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工業互聯網和工業4.0有什麽關系?

2020-12-01科學

其他兩位答主都沒有說明白說透

工業互聯網和工業4.0分別來自美國和德國,其中的相同點和不同點需要橫向縱向比較來分清兩者關系

01丨背景與機遇

21世紀以來,資訊通訊技術革新與發展速度從未放緩,生物、新能源、新材料、資訊等技術愈來愈有融合交叉的趨勢,這一趨勢不僅在中國,放眼世界頂級的制造業和創新強國,以美國德國為首都分別提出了各自對於科技革命和產業變革的理念,即「工業互聯網」和「工業4.0」戰略。

歷史經驗一再向我們證明, 只有對生產和生產關系進行全面變革才可稱之為工業革命 ,每次工業革命必然伴隨著科技的重大突破。本次科技革命與產業變革中, 資訊通訊技術加速創新並主動向其他產業融合滲透的態勢明顯 。大量相關產業的學者表示,資訊通訊技術的創新與廣泛的套用促使合作、溝通和資訊處理成本將大幅下降,其靈活性與多變性致使在企業發展過程中能夠伴隨企業,互補缺點短板,從而提升企業的執行效率以及生產效率。

信心技術與工業加速融合的起源應回溯到2008年全球金融危機後,工業空前蕭條,為提振經濟並搶先占領新產業革命帶來的新發展機遇,歐美日等已開發國家政府均推出以制造業為主的刺激經濟政策。

隨著資訊通訊技術創新進一步加快,並與其他技術與產業加速融合,直接或間接地促進生產效率的大幅提升,全球經濟執行的生產投入要素結構可能因此進一步發生重大調整,制造和制造業的經濟功能有可能被重新定義,全球產業競爭格局也可能被重構。

02丨工業 4.0 與工業互聯網相似點

本輪工業革命大致可以歸納為三大特點,即:智慧化、網路化與服務化。

01需求改變是兩者共同的根本誘因

從經濟學角度上看, 需求以及需求的演進一直都是供給側技術、結構、模式變遷的不竭內生動力 ,市場需求的升級自然而然地導致了產業發展技術、模式等方面也產生了升級的需求。故美德兩國所提出的兩種概念本質上都是在基於新時代消費需求或產業發展需求的變遷,來展開的市場競爭新路徑的探索。

工業4.0 是源於德國國內的企業和相關的研究機構都對德國制造業轉型進度持消極態度,從市場需求向個人化、多樣化、便捷化方向轉型的背景下,中國和美國透過利用互聯網技術加速產業轉型、模式創新已取得巨大進步,而德國作為傳統制造業強國正在與互聯網加速創新和套用帶來的變革機遇失之交臂,為保持國際競爭力,德國推出領先全球的「工業4.0」理念,這一理念的內涵可以歸納為, 針對針對個人化消費需求而自然產生的新一代智慧制造生產方式 ,而這一沿著需求升級方向產生的新生產方式自然就代表了未來工業發展的方向。

而美國作為經濟復蘇先行國家,由通用汽車公司主導提出的「 工業互聯網 」概念 是數據、硬體、軟體與智慧的流動和互動,本質上就是透過先進的傳感網路、大數據分析、軟體來建立具備自我改善功能的智慧工業網路

從另一個角度來說,通用公司從 生產效率 的角度提出的工業互聯網與模式,正是以當今全球制造企業普遍存在的 高投入 高消耗 高排放 等痛點為切入點,提出,在未來15年中只要工業互聯網推動實作 1%的成本節約,航空、電力、醫療、鐵路、油氣等領域就能分別實作 300、660、630、270和 900億美元的價值, 龐大的潛在市場需求才是通用公司推動會聯網的根本內生動力

02相同的資訊物理系統模式內核

隨著生產技術水平的不斷提高,各類產業所需要的軟體資訊系統基礎也不斷走向復混成。產業發展的軟體基礎從1970年代的嵌入式系統演進到1990年代的物聯網。目前工業4.0與工業互聯網則都是提出了一種更為復雜的系統作為軟基礎---即 資訊物理系統

03發展方向都基於融合發展與產業升級

產業發展的本質是一個持續演進與升級的過程。 工業互聯網和工業4.0以及中國兩化戰略的提出以及演變升級方向都已經形成了21世紀全球產業發展的網路化、智慧化、服務化的趨勢,工業和互聯網的加速融合並推動現有的生產制造體系加速轉型市搶抓這一發展機遇的主要途徑。

本輪以資訊通訊技術深度套用為突出特征的科技革命和產業變革,在德國被稱為第四次工業革命即工業4.0,而在美國澤被稱為第三次工業革命。稱呼不同,但都預見了 資訊通訊技術的深度套用會從根本上變革甚至顛覆能源利用、工業生產、企業管理等領域 ,工業 4.0和工業互聯網只是對這同一趨勢的不同稱謂而已。

04都最終會走向智慧制造模式

資訊通訊技術與制造業的融合催生了智慧制造模式 ,產業部門已經意識到了制造轉型過程中智慧制造的潛力,但這種模式會為企業帶來多少效率方面的提升還未有一個確切的答案。

德國工業4.0直接提出,重點發展智慧生產與智慧工廠,力圖將德國打造成為全球市場中智慧制造技術的主要供應商。GE提出的工業互聯網則將智慧機器、高級分析和員工作為三個核心要素,並突出套用大資料探勘和分析技術實作裝置控制、工藝最佳化、分析決策等的智慧化。 智慧制造 是二者最終實作的共同目標,都旨在打造一個 萬物互聯 資訊深度挖掘 的智慧世界,透過 技術驅動 提升制造業生產效率和智慧化水平,實作制造業的 資訊化升級

05企業仍舊是這次推廣套用的主體

在世界範圍來看,由於本次兩大概念的提出都是基於 改變生產和生產關系 的,所以推動過程具有「 民間性 」,即先導企業和領頭科研院所起著核心作用。這一特征從美德兩國政府的角度來看就更加明顯了。

德國政府部門在 2013年將工業 4.0納入 【高技術戰略2020】, 並計劃投入 2億歐元資金支持相關領域的研發與創新,但是德國政府部門的主要作用依然是「 營造環境 」,換句話說,政府在整個推進體系中主要發揮 協調 作用。

而美國方面,工業互聯網概念最先由 GE公司提出,到 2014年成立工業互聯網聯盟為止,並未見到美國政府相關部門公開宣稱要實施工業互聯網戰略。雖然美國商務部長曾表示,「 工業互聯網有望全面重塑人類與技術的互動方式,政府期待與工業互聯網聯盟類似的公私合作團體共同推動創造新的就業機會」。但是,實際上美國政府大力支持的是先進制造業夥伴計劃 (AMP),且主要途徑與德國相似,透過全球負有盛名的研究院所聯合各高校、企業共同推進。由此可見,即使未來美國政府介入工業互聯網的推動,也會更多地從「 公共領域」 角度入手,而不會在其中起主導作用。

03丨工業 4.0 與工業互聯網相異點

上文中介紹了工業 4.0和工業互聯網的相似之處,這兩種新模式具有很多共同點,但在實際經濟執行中兩種模式卻會產生很大的不同。受德國和美國經濟發展階段、產業比較優勢、國際貿易特征等因素影響,工業 4.0和工業互聯網在提出背景、模式內涵、實施重點、實作路徑與效果等方面仍然存在著明顯差異。

01工業互聯網的概念和內涵比工業 4.0更大

在歐盟的統計定義中,工業與制造業是等同的概念,而且從實際探討重點看,德國提出的工業 4.0概念應 主要指稱制造業

在德國實施工業 4.0戰略的建議方案中,智慧生產和智慧工廠是兩大主題,其主要戰略意圖也在於透過工業 4.0計畫應對來自中國和美國的制造業競爭壓力,將德國打造成為 智慧制造技術的主要供應商

而在 GE的伊梅爾特看來, 工業互聯網是互聯網套用的延伸 ,從將人、商業、資訊連線起來拓展至將人、數據和機器連線起來,而這種連線並不局限於工業或制造業領域。同樣,這種延伸所催生的新模式也不僅僅局限於生產制造環節,還將引致 研發 服務 等環節新模式新業態的產生,甚至推動整個產業生態體系的變革。與此相應,雖然 GE將 IndustrialInternet譯作工業互聯網,但從其業務拓展來看,實際是在 推動消費互聯網向產業互聯網演進 ,例如 GE推出的40款工業互聯網產品中,石油天然氣平台監測管理、醫院管理系統等產品已經超出了工業領域,而進一步向服務領域拓展。

02實作路徑側重不同

在世界各主要發達經濟體中,美國是創新實力最強的國家之一,尤其是 在此輪科技革命與產業變革中,美國在資訊通訊、新能源、新材料等領域擁有全球領先的創新實力和比較優勢 。與此不同, 德國是傳統制造強國,尤其是裝備制造業在全球有利競爭突出, 不僅擁有如類似西門子的大型跨國企業,而且還有一批專精特新的全球隱形冠軍,但在互聯網技術的創新與套用方面則難以與美國抗衡。同時,在資訊經濟發展方面,德國也明顯落後於美國,2014年全球市值前20位的互聯網企業均來自美國和亞洲,無一來自德國。

正是出於這樣的發展差異,德國提出的工業4.0戰略,在理念上強調了工業的本體地位, 在推進中則主要側重將先進的資訊通訊技術加快融入傳統制造領域,以實作向智慧制造、智慧服務方向的轉型,可以稱之為「 制造業 +互聯網」 的路徑 。與此相比, 美國 GE提出的工業互聯網則突出了新時期工業發展的時代特征,更加註重軟體、網路和大數據技術,試圖實作在不同裝置、人之間通訊、控制和計算的整合,充分利用美國在互聯網技術領域的領先優勢加快向傳統產業滲透與改造,可以稱之為「 互聯網 +制造業」 的路徑。 由此可見,德國工業 4.0實作路徑更突出提升「 硬」 制造的軟能力,而軟體和互聯網經濟發達的美國更側重於強化「 軟」 實力的滲透帶動作用,希望用互聯網啟用傳統工業,保持制造業的長期競爭力。

03強調重點有所差異

工業 4.0更加強調生產制造的過程「 智慧化 」,尤其是整個生產過程 從自動化向智慧化 的演進,其提出的智慧工廠重點研究 生產流程化管理 ,目的是以使用者的個人化需求為中心,實作 柔性制造 個人化生產 模式,最終完成生產的智慧化轉型。

例如,西門子分別在德國、美國和中國建成了示範性數位工廠,這些示範工廠以高水平的數位化、自動化與智慧化著稱,被視為邁向工業 4.0的基礎。

與此不同,美國的工業互聯網更加強調生產制造的「 生產率 」 提升目標,更加關註基於聯網裝置的數據采集、分析和價值轉化,即透過傳感裝置收集數據,並利用大數據技術提供降低成本、改進效率的決策建議,透過對生產制造各環節的精細化管控,提升生產制造效率。

例如,美國 GE從 2012年開始投建一個用於生產先進鈉鎳電池的工業互聯網試驗工廠,在整個 16000多平方米的廠區內安裝了10000多個連線內部高速乙太網路的各種傳感器,該工廠是以數據收集、分析、處理,進而改善流程、提高效率著稱。 簡而言之,德國工業 4.0強調生產制造過程本身的智慧改造,而美國的工業互聯網則更強調生產制造的效率目標

04推進效果已呈現差異化趨勢

工業 4.0和工業互聯網是德國和美國企業在應對新工業革命激烈競爭中的不同戰略實踐,二者存在很多相似之處,也正因如此二者必然存在直接競爭關系。從實踐效果看,工業 4.0和工業互聯網的推進確實也呈現出較大差異。

盡管中國官產學研媒等各界都熟知德國工業 4.0戰略,而且中國與德國也正在開展工業 4.0計畫的官方合作, 但實際上德國主要是看中中國龐大的消費市場,而其在工業 4.0的推進上相對封閉,國外企業難以深度參與其中 。與此不同, 純粹由企業推動的美國工業互聯網,在 2014年成立開放性的工業互聯網聯盟之後獲得了快速發展 ,全球各領域領導企業正在該聯盟中逐漸形成聚集態勢。未來,如果工業互聯網聯盟進一步集結全球各產業領導企業,真正建立起企業間互認的各類統一標準,那麽工業 4.0將徹底被打敗。由此可見,雖然工業 4.0戰略有政府舉旗推動,在全球範圍內形成了很好的輿論氛圍,但在實際推動中效果卻不及完全由企業自主推動的工業互聯網。

04丨帶給中國的啟示與應對策略

當前的中國正在邁向以資訊通訊技術科技的深度套用為主要特征的科技革命新階段,哪座城市能夠研發出足夠強的「技術引擎」,哪座城市便能領跑未來產業。

工業4.0和工業互聯網都是在國家迫切需要科技革命,以謀求發展新機遇這一背景下的新模式、新理念,但無論這兩種模式更偏向於哪一過程,產業的未來最終都將會指向更加網路化、智慧化、服務化和數位化的產業趨勢。

中國為適應國情和上述科技變革行程,據中國特色推出了資訊化工業化即兩化融合戰略,根據工業4.0和工業互聯網的異同比較,可以為我們提供幾點啟示:

(1) 未來產業發展模式的特征、內涵、基礎等基本一致,新模式的建立和發展需要找準重點領域進行集中突破,具有自主智慧財產權的核心技術是新模式生命力的基礎。

(2) 工業 4.0與工業互聯網產業的差異深刻反映了德美兩國在工業和互聯網方面的發展基礎與比較優勢,只有緊緊抓住國家產業發展基礎與比較優勢特征,才能夠制定出符合中國國情的產業發展模式,走出中國特色的發展道路。

(3) 工業 4.0與工業互聯網爭先恐後地推進標準制定,充分表明標準和規則的競爭是未來工業智慧化發展的戰略制高點。

(4) 工業 4.0與工業互聯網都以企業等市場主體為推動主力, 這再次告訴我們只有依靠市場力量才能使新模式獲得生命力,而工業互聯網當前取得的先行優勢則表明「 開放」 是大幅提升新模式擴張能力的催化劑。

(5) 不管產業發展采取何種新模式,需求是不能脫離的「 根本」 動力,始終圍繞消費需求的演化升級積極主動調整生產經營活動才能夠獲得持久的競爭力,同時這也意味著經濟中存量產業生產經營模式的改造升級是新模式的重中之重。

——文章數據來源:楊帥,【當代財經】