中國工程院院士、互聯網協會理事長鄔賀銓在“2014中國高新技術論壇”上指出,預估早期工業互聯網能夠給這個行業帶來1%的增值的話,對于航天產業就是300億美元,對于電力行業就是600億美元,對于鐵路就是2700億美元,對于醫療行業就是6300億美元。未來20年最有可能改革制造領域的首先是半導體、先進材料、添加制造技術、生物制造等等。本文為鄔院士的發言實錄,談到了關于工業互聯網的三個問題——網絡應用的轉變、生產制造技術的革命以及企業發展戰略的轉型。(略有刪改)
工業4.0與工業互聯網
互聯網實際上在45年前就開始了,一直走到1994年。最近的20多年來,從1994年開始,中國傳統的互聯網,一直到2007年、2008年,這一段時間,互聯網主要是面向生活服務。在2008年以后,隨著云計算、大數據的出現,互聯網現在進入了工業互聯網的時代,也就是說它掀起了新一輪的產業變革。
2013年的統計顯示,中國在消費型的互聯網應用發展很快,在一些領域甚至超過了美國;但是企業的互聯網應用,中國與美國仍然存在較大差距。我們認為,要到2040年中國的企業型互聯網應用才可以趕上美國的企業互聯網。現在都在談論第三次工業革命,有人說第三次工業革命是建立在互聯網基礎之上的新經濟,也有人說第三次工業革命是以制造業的數字化為核心。
上個月李克強總理訪問德國,跟德國簽署了一個中德合作行動綱要,其中一個重要內容就是工業4.0。我們說,工業1.0,是從第一臺機械開始的,人類的手工勞動變成機械勞動;工業2.0是生產線的批量生產;工業3.0是工業自動化;工業4.0可以說是6個M加6個C。
4.0是工廠與工廠之間企業橫向的集成,以及從最終的材料到用戶端到端的集成。在中國談工業4.0的時候,美國談的是工業互聯網。今年4月份成立了工業互聯網聯盟,工業互聯網和工業4.0相比,更加注重軟件、網絡和大數據,希望促進物理事業和數字事業的融合,實際上最終是希望做到通信、控制和計算的集合,營造一個CPS的環境(Cyber-PhysicalSystems,信息物理系統,是一個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統,通過3C——Computing、Communication、Control——技術的有機融合與深度協作,實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。)。
我們預估早期工業互聯網能夠給這個行業帶來1%的增值的話,對于航天產業就是300億美元,對于電力行業就是600億美元,對于鐵路就是2700億美元,對于醫療行業就是6300億美元。
大數據與生產制造技術的革命
說到生產制造技術的革命,其實在新型材料、制造之間是耦合的,他們相互之間是有關聯的,是一體的。美國人談先進制造,基本上是說有先進的工業、有先進的科學技術還有整個智能化的制造。支撐這個環境的,未來20年最有可能改革制造領域的首先是半導體、先進材料、添加制造技術、生物制造等等,未來工廠要從數字化制造到數字化工程。未來整個工廠的數字化,甚至會延伸到產業鏈的外部,包括供應鏈。
現在很多先進的制造工廠是使用數控機床,在計算機程序控制下進行加工,但這并不是最好的方案。隨著時間、溫度以及材料的變化,如果程序都是一樣的話,這不是最好的。未來的加工是從數字化到智能化,通過物聯網傳感器時時了解加工的狀況,通過反饋來調整機器的加工程序。現在一個很時髦的就是3D打印,比如說要加工7000個輪轂,原來我們是要不停的在工廠重復地制造,但現在是根據計算機已經配制好的程序,對被加工的東西我們按照程序一層一層做上去,看上去跟做蛋糕差不多,實際上要比做蛋糕難度大。通過一些大數據的分析來掌握材料的特性,控制加工的速度、溫度,所以3D打印是制造技術的一個方向,但是它并不能取代現在所有的制造技術,比較適合于個性化的生產,以及做一些不方便開模具的一些產品,但的確代表了制造業技術發展的一個好的方向。
再說說特斯拉,ModelS的電池能做到85千瓦時,最高時速可以到200公里,他是汽車做得好嗎?他也用碳纖維,在汽車技術上沒有顯出它跟其他汽車公司相比有什么長處;他是電池做的好嗎?也不是,它的電池是向日本松下公司購買的。汽車需要用大量的電池,他一般要有7000多個。那么,它的水平體現在哪里?一般來講電池很難做到每個電池組的電壓是完全一樣的,當電壓不一樣的時候,把電池連在一起,電池就發熱。他的高明之處在于它使用了大量的傳感器和軟件,以及一些大數據的分析,可以實時地測試每個電池組的電壓,可以自動地調節電流。所以說,特斯拉與其說是一個電動汽車,不如說是一個新興技術的汽車,他是一個大型的移動智能終端。
我們現在要做發動機,發動機的葉片需要高速運轉,溫度很高,往往很難做。美國人是怎么做的呢?根據大數據從材料性能、環境參數、使用壽命的關系等等,根據最終的使用要求,反過來設計選擇需要的材料。過去的材料設計是一種實驗,試試這個不可以再換一個,現在要采用基因組工程來設計這個材料。
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