為什么德國人強調無人工廠，工業(yè)4.0提出以后德國企業(yè)都做了些什么?為什么日本還在強調人機結合的自動化，強調人的不可替代?IIOT是美國推出的嗎?傳感器融合技術為什么會在近期受到廠商們關注。智能化有著怎樣的深刻含義?中國企業(yè)需要在智能化階段做些什么?

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)的作者李杰教授作為智能裝備與智能制造領域的權威專家，近期攜新書《CPS新一代工業(yè)智能》接受了采訪，對于世界制造業(yè)智能化發(fā)展進行了深度分析。

李杰，美國國家科學基金會(NSF)智能維護系統(tǒng)研究中心(IMS)中心主任，美國辛辛那提大學特聘講座教授

　　美日德制造業(yè)核心價值觀深度比較

　　為什么德國會率先提出了4.0?

　　因為德國產(chǎn)業(yè)的核心或者說強項就是設備，所以德國的觀念里一定會強調設備，工業(yè)4.0概念完全圍繞在設備層，信息層僅作為輔助，德國本土的軟件企業(yè)SAP雖然很出名，但其他的軟件公司又能有多少被人們所熟知呢?

　　德國軟件技術的核心是輔助加工設備的生產(chǎn)型軟件。這就衍生出來一個問題，德國人對于軟件的理解和定義——德國人認為軟件是機器的一部分，并沒有把軟件作為獨立的產(chǎn)品來看待。

　　德國長期強調生產(chǎn)自動化，因為這個過程更加依重設備本身。這就好理解為什么德國提出4.0，為什么研究生產(chǎn)系統(tǒng)，機器自動化，傳感器，物聯(lián)網(wǎng)對于德國企業(yè)有多理解，但是核心只有一個——通過信息化技術提升德國設備產(chǎn)品的附加值，推廣德國產(chǎn)品。德國工業(yè)的特點可以歸類為“器將精神”，用德國的優(yōu)秀設備來獲取市場的認可，這也揭示了德國提出工業(yè)4.0的根本目的，設備銷售會隨著市場保有量提高而放緩，需要用圍繞設備的附加值服務，來促進設備的輸出。

　　日本工業(yè)發(fā)展的模式可以被看作“工匠精神”。在日本，很少有人提及智能制造的概念，制造過程圍繞以“人”為核心的日式工廠模式發(fā)展。日式的供應鏈經(jīng)過了嚴格的優(yōu)選，ERP系統(tǒng)在日本并不是很適用，這里舉例來說如豐田全球產(chǎn)業(yè)鏈中只有兩至三個供應商，傳感器的山武，歐姆龍，機器人的安川，川崎，那智，這就讓日本對于軟件的認識局限于管理，日本講求系統(tǒng)整合的團隊精神，強調精益和改善，“改善”就必須以人為載體。

　　“制造的精華在于人的訓練”——是日本對工廠和制造的集中概括。相比較德國對設備的依賴，日本更加注重對工廠整體運作的把控，日語里有個詞叫做DANTOTSU，意思是將工廠管理到極致，所以可以看到全世界范圍內(nèi)，日本工廠隨處可及，日本人執(zhí)著于把全世界當成自己的裝配基地，這也就導致了日本人對于概念不是很關心，更看重的是如何解決生產(chǎn)中遇到的問題。

　　“技將”，美國。最后出場的美國，是一個技術極客。美國企業(yè)一般不會關注具體產(chǎn)品，而是傾注大量時間談技術，和革新的趨勢。工業(yè)互/物聯(lián)網(wǎng)也不是美國的口號，是GE一家的口號。美國對軟件的定義非常廣泛，在他們眼里，軟件可以實現(xiàn)更多事情，可以讓人和機器互動，軟件不再是強調機器的工程軟件也不是編程語言，在美國更強調的是軟件的內(nèi)容，是人與不可見世界的交流方式。

美國更強調技術力量為產(chǎn)業(yè)帶來的提升，美國國家儀器(NI)認為IIOT涉及的工業(yè)領域

美國國家儀器(NI)總結出IIOT中存在的市場需求

　　在美國也很少說到智能化，所有眼下發(fā)生的變革，都屬于數(shù)字化變革的范疇，都是將工業(yè)數(shù)字化。在美國人普遍認為國家的工業(yè)實力必須要靠技術來解決，所以從思維觀念上就是依賴技術的國家。

　　美國獲取市場認可的辦法是推出新技術，強調技術的創(chuàng)新突破，用技術換市場，吸引客戶，這也是為什么消費者總是看到革命性新技術往往誕生在美國的原因。

　　中國目前的優(yōu)勢在于做出了其他國家難以企及的空前全面的產(chǎn)業(yè)鏈，任何一個產(chǎn)業(yè)鏈都可以在中國找到，所以也就創(chuàng)造了其他國家所不能匹敵的購買需求。

　　中國的繁榮是事實，卻沒有美國，德國，日本那樣的制造核心觀念，大規(guī)模的擴張與生產(chǎn)固然能夠承載發(fā)展，但沉靜后整個民族需要挖掘出自己的內(nèi)涵，邁向先進制造強國之路。

　　不可見數(shù)據(jù)的收集與分析

　　物聯(lián)網(wǎng)應用很早就有。李教授回憶道，從92年美國安吉星OnStar最早實現(xiàn)遠程控制，這也是全世界第一個物聯(lián)網(wǎng)的原型。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聚焦的是機器與機器互聯(lián)后交換的信息，這些信息是可以被分析的。工業(yè)大數(shù)據(jù)的來源非常的廣泛,現(xiàn)在的數(shù)據(jù)收集李杰教授認為是可見的數(shù)據(jù)收集，未來更多的是走向的是不可見的數(shù)據(jù)的收集，現(xiàn)在無線設備總還是固定放置，但是未來是非固定放置，移動式，替代式，而且多采用自主系統(tǒng)的工作方式，人工干預也會降低。

可見世界與不可見世界的對比猶如冰山模型

　　不可見世界遠比可見世界大得多，原有傳感器主要應對的是物理的特征，但是未來會更加關注信息。測量不再是目的，設備更多工作是去做辨識，在這里相機沒有辨識，背后的軟件起到了關鍵的作用，辨識往往面對形象和聲音的完全混合，這也就解釋了為什么現(xiàn)在在工業(yè)信息化和ADAS領域出現(xiàn)了傳感融合趨勢。

　　這其實具備一個顯著的智能化特點的技術，第一個就是可見世界和不可見世界的擴展，第二個就是固定式和移動式的擴展，從物理特性到信息特性。這三個就是傳感器未來的轉換模式，使用的頻次會更高，更便宜也更快，但是融合技術的突破會比較慢。

　　中國的傳感器市場大部分都還在購買，這是中國需要投身的地方，未來的IOT的智能化會進入的是更多不可見世界數(shù)據(jù)的集成。

　　而數(shù)據(jù)的分享，和分析，這個是工業(yè)大數(shù)據(jù)中更加強調的，這里面的訣竅在于數(shù)據(jù)的建模，統(tǒng)計方法，人工智能將這些數(shù)據(jù)分類分割分解分析。

發(fā)電機組的數(shù)據(jù)關乎于整個機組的壽命，也是不可見數(shù)據(jù)的收集

　　智能化是自動化的知識化!

　　人工智能的快速發(fā)展，會讓很多未解之謎也被揭開，李教授認為，未來更多的分析是來自于不可見數(shù)據(jù)。

　　李教授在1981年開始在美國研究自動化和機器人。目的是用機器人取代人去做一些人能做但不想做的工作，或者能做但是做不好的工作如焊接，噴漆等，這時機器就來替代人，這兩類工作最先被人取代。這兩塊是自動化的基礎，自動化還有兩個前提，合理化和標準化，自動化的前提需要標準化的形成，指導了傳感器的制造和使用。而智能化的目的是解決人不能做的事情。如用眼睛去辨別產(chǎn)品的優(yōu)劣，人可能容易辨別比較明顯的部分，但如果產(chǎn)品的形狀小幅改動，這時候人的經(jīng)驗變得不可靠。但是機器可以非常精確地輸出數(shù)值，甚至原因都可以分析出來。半導體精元以及踏進5nm大關，這樣細小的單位是人眼不可見的。眼睛不可見的地方只能用機器進行識別，所以需要依靠先進的電子束做檢驗，檢驗到的數(shù)據(jù)可以進行自動化的分析。

NI的風機與水泵智能維護方案，結合InsightCM可以將自動化收集到的數(shù)據(jù)快速分析，得到知識化的分解

　　檢驗可以將加工設備加速數(shù)據(jù)，震動數(shù)據(jù)，電流數(shù)據(jù)，進行整合，形成一個相關的參數(shù)特征。這樣就可以形成數(shù)據(jù)采集的智能化，人的干預基本可以排除。以NI的平臺為例，利用cDAQ和cRIO可以進行數(shù)據(jù)的收集，然后用InsightCM進行分析。

　　智能化是做人做不了的事情，自動化是做人做不好或者不想做的事情。在過去，生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化就是3.0，這些傳感和自動化控制講的都是3.0，而4.0的目的應該是實現(xiàn)自動化的知識化

　　智能化目的提升企業(yè)的核心競爭力

　　李杰教授認為現(xiàn)在中國雖然在推廣智能化，但普遍存在認識上的缺失，把自動化當做智能化，實現(xiàn)機器換人的自動化并不等于實現(xiàn)了智能化，這是兩個概念，這個基本觀念會造成很大的誤差。

　　自動化走向知識化，問題轉變?yōu)樵鯓永弥悄芑挠嬎銠C分析結果，以前是研究自動化讓機器變得更聰明，現(xiàn)在則是機器的提高讓人變得更聰明。工業(yè)4.0其實是一個知識化得革命。

機遇中也存在著挑戰(zhàn)，制造業(yè)面臨著知識化的革命

　　“自動化適用于三個方向，一，勞力密集型產(chǎn)業(yè)替換人工。二，質量不好效益不好的地方，提高效率。第三個對于客制化產(chǎn)品，進行快速復制?！崩罱芙淌趶娬{。

　　智能化雖然也能幫助這三類進行提升，但是更重要的目的是去做更加有競爭力的產(chǎn)品——提升核心競爭力。

　　如果說自動化是廚具的技術，智能化則是廚藝的技術，教會人一流的廚藝。

　　自動化行業(yè)門檻已經(jīng)很低，競爭壓力很大，工業(yè)4.0或者智能制造，其實都不應該成為最終目的，如何為客戶創(chuàng)造新的需求和新的價值才是最終變革的目的。企業(yè)家更若要在智能化階段提升自身競爭力，應當將更多精力投入到自動化數(shù)據(jù)與分析的知識化當中。

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