多企业都只专注于某一个技术,比如数控机床的加工制造,然后基于这一技术不断优化材料、工艺和人才,不断完善与沉淀技术,类似于老中医“师父带徒弟”的方式进行积累与传承。所以我们看到很多欧美制造企业在某一细分领域都做到了全世界领先。
而工业4.0则带来了数字化发展路径,提供了新的技术积累方式。那么新在哪里呢?比如当我们需要用数控机床去加工一个零部件的时候,工艺其实可以用数据模型来表达,具体而言就是调整设备的参数,在哪里切,用什么刀切,切多薄多厚,如何调整转速等,这些都是欧美国家长期以来的技术积累。以前我们即使拿到欧美制造企业的工艺图纸反向测量,或者使用一样的甚至更先进的机床,但加工出来的零部件在精度与质量上,就是不如别人。这就像老中医抓药方子,每一方药配什么种类的药材,配多少量,都靠老中医的经验。
但是在如今的智能时代,我们就能构建数据模型将长时间积累的经验用工艺标准表达出来,然后通过多次生产,将质量结果与欧美标准进行反复对比,同时采用人工智能反复学习训练,不断优化工艺参数,最终就能达到甚至赶超欧美的先进经验水平。这就像AlphaGo下围棋,人工智能快速学习海量棋谱后,就能轻松打败人类高手。
其实,这也就是工业3.0的存量技术与工业4.0的增量技术相比的一个差异。虽然中国制造业整体而言还达不到工业3.0的阶段,但是我们如果掌握并运用新一代信息技术带来的全新学习方法与进步路径,就能缩短差距甚至实现赶超。
那么这一过程中的困难在哪里呢?其实核心还是在数字化技术与工业机理的结合上。懂工业的人不懂技术,懂技术的人又对工业认知不深,这也是像我们树根互联这样的工业互联网公司面临的主要挑战。
最直接的体现就是在人才上。我们要让互联网人才去理解制造业的内在逻辑与机理,然后将这些行业认知运用到平台软件开发上;反过来,如果是制造业相关的人才,我们就要让他们去了解新一代信息技术,比如数据建模和人工智能,以及平台工具该如何构建。总的来说,就是要把互联网人才和制造业人才揉在一起,让他们在工作过程中彼此交流学习,融合形成复合型人才。
而进一步体现在产品上,就是要构建真正符合制造业的数据模型逻辑。我们将这种核心技术称为“物模型”,就是通过一个相对统一和通用的数据模型,既能够针对各种各样的机器进行建模,又能够兼顾制造业的内在机理,还能让软件工程师基于这个模型去做各种各样的应用。所以,在人才与产品上,将互联网与工业融合在一起是最核心的难点,也是最有价值的地方。
信风智库:从市场角度,结合实践案例,在您看来,如何让工业企业尤其是中小规模的工业企业接受工业互联网等新技术?
贺东东:工业企业针对数字化转型一般分为三种态度。第一种是不想转,这类企业一般对目前现有的行业、市场以及模式相当熟悉,它们不愿意去冒风险转型升级;第二类企业则是不敢转,这类企业比较谨慎,对很多新兴技术持有怀疑态度,不确定是否能为自身带来价值;第三类企业则是不会转,它们虽然想转型,但是不知道怎么去转型,也没有数字化人才的支持。
其实从供需两方面来看,归根结底就是缺钱。对于制造企业来说,自动化、数字化与工业软件的好处以及数字化转型的大道理,大家都懂。但是制造业大多数赚的都是血汗钱,大家没有那么多钱投入数字化转型。然而,制造企业数字化转型这一步,越是迈不出去,就会越来越被边缘化,进而越来越没钱,形成了恶性循环。
反过来,对于我们这样的工业互联网供应方来说,核心就是要打造性价比很高、看得见摸得着的应用。因为即使再怎么没钱,如果投入10块钱就能赚回来15块钱,这种看得见摸得着的投入产出,制造企业肯定会干。对于一家制造企业来说,问题很现实:能不能把成本降下去,能不能多卖几台设备,能不能把能耗降低10%。如果能实现,那么要花多少钱?只要算得过来账,这个事情就肯定可以做。
作为新型基础设施的工业互联网,就成了最有效率的解决方案。我们投入了上亿的资金和大量的人才,来打造这样一个技术平台,在以SaaS模式推广的时候,制造企业只需要花很少的钱就可以用上新技术。
比如我们有一个做果蔬烘干机的中小企业客户,如果一开始就要他们花几百万元来做一个智能化平台,他们肯定会犹豫或者直接拒绝。所以最初只让他们花两万元,连上10台烘干机,这种程度的尝试,他们完全可以接受。在疫情期间,因为使用了工业互联网平台,在没办法派人出差的情况下,通过远程在线诊断故障,远程指导当地电工维修,他们维护了好几台烘干机。以前,还要派人出差,响应速度也较慢,现在不仅节约了差旅成本,还通过远程指导本地服务,加快了响应速度。这就是看得见的好处。如今,这家果蔬烘干机企业不仅全面地用上了工业互联网,还开发出了全新的商业模式。以前他们只是把烘干机卖给果农,现在他们研发了车载移动果蔬烘干机,直接把车开到各地果蔬农场,把收购来的新鲜果蔬就地烘干加工为果干,然后再以高附加值向市场上销售。一个靠卖设备的制造型企业,依靠工业互联网形成了一种打通一、二、三产业的新商业模式。
我们可以看到,工业互联网就是一种集中投资建设,低价普惠使用,还能产生各种个性化应用价值的新型基础设施。我们经常比喻:旧时王谢堂前燕,飞入平常百姓家。以前只有大型企业才能每年花几千万元,组建上百人的IT工程师团队,自己做信息化与数字化改造,如今中小企业花很少的钱,也能拥抱工业互联网带来的智能时代。中小企业占据了中国制造业至少半壁以上的江山,让新一代信息技术能够普惠与普及广大中小型制造企业,工业互联网这种载体与模式是非常合适的。
信风智库:对于工业互联网的发展,标准体系的建立意味着什么?在实施过程中,这项工作面临哪些难题需要解决?
贺东东:从工业互联网发展的角度出发,建立标准是最重要的一件事。我们知道工业互联网的一个关键能力,就是广泛的机器连接能力,但是其中的挑战在于,机器种类太多,每一种机器都有自己不同的协议与指令。
我们买手机,不管华为、小米还是苹果,一买来就可以上网使用。为什么?因为手机的入网标准、通信标准是一样的,三大运营商的指令集是一样的。无论是哪家厂商的手机,插上SIM卡就都可以使用。
我一直在呼吁一件事情:我们制造业如果能够把所有机器设备都当成手机一样,当成一个网络设备,然后统一通信标准和网络的指令集标准,这样就能让我们整个工业数字化服务的成本大幅降低,降低到原来的1%都有可能,工业互联网的普及速度也会大幅提升。作为工业互联网平台,我们也就没有必要制造那么多通信盒子,然后花费那么多人力与精力一台设备一台设备地去接入网络了。
其实,制造业的机器已经是一个网络终端了。如果反过来看,工业互联全部实现,所有的机器都联网,不就是一个个网络终端了吗?对于机器设备的生产厂商而言,需要统一的是通信标准和外部指令集,而内部元器件和构造都可以保持不一样,这跟各个手机厂商也有不同的内部元器件与构造是一样的。这样就不会剥夺设备厂商的差异化竞争力。
我们再从工业互联网平台的层面来看,任何一家平台都不可能把全天下的设备都连上来,所以不同平台上的制造企业与设备需要具备跨平台协同的能力,这就需要我们建立跨平台之间的数据交换标准和数据接口标准。这样才能更大范围地去普及工业互联网和智能制造。所以,为广泛连接机器和更大范围应用这两个角度,建立标准是非常有必要的。