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本文作者: 王金旺 | 2019-09-14 10:30 | 專題:透過概念看實質:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何落地? |
2015年3月22日,在“2015中國IT領袖峰會”上,馬化騰、李彥宏、楊元慶、馬云、雷軍等一眾IT界大佬就“風口”一說進行了激烈爭論,也是在這場峰會上,形成了后來的「風口論」。
無論是隨后的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G,還是AR/VR、智能音箱、智能家居,都是風口上的新興產(chǎn)物,這些也都是互聯(lián)網(wǎng)領域的風起云涌,似乎與傳統(tǒng)制造業(yè)無半點關聯(lián)。
2019年,有所不同的是,這陣風吹到了制造業(yè),在國內制造業(yè)整體效益欠佳的情況下,數(shù)字化轉型升級似乎成為國內制造業(yè)尋求突破口的一個重要方向。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念一時成為2019年最熱的一個“風口”。
當這樣一個風口彌散著“提質增效”、甚至“彎道超車”的味道時,整個市場興奮了起來,數(shù)百家平臺型企業(yè)、數(shù)千家相關生態(tài)企業(yè)開始狂歡,尤其外加國家政策的推動,包括互聯(lián)網(wǎng)、制造業(yè)巨頭紛紛涌入,行業(yè)內也不斷出現(xiàn)初創(chuàng)企業(yè)。
然而,傳統(tǒng)制造業(yè)面對當下這一風口時,雖然心底也有小興奮,但多數(shù)還是保持了一貫的謹慎。
畢竟,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展仍處于早期階段,需要怎樣的投入?能為制造業(yè)企業(yè)帶來什么?鮮有人能夠給出準確答案。
面對這樣的時局,作為平臺型企業(yè)的典型代表之一,脫胎于三一重工的樹根互聯(lián)已經(jīng)布局多年。而作為曾在IBM中國研究院有11年大數(shù)據(jù)方面工作經(jīng)驗的樹根互聯(lián)新任CTO黃勝博士,在近日接受雷鋒網(wǎng)專訪時,就樹根互聯(lián)的技術體系進行了梳理,并對制造業(yè)企業(yè)轉型變革面臨的問題,給出了自己的答案。
管理產(chǎn)品研發(fā)體系、技術架構,接下來的主要工作計劃是梳理一個更高效、更適合平臺生態(tài)運營的研發(fā)體系,以此為我們賦能的客戶持續(xù)輸出技術能力。
這是樹根互聯(lián)新任CTO黃勝博士入職一個月后,首次對外接受雷鋒網(wǎng)采訪時,對自己這一CTO的職能及接下來工作計劃做出的總結。
樹根互聯(lián)由三一重工物聯(lián)網(wǎng)團隊組建,是一家平臺型創(chuàng)業(yè)企業(yè)。作為一家擁有制造業(yè)基因的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺型典型企業(yè),樹根互聯(lián)無論是在企業(yè)架構上,還是在技術架構上都很有代表性。
相較而言,在IBM中國研究院曾從事過SaaS平臺構建工作,擁有7年數(shù)據(jù)管理、2年區(qū)塊鏈工作經(jīng)驗的黃勝博士,多少會給樹根互聯(lián)帶來些許不同。
對于樹根互聯(lián)當下產(chǎn)品體系,黃勝將其梳理為「平臺+2+2」這樣一個發(fā)展戰(zhàn)略。
「2+2」是指樹根互聯(lián)的四個應用產(chǎn)品:能源管理、資產(chǎn)管理、后市場服務、產(chǎn)業(yè)鏈金融。“這些都會以服務的形式提供給用戶,而這就需要搭建一個服務中臺,以更好、更快地去服務我們這些客戶?!?/p>
「平臺」則是指樹根互聯(lián)的核心產(chǎn)品,根云PaaS云平臺,也是樹根互聯(lián)的服務中臺。據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,這一平臺目前已經(jīng)迭代到第三個大版本(根云3.0),采用微服務+容器技術,核心架構主要包括三層:設備接入層、云管理平臺、PaaS平臺。具體這一平臺的詳細介紹參見雷鋒網(wǎng)此前專訪報道《兩輪億級融資后,樹根互聯(lián)要將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶向何處?》。
在制造業(yè)行業(yè)中,一般分為兩大類:離散工業(yè)和流程工業(yè)。
相較而言,流程工業(yè)對生產(chǎn)計劃管理、工藝流程成熟度、自動化水平等方面要求更高。因而,起步階段,國內多數(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的目標領域還是相對較為簡單的流程工業(yè)。
黃勝告訴雷鋒網(wǎng),“樹根互聯(lián)目前專注于離散工業(yè)?!睆哪撤N角度而言,這自然也與其自身基因有一定關系。
總體來講,我們會在離散型制造業(yè)企業(yè)中,從企業(yè)整個產(chǎn)線的產(chǎn)能、能耗表現(xiàn),設備賣出后的后市場服務維度,去對企業(yè)及其設備進行賦能,提高企業(yè)的生產(chǎn)效率,實現(xiàn)降本增效。
具體到樹根互聯(lián)「2+2」中的能源管理,黃勝表示,“在實際產(chǎn)線中,樹根互聯(lián)為每一臺生產(chǎn)設備安裝了一個電表,通過電表可以知道每臺設備的能耗情況,甚至可以反向知道設備的開工情況。這樣就可以監(jiān)控設備的生產(chǎn)效率。例如一些設備在整個生產(chǎn)過程中的某些環(huán)節(jié)沒有在生產(chǎn),也沒有消耗,這時候就可以暫停為其供應相應的輔料,相應的成本也可以因此降下來?!?/p>
這樣的方案同樣在樹根互聯(lián)今年3月結項的廣東蒙泰車間動力系統(tǒng)(空壓機)數(shù)字化改造中有應用。
空壓機是氣動控制系統(tǒng)主要(氣源)動力核心,據(jù)悉,傳統(tǒng)空壓機由于無法根據(jù)車間需求變動準確調節(jié)設備參數(shù),只能依據(jù)工人經(jīng)驗判斷,造成生產(chǎn)車間存在壓縮機群配置不合理、運行負載不匹配等問題,這也使得空壓機成為占據(jù)很多工廠每年50%—60%能耗成本的“吃錢”設備。
廣東蒙泰就是這樣一家以空壓機為輔助設備支撐車間動力控制系統(tǒng)的化工材料生產(chǎn)廠家。然而,24小時不停機的生產(chǎn)方式讓廣東蒙泰生成車間的壓縮機及其制冷系統(tǒng)組成的動力控制系統(tǒng)每年的能耗巨大。據(jù)統(tǒng)計,廣東蒙泰全廠的年能耗總額在1680萬元左右,其中控制車間的年能耗高達800余萬,約占全廠每年能耗的50%,這也成為廣東蒙泰在當下企業(yè)數(shù)字化轉型中首要考慮的問題。
2018年12月,廣東蒙泰與樹根互聯(lián)、廣東盈迅達成合作協(xié)議,開始對廣東蒙泰空壓機進行能耗管理升級。據(jù)樹根互聯(lián)官方表示,從2018年12月11日項目啟動到2019年8月3日項目驗收,在合作過程中,樹根互聯(lián)主要做了三方面工作:
增設PLC集控空壓機組,聯(lián)動控制空壓機、水泵和制冷系統(tǒng);
通過與樹根互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)交互,實時采集設備運行數(shù)據(jù),將控制系統(tǒng)接入樹根互聯(lián)云平臺;
基于云平臺構建空壓站和制冷站的大數(shù)據(jù)分析模型,就地優(yōu)化控制系統(tǒng)。
正是基于這三項改造,使得廣東蒙泰可以結合車間的實際生產(chǎn)需求,匹配輸出壓縮空氣量,及冷凍水的溫度和流量。據(jù)官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,在同一工況下實現(xiàn)單位能耗由過去的0.15kwh降低到0.135kwh,每年節(jié)約至少77萬元能耗成本,而如此直觀的節(jié)能降本投資回收期只需要0.65年。
此外,基于樹根互聯(lián)云平臺,廣東蒙泰可以實現(xiàn)通過PC端和移動端對設備進行實時監(jiān)管,隨時追溯設備歷史狀態(tài),實時處理設備故障報警并遠程控制設備啟停。
這一應用案例中,通過增設自動化、數(shù)字化設備采集數(shù)據(jù),通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析并決策響應,是當下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用初期大量在做的工作,這樣的工作一方面在彌補國內制造業(yè)信息化不足,另一方面通過加入當下較為成熟的物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術,從而實現(xiàn)兩條腿快走。
當然,國內制造業(yè)與國外存在的差異使得數(shù)字化工作難以“小跑”突破,雙線部署所需要的成本代價,以及當下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)暴露出的網(wǎng)絡、安全,以及企業(yè)內部IT、OT整合問題,需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和制造業(yè)企業(yè)雙方消化。
樹根互聯(lián)現(xiàn)在會做數(shù)據(jù)分析、做AI算法,但其實在當前階段,AI算法并不是行業(yè)最需要的。
對于“AI算法熱”,黃勝持有自己的觀點。
“在當下工業(yè)領域中,從提高工業(yè)效率上來講,將數(shù)據(jù)接上來,基于基本采樣數(shù)據(jù)做一些基本的分析,通過基本的統(tǒng)計分析、查詢分析,就已經(jīng)可以把工業(yè)效率提高很多?!秉S勝告訴雷鋒網(wǎng),“其次,當數(shù)據(jù)量積累到足夠大之后,才可能實現(xiàn)深度挖掘和分析,而不是一上來就講大數(shù)據(jù)、做深度挖掘,其實這更是一個學術和媒體講得比較多的概念。”
基本上,查詢性分析已經(jīng)可以帶來很大的價值,這一塊首先要做好。
這是黃勝在采訪中多次向雷鋒網(wǎng)強調的一個觀點。
當然,無論是前瞻性考慮,還是產(chǎn)業(yè)更深緯度布局,用于工業(yè)品缺陷檢測的圖像、視頻的深度學習算法,以及尚處研究階段的、應用更廣泛的預測性維護相關AI算法也都是目前不容忽視的。
“樹根互聯(lián)內部有一個工業(yè)AI組,會根據(jù)用戶實際需求,做相應的AI算法?!秉S勝告訴雷鋒網(wǎng)。
隨著深度學習出現(xiàn),算法方面有了一個很大的變化,但是這樣的算法對數(shù)據(jù)量、算力資源有較強的依賴。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中主要應用的也是深度學習算法,但是由于數(shù)據(jù)量不夠,數(shù)據(jù)質量不高,深度學習算法的實際價值也有限。
此外,樹根互聯(lián)也有在基于工業(yè)設備的維修手冊構建知識圖譜?!巴ㄟ^將大量工業(yè)設備維修手冊數(shù)字化,指導工廠維修工單實際應用?!?/strong>
這樣的工作,在互聯(lián)網(wǎng)領域剛受到大數(shù)據(jù)沖擊時,谷歌也曾做過相同的工作:2011年6月,谷歌與大英圖書館達成合作協(xié)議,將大英圖書館的25萬冊書籍掃描成數(shù)字版放到互聯(lián)網(wǎng)上,意欲以此實現(xiàn)網(wǎng)上圖書館,有點數(shù)字孿生的意思。
從網(wǎng)上圖書館、數(shù)字孿生,再到現(xiàn)在工業(yè)領域的知識圖譜,雖然換了概念,卻做著同樣的事情,即實現(xiàn)物理世界到數(shù)字世界的轉化。而這樣的轉化也將為制造業(yè)帶來互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和快速響應的能力。
不過,這樣的能力目前在工業(yè)領域仍處于構建初期,即使知識圖譜這類隨著深度學習有所應用的概念,在工業(yè)領域還是要從最基本的設備維修手冊數(shù)字化做起。
至于當下制造業(yè)中更深層次的知識圖譜,與當下制造業(yè)中深度學習算法構建同樣面臨著一個關鍵問題:(大)數(shù)據(jù)采集。
要實現(xiàn)深度學習算法的構建及迭代升級,高質量、大數(shù)據(jù)的接入是關鍵。
相對于AI算法,黃勝更多強調的是數(shù)據(jù)采集。
不僅僅黃勝在強調數(shù)據(jù)采集,像是樹根互聯(lián)這樣的平臺型企業(yè),都在強調設備接入量。就樹根互聯(lián)根云平臺而言,據(jù)官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,目前根云平臺已經(jīng)接入各類工業(yè)設備超56萬臺,連接超4500億資產(chǎn)。
當下國內制造業(yè)升級轉型中正面臨著這樣一個難題:工業(yè)環(huán)境中,高質量的數(shù)據(jù)不夠。要知道,深度學習算法是靠大數(shù)據(jù)“喂”出來的,尤其工業(yè)此類對穩(wěn)定性和安全性有強需求的產(chǎn)業(yè),高質量的大數(shù)據(jù)對于深度學習算法尤為重要。
為此,業(yè)內在端側和平臺側雙向需求改變。在端側,諸多企業(yè)開始通過各類高精度傳感器在工業(yè)環(huán)境中搜集高質量工業(yè)數(shù)據(jù);在平臺側,不少企業(yè)開始涉足「小數(shù)據(jù)算法」,希望通過技術手段,通過小數(shù)據(jù)訓練出高精度算法模型。兩類方法在雙向并行,同時也都在深入研究階段。
國內工業(yè)環(huán)境現(xiàn)狀是,制造業(yè)由于數(shù)字化相對落后,此前并沒有積累到大量數(shù)據(jù),更沒有高質量的大數(shù)據(jù)。這才會出現(xiàn)前文樹根互聯(lián)在為廣東蒙泰做企業(yè)數(shù)字化改造中雙線部署的局面。這樣的短板,國內制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)逐漸認識到,并開始彌補。
制造業(yè)和數(shù)字化、智能化技術的關系是微妙的。
第三次工業(yè)革命中在自動化技術應用時,沒有人會想到此前在工業(yè)領域的技術迭代進度會由100年縮短至五十年。如今工業(yè)、制造業(yè)對于智能化技術的需求已經(jīng)上升到用于提高生產(chǎn)效率、提質增效的高度。尤其在國內,垂直整合、水平整合,以及端到端價值鏈的數(shù)字化整合甚至已經(jīng)在工業(yè)領域開始并行,尋求彎道超車。
與此同時,此前工業(yè)領域由于場景相對封閉,很多技術在提出時并沒有太多考慮安全性問題,諸如OPC、MODBUS等工業(yè)協(xié)議并沒有考慮完整性、機密性、地址真實性等問題。諸如此類問題都堆積到了平臺側,成為當下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要考慮的問題。
“大家現(xiàn)在習慣性將各類技術需求堆積到平臺側,首先,在實際應用場景中,對于某些工業(yè)應用,安全可能不是最亟需解決的問題,”黃勝以這些年的行業(yè)工程應用經(jīng)驗總結稱,“其次,對于對安全性有強需求的應用場景,現(xiàn)在的主流做法是對設備控制器或傳輸協(xié)議做一些補充,例如在設備側可以加入證書體系(身份體系),設備端和云端通過證書體系匹配機制進行校驗,通過對稱加密或非對稱加密進行數(shù)據(jù)加密,保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性?!?br/>
這也是樹根互聯(lián)在設備側、云側及數(shù)據(jù)傳輸過程中就安全性做的主要工作。
除此以外,數(shù)據(jù)加密領域還有一項酷炫的加密技術——同態(tài)加密。
所謂同態(tài)加密,即無需先解密出明文文件才可以編輯加密數(shù)據(jù),也無需完工后再加密回去,在不解密數(shù)據(jù)的情況下直接操作加密數(shù)據(jù)的一種技術。這項技術由IBM克雷格?金特里(Craig Gentry)發(fā)明,并在2015年發(fā)布了HElib C++庫第一版,其研究團隊在2018年最新發(fā)布的論文中提到,“發(fā)布在GitHub上最新版的HElib重新實現(xiàn)了同態(tài)線性變換,性能得到極大提升,速度加快了15-75倍。”
即使最新版本的同態(tài)加密算法,目前仍難以在實際產(chǎn)業(yè)應用中發(fā)揮效應,黃勝認為,這一算法當下面臨的主要挑戰(zhàn)是:
同態(tài)加密算法復雜度很高,復雜度仍難以降下來,這將導致計算成本和計算時間消耗巨大,原本一分鐘跑完的算法,可能用同態(tài)加密要跑一個小時。
工業(yè)本身就是一個對安全性有強需求的應用領域,因而,這些酷炫的加密技術是很有市場的,尤其當下大數(shù)據(jù)時代對數(shù)據(jù)安全性帶來的挑戰(zhàn),進一步引起了各行業(yè)對安全性的關注。然后,對于亟需解決提質增效的中國制造業(yè)而言,如何權衡安全性和經(jīng)濟、技術發(fā)展速度,仍是一個挑戰(zhàn)?;蛟S,這時中國制造業(yè)從兩線跑要再加上對安全性的考慮,并行發(fā)展,這也將需要更多實用性的加密技術的出現(xiàn)。
平臺型企業(yè)的硬實力和軟著陸
互聯(lián)網(wǎng)時代,平臺型企業(yè)發(fā)展模式很成功,出現(xiàn)了BAT這樣的巨頭企業(yè),這也使得隨后無論是安防領域、家居領域,還是當下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域,平臺型企業(yè)無疑是最受關注的企業(yè)。
據(jù)統(tǒng)計,目前國內工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺型企業(yè)已經(jīng)超過300家,而且這一數(shù)量還在上升。
作為擁有制造業(yè)基因的典型平臺型企業(yè),樹根互聯(lián)如何理解平臺這個概念和分類?
黃勝認為,當下很多“平臺型企業(yè)”做的并不是真正的“平臺”,目前來看,“平臺型企業(yè)”做的“平臺”可以分為三類:應用、應用平臺、賦能平臺。
現(xiàn)在很多平臺型企業(yè)只是做了一個應用網(wǎng)站,真正的應用平臺需要有大量中臺能力做支撐,這其中包括SaaS中臺和制造中臺,中臺能力不強的話,就會需要對遇到的每一位客戶做定制化。
黃勝認為,阻礙平臺迭代升級、平臺發(fā)展的關鍵是大量數(shù)據(jù)的接入和工業(yè)協(xié)議的接入。平臺需要大量的實時分析工具和歷史分析工具,以此來構建一個真正的賦能平臺。
“樹根互聯(lián)的定位是做平臺、做生態(tài)。”不同于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)做的基礎平臺生態(tài),樹根互聯(lián)更將自己定位于整合應用生態(tài)、設備接入生態(tài)的賦能平臺,這也使得其將自己定位于中心地帶。
平臺型企業(yè)眾多,生態(tài)環(huán)境卻差強人意,這是當下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀。顯然,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還未進入生態(tài)整合階段,無論是各家基于自己的平臺進行生態(tài)構建,還是小規(guī)模的合縱連橫,也都是當下這個發(fā)展階段所要經(jīng)歷的一個過程。
與此同時,平臺企業(yè)更需要考慮的一個問題是,如何加快平臺諸如數(shù)據(jù)接入、工業(yè)協(xié)議接入、算法及知識圖譜的構建這些硬實力,加快生態(tài)構建的進程,讓中國制造業(yè)找到真正的彎道超車點。
然而,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),真能讓中國制造業(yè)彎道超車嗎?
在雷鋒網(wǎng)與諸多知名企業(yè)高管溝通過程中,也發(fā)現(xiàn)了這樣一個問題:
國外企業(yè)都在講信息化、數(shù)字化時代的落后不會成為中國制造業(yè)發(fā)展的阻礙,中國制造業(yè)將會在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代彎道超車;國內企業(yè)則在談,無論是信息化,還是數(shù)字化,中國制造業(yè)首先要做的是“補課”,隨后才是趕赴工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代。
由此也可見,國內很大一部分在做工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關企業(yè),首先在做(或并行在做)的是為制造業(yè)企業(yè)做信息化、數(shù)字化建設。
對此,黃勝也表示,“事實情況是,國內制造業(yè)的數(shù)字化的確相對比較落后,所以需要做數(shù)字化建設工作,只是說數(shù)字化建設過程中可能存在彎道超車的機會。”
這樣的機會主要體現(xiàn)在三個方面:
第一,一些新傳感器技術、標識解析方法的出現(xiàn),使得此前需要消耗大量精力采集的數(shù)據(jù)能夠快速部署、采集;
第二,視頻數(shù)據(jù)分析技術的提升,使得此前在控制器上部署的諸多傳感器現(xiàn)在無需再部,通過視頻分析技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析;
第三,大量行業(yè)相關的數(shù)據(jù)分析能力,可以通過優(yōu)化當下平臺技術架構,積累機理模型,與AI模型一起推進制造業(yè)中的數(shù)字化和智能化進程。
2019年9月4日,工信部公開征求對《工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展指導意見(征求意見稿)》的意見,并提出:到2025年,工業(yè)大數(shù)據(jù)資源體系、融合體系、產(chǎn)業(yè)體系和治理體系基本建成,形成從數(shù)據(jù)集聚共享、數(shù)據(jù)技術產(chǎn)品、數(shù)據(jù)融合應用到數(shù)據(jù)治理的閉環(huán)發(fā)展格局,工業(yè)大數(shù)據(jù)價值潛力大幅激發(fā),成為支持工業(yè)高質量發(fā)展的關鍵要素和創(chuàng)新引擎。
由此也可見國家對于推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的決心。
與此同時,我國制造業(yè)在信息化、數(shù)字化時代的落后,也讓此次面對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時,需要同時解決數(shù)字化的問題。這一方面使得制造業(yè)企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)同時面臨雙線,甚至多線并行的局面;另一方面也加重了制造業(yè)轉型升級的成本壓力。如何權衡,如何推進,這仍是當下需要在工程實踐中尋求答案。
此外,就更受關注的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展進程而言,無論是在AI算法、知識圖譜構建,數(shù)據(jù)加密算法研發(fā),還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、工業(yè)協(xié)議接入的基礎能力的搭建,這些也都在初期進程中,更多產(chǎn)業(yè)推進成果,還有待五年,甚至十年后的產(chǎn)業(yè)答卷。
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