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日本工业4.0策略

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发表于 2016-5-5 13:25:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
笔者从2014年开始与国内研究工业4.0的同行交流研究成果,确实感觉国内同行对德国和美国在智能制造和工业物联网方面的信息比较多,而对制造业大国之一的日本如何应对工业4.0/工业物联网的冲击了解有限。二、三年之前日本也与中国近年来的状况类似,媒体和产业界兴起了一股智能制造和工业互联网热,IoT(物联网)、AI(人工智能)、BD(大数据)、云服务成为了几大热门话题。德国有关工业4.0的研究机构及企业、如西门子、SAP、博世、弗劳恩霍夫协会等对来自日本的访问团组应接不暇。尽管了解到的结果与想像中的进展还有很大差距,但对德国与美国在下一代制造技术系统的战略推进仍感到压力巨大。实际上,日本产业界也已开始具体实施基于物联网的智能制造系统与基于物联网的服务体系。

工业4.0:日本赶了个晚集
其实,日本智能制造及物联网的设想动作并没有落后于其他欧美发达国家。在生产自动化/智能化方面,日本于70至80年代就开始从数控到柔性制造FMS(Flexible Manufacturing System)的研究/应用工作;80年代到90年代随着计算机的广泛应用,注意力又集中到FA(Factory Automation)/CIM(Computer Integrated Manufacturing)方面;特别是日本1989年提出智能制造系统IMS(Intelligent Manufacturing System)概念,且于1995年启动了IMS国际合作研究项目。当时日本的制造业处于全球竞争优势的鼎盛时期,欧美等主要工业化国家都加入到日本的IMS国际合作项目倡议中。有讽刺意义的是尽管欧美各国都希望IMS的国际合作机制应该继续下去,而倡议者日本反而于2010年4月底正式退出IMS国际合作机制。尽管IMS缺乏利用互联网思想而仅限于工厂内部系统智能化,而德国提出的工业4.0与美国GE提出的工业物联网(IIoT) 可以说是IMS的延伸,是在互联网前提下的智能制造与服务系统。   

而在互联网应用方面,日本于2000年提出“e-Japan”构想(实现高速英特网社会的IT战略),2004年又上升为“U-Japan”( 基于物联网的国家信息化战略、构建任何时间、地点,任何人都可以上网的环境),通过“e-Japan”与“U-Japan”战略的实施,日本已成为网络速度一流的IT国家。但是,“U-Japan”战略并没有得到产业界得配合,网络技术与实体经济的融合也没有深入,“U-Japan”战略半途而废不了了之。笔者认为日本产业界对互联网应用的抵触原因可以归纳为:1)过度担忧通过网络的技术流出等安全问题;2)产业组织思想的阻力,日本擅长磨合型(Integral Architecture)的组织结构而抵触模块化的设计思想(Modular Architecture),同时企业的系列化导致重视纵向一体化而轻视横向一体化的努力;3)缺乏一个强势网络企业的推动。   

产官学一体化应对冲击
但是,随着工业4.0及工业互联网构想在全球的传播,工业4.0/工业物联网(IIoT)对日本产业界带来了很大冲击。为此,日本分析了自身在硬件及切入式软件技术方面的优势及产业特点于2015年1月公布了“新机器人战略”。 2015年5月日本又在“新机器人战略”框架下成立了产官学一体化的“机器人革命倡议协议会”(会员达320多家)推动新机器人战略。新机器人战略重点在于通过熟练掌握大数据、网络技术及人工智能技术使其实现自律化、终端化、网络化,并成为物联网(IoT)的世界领袖。此战略提出的“机器人”仅是一个概念,智能汽车、智能家电、智能住宅等都被认为是“机器人”,重点在于实体世界与虚拟世界的智能接口作用。与“新机器人战略”侧重于智能接口不同,日本与2015年10月设立了“IoT推进组织”(IoT Acceleration Consortium)通过产官学合作来推动日本全国的物联网、大数据、人工智能等的技术开发与商业创新。目前、其会员已达1000家左右。“IoT推进组织”下设技术开发工作组、新商业推进工作组、专题工作组开展日常工作。   


与德国提出的工业4.0概念最接近,而且专注于制造业智能化的应属由大学和民间企业于2015年6月组织成立的“工业价值链倡议”(IVI: Industrial Value Chain Initiative),有近60多家制造业大企业及IT企业参加。主要从技术角度推动智能制造。从参加企业来看,有媒体评价是IT企业及智能化系统提供商积极,智能制造技术的应用企业仍持观望的等待阶段。   


另外,如图1所示,鉴于产业平台的重要性及日本在大数据/物联网、人工智能、云服务、网络安全等领域的技术方面落后与美国的现状,日本政府还开始集中各研究机构的力量组织开发集人工智能、大数据、网络完全于一体的公共服务平台,十年内拟投入约1000亿日元开发技术,以对抗来自GE、IBM、Google等平台大企业的竞争。
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图1 日本政府统一组织力量开发公共平台   

比如美国GE提出的IIoT(工业互联网)的构想与德国提出的工业4.0有异曲同工之处。但是,GE的实践不仅在于制造系统的智能化方向,还推动了制造业的服务化和商业模式的创新。如图2所示,GE不仅开发了Predix这一IIoT的应用平台,还开发了适用于非结构性数据的数据库Data Lake,推出按需服务取酬的资产成果管理模式(APM:Asset Performance Management)。同时,GE还开放此平台提供第三方服务。日本政府/产业界对GE等平台企业的动向给予高度关注,并启动上述网络时代的公共平台的开发。这种集中力量开发企业应用公共服务平台的做法与笔者访问过的德国弗劳恩霍夫协会为中小企业开发工业4.0公共平台的做法非常接近。
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图2 GE的IIoT平台“Predix”概念图   

大企业的物联网应用案例日本的创新基本集中在大企业身上,对网络技术的融合应用也不例外。   

日本软银集团自2010年已开始规划/开发人型机器人业务,并期待将其作为智能手机之后的核心业务。如图2所示 ,目前软银已应用IBM的人工智能平台Watson(沃森)开展情感识别机器人“Pepper”的商业服务。同时,与GE合作利用上述GE的OS平台“Predix”向日本企业提供资产管理智能服务。另外,小松制作所也与GE签署达数据应用协议,分析全球矿山的采掘及物流、发电等大数据分析,提供客户服务。   

汽车行业是日本的支柱产业,同时也是工业4.0/IIoT的最佳实践对象行业。日本各大汽车企业利用原有自动化程度高,生产技术创新活跃的优势,大力推动大数据、物联网、云服务、智能化的开发和应用。如图4所示,目前日本汽车产家都开始探索生产大数据及社会化大数据在开发、设计中的应用。
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图3 软银的【Pepper】业务

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图4 汽车产家与IT企业的战略合作推进在物联网时代的汽车综合设计开发   

除制造业、服务业等行业致力于物联网的应用,推动与网络的融合以外,IT企业也结合自身优势提出众多应对工业4.0/工业物联网(IIoT)的冲击解决方案。如富士通公司除积极参与美国GE/IBM等倡议的工业互联网联盟(IIC: Industrial Internet Consortium)成为IIC标准与工程组总监外,基于自身的工厂实践提出了IIoT应用模式: “工厂可视化”试验平台FOVI。   

该平台已于2015年9月得到IIC的认可成为8个试验平台(TestBed)之一(参考图5)。
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图5 基于富士通工厂实践的IIoT应用模式   

但是,尽管日本政府、学界、企业在努力寻找及实践应对工业4.0/工业物联网(IIoT)冲击的解决方案,由于产业界对开放型网络环境的过度担忧及企业系列化组织形式的阻碍等,面向网络时代的产业转型将困难重重。如何发展值得持续关注。

                    

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