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通用电气的“工业互联网”构想
2016-01-21
作者:黄颖
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阳光明媚的早晨,拖拉机制造商李先生一觉睡醒,还没翻身下床,卧室墙面挂壁的智能交互系统便向李先生道了声早安,每台拖拉机实时运行的状态一目了然,李先生担心即将到来的播种季情况,他说了句“播种季”,智能交互系统主动进入农业生态大系统,实时播放近期气象状况、种子公司的播种培育和灌溉情况。他和他的朋友们——种子公司老板、气象站站长、农场主、养猪场场长、猪饲料厂长,在一场工业互联网的洗礼下,发现自己经营多年的公司全部变成了软件公司。这不是科幻电影,而是通用电气技术总监康鹏举相信的未来工业互联网时代的常态。

工业互联网ABC

人类的故事是一个控制的故事。蒸汽时代发明了蒸汽机,人们学会了如何控制能量。电气化时代计算机的出现使人可以精准地控制能量,先后出现了模拟控制、数字控制、分布控制等方式。如今,人类的发展进阶到了信息化时代,实现对信息的驾驭和控制。在信息时代,GE 提出了工业互联网(industrial internet), 一个让所有机器都联网的生态系统。

工业互联网的实现分为四个层次。这个系统的最底端是具备能够进行智能控制的机器设备,再由工业控制网把这些智能机器连起来,最终来自不同系统的信息将连接到云端分享,不同的系统互相连接,成为“系统中的系统”。

首先,构成工业互联网的基础是拥有智慧机器。在工业互联网时代,每个机器都带有软件支持,同一个机器可以具备不同的功能,并且能够实时更新。这是一种高效的生产方式,全面实现了软件自动化实时更新,机器和云端时刻不停地在交流,当云端判断软件需要更新时,系统就会自动推送。

其次,工业控制网的构架是开放式的。开放式意味着兼容,机器间用的是相同的软件架构和通讯协议接口。目前各种机器之间接口各不相同,彼此交流时说着不同语言,彼此难以理解。彼此兼容是构成工业互联生态系统的第二步。

再次,工业互联网需要建立云计算服务器对工业大数据进行处理。到2025 年大约有500 亿个机器和人要联网,要有大数据平台才能管理这些数据。

最后,工业互联网时代,智慧机器能够自动对工业大数据进行分析。智慧机器将像人一样能够思考并及时行动。例如,火车飞驰的实时信息可以通过智慧机器实时清晰地远程传送给运维人员;智慧机器还可以实时监测空中的国际航班的发动机,一旦出现意外立即能够处理,系统如果检测到某部件寿命将尽,机器会在飞机降落前就通知目的地飞机场把备件准备好待命,飞机一降落立刻能够迅速更换。

系统中的系统

工业互联网强调“互联”,将人、数据和机器,甚至能将系统与系统连接起来,形成开放而全球化的生态系统。

工业互联网着眼的是整个产业链和工业系统的生态系统, 除了应用在制造业,更跨越了航空、能源、交通、医疗等多个工业领域。

智能互联的系统是工业互联网为工业生产带来的最大变化。以风场发电机组为例,每台风机之间都是联网的,如果一台风机失去风速,或是风速产生变化,这台风机就可以发送信号请附近的机器协助作业。

除了风机互联,风场之间也可以彼此互联,通过协调优化来维持发电量的稳定。此外,风场和电力系统也是联网的,电网之间也有网络沟通,这就构成了系统中的系统,将风场的小系统连接到了风场和电力系统等更大的系统。在此过程中,每个风机都通过远程终端的云端24 小时监控,有问题可以实时诊断。

工业互联网会给工业界带来生产效率的巨大提升。智能化控制能够大大降低运行成本。以飞机降落为例,飞机按云端给定的绿色轨迹降落能最大限度节省油耗。数据表明,单是飞行轨迹的这项优化就在五年里为一家航空公司节省了9000 万美元。再以火车为例,工业互联网可以对铁路的监控中心优化,帮助调度有效减少铁路堵塞。经测算,火车时速每提高1 英里每小时,每年整个北美铁路系统就能节省约14 亿美元。

商业模式驱动

工业互联网绝非GE 一时的异想天开。过去一个多世纪,GE 的大多数收入都来自出售工业硬件配件和维修服务。如今,这一模式受到了竞争对手的颠覆性的挑战。IBM 和SAP 等非传统工业出身的对手为客户提供更有价值的服务:利用设备产生数据进行计算分析,帮助客户改良设备性能,从而获取利润。GE 率先做出应对,为自己的设备装上数字传感器,建设软件开发能力、数据分析能力等,斥资数十亿美元打造“工业互联网”。

在康鹏举看来,一切变革的背后,是商业模式的变化驱动工业互联网的发展。20 世纪1980年代GE 直接把产品卖给客户,只是简单的钱货交易。到了20 世纪90 年代,GE 开始向客户租赁飞机,为客户提供一揽子清单,由飞机制造商保证终身维修。2004 年开始,买卖双方的合作方式又出现了新趋势:航空公司从制造商手中租用发动机,直到发动机的寿命结束。租赁期内制造商保证每台发动机在运行中的性能稳定。制造商为产品提供终身维护,不再单纯出售产品,而是通过服务获取利润。

这种商业模式的前提是对所有的机器联网,进行实时的监控和维护以及24 小时的实时优化。唯有这样,才能确保机器全天候正常运转。这种全新的商业模式给客户创造的价值越来越大,相应地给整个社会带来的价值也越来越大。所以,商业模式的变化推动了技术的变化和工业互联网的发展。

工业互联网推进

康鹏举对于工业互联网的推进有两点战略建议。第一,工业互联网时代企业在战略布局时更应细化。GE 为工业互联的生态圈规划了远景,但更重要的是细化落实到核心的关键技术,细化到整个战略框架下的技术布局、产品布局、商业模式布局等。

第二,与其他行业的通力合作也是搭建工业互联网的不可或缺的一环。GE 在美国成立了工业互联网联盟,目前约有200 家公司参与。一个伟大远景的实现需要很多公司一起努力解决工业互联网具体实施过程中的技术难题,比如智慧机器的定义、机器互联标准统一、开放的实时工控网、工业大数据平台的搭建,以及网络安全问题等。



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