工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)中國(guó)制造業(yè)的賦能路徑研究

張振

（海爾卡奧斯物聯(lián)生態(tài)科技有限公司，山東 青島 266011）

0 引言

我國(guó)制造業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的提出對(duì)制造業(yè)發(fā)展提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。越來(lái)越多制造企業(yè)引進(jìn)數(shù)字平臺(tái)、數(shù)字技術(shù)，依托大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)制造模式轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)賦能。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)制造業(yè)的價(jià)值重構(gòu)、智能轉(zhuǎn)型，在產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)，都進(jìn)行了要素重組。其中，大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能控制技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用，其對(duì)制造業(yè)的賦能主要體現(xiàn)在增加了制造行業(yè)的生產(chǎn)潛力，激發(fā)了企業(yè)的生產(chǎn)動(dòng)力，為社會(huì)供給側(cè)改革奠定了基礎(chǔ)，有效解決了我國(guó)社會(huì)供給與需求之間的矛盾。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的賦能路徑

1.1 賦能機(jī)理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)字技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)融合，借助數(shù)據(jù)的重構(gòu)功能，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)全要素升級(jí)，從產(chǎn)業(yè)鏈、資源鏈、價(jià)值鏈上進(jìn)行配置優(yōu)化，破除傳統(tǒng)制造業(yè)壁壘。互聯(lián)網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的賦能機(jī)理體現(xiàn)在三個(gè)維度，分別是價(jià)值、業(yè)務(wù)、技術(shù)支撐。

從價(jià)值角度上看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)字技術(shù)作為生產(chǎn)要素驅(qū)動(dòng)力，引進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備、構(gòu)建數(shù)據(jù)交流平臺(tái)，將新產(chǎn)品、新技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)、銷(xiāo)售中，實(shí)現(xiàn)多鏈條協(xié)作發(fā)展。從技術(shù)上看，制造企業(yè)引進(jìn)數(shù)字化設(shè)備、設(shè)計(jì)APP，將5G技術(shù)融入制造業(yè)升級(jí)中，構(gòu)建服務(wù)模型、數(shù)字模型，為企業(yè)生產(chǎn)、制造提供了決策依據(jù)。從業(yè)務(wù)上看，將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)、推廣、銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)，打破了原有的制造與銷(xiāo)售邊界，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)整合[1]。

1.2 賦能路徑

智能化、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能制造業(yè)的主要方向。賦能是一個(gè)過(guò)程，需要經(jīng)歷多個(gè)階段，最后完成智能化制造。比較傳統(tǒng)的方式是將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程、管理過(guò)程中，將數(shù)據(jù)作為發(fā)展依托，實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)管理升級(jí)。下一個(gè)階段則借助網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域資源整合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，將原有的資源融合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)范圍全覆蓋。最終階段是動(dòng)態(tài)化、協(xié)同化發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)內(nèi)部集成，做到全業(yè)務(wù)智能化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)技術(shù)、智能生產(chǎn)、業(yè)務(wù)融合，引入機(jī)器設(shè)備對(duì)生產(chǎn)、制造、銷(xiāo)售系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度指揮[2]。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能對(duì)制造業(yè)的影響

2.1 產(chǎn)業(yè)鏈平臺(tái)化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的共享機(jī)制使得產(chǎn)業(yè)鏈之間連接更加緊密，企業(yè)在供應(yīng)商以及客戶(hù)的選擇上更加靈活、自由。基于平臺(tái)的生產(chǎn)交易構(gòu)建了多對(duì)多的產(chǎn)業(yè)關(guān)系，平臺(tái)成為企業(yè)溝通的主要渠道，對(duì)企業(yè)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、分析，依照互聯(lián)網(wǎng)規(guī)則進(jìn)行企業(yè)匹配。

從企業(yè)功能上分析，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使得企業(yè)功能呈現(xiàn)出模塊化的發(fā)展趨勢(shì)，企業(yè)可以圍繞核心業(yè)務(wù)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，在產(chǎn)業(yè)鏈上與其他企業(yè)進(jìn)行積極交互，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)生產(chǎn)服務(wù)的多個(gè)企業(yè)之間協(xié)調(diào)合作。

考慮到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能對(duì)制造業(yè)造成的影響，企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的平臺(tái)化，實(shí)現(xiàn)了小范圍的企業(yè)匯聚，在生產(chǎn)供需上更加靈活。企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力在此模式下不斷提升，分散、靈活的供應(yīng)鏈為企業(yè)生產(chǎn)制造提供了更多的可能性。企業(yè)可以基于平臺(tái)中的企業(yè)選擇與其他企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)合作，規(guī)避傳統(tǒng)生產(chǎn)交易過(guò)程中單向聯(lián)系的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 生產(chǎn)數(shù)字化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)態(tài)勢(shì)下，企業(yè)積極引入互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的數(shù)字化，相比較傳統(tǒng)的制造業(yè)而言，其在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中由人工進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，受人力因素影響，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)整理以及歸納。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施作為數(shù)據(jù)記錄以及過(guò)程觀測(cè)的基礎(chǔ)，在生產(chǎn)制造線上設(shè)置相應(yīng)的感應(yīng)器、攝像頭，輔助應(yīng)用數(shù)據(jù)通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的數(shù)字化。

傳統(tǒng)的制造業(yè)以人工方式進(jìn)行，操作人員需要具備相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的賦能，能夠?qū)⑸a(chǎn)經(jīng)驗(yàn)“具象”化。企業(yè)制造生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用數(shù)字化設(shè)備對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分析，將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)知識(shí)，減少了人力成本投入，簡(jiǎn)化了原本的師徒技術(shù)傳授過(guò)程，提高了生產(chǎn)效率。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的賦能體現(xiàn)在產(chǎn)品創(chuàng)新上。企業(yè)在數(shù)字化生產(chǎn)流程以及具象化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)計(jì)算出最優(yōu)解，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得制造企業(yè)可以依據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行生產(chǎn)創(chuàng)新以及生產(chǎn)流程規(guī)范，改良現(xiàn)有的生產(chǎn)活動(dòng)。

3 中國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展策略

3.1 個(gè)性化定制

個(gè)性化定制尊重消費(fèi)者的個(gè)性化需求，將產(chǎn)品生產(chǎn)與用戶(hù)需求有機(jī)連接，整合原有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在此，制造行業(yè)將互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為需求反饋系統(tǒng)，采用模塊化、智能化的制造模式，用戶(hù)可以通過(guò)平臺(tái)反饋?zhàn)约旱男枨螅煽头哟私庥脩?hù)的實(shí)際需求。個(gè)性化定制服務(wù)的提出將顧客和用戶(hù)作為主體，將互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為載體，了解用戶(hù)的多樣化需求，促進(jìn)生產(chǎn)與銷(xiāo)售。除與客戶(hù)的縱向交互之外，云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的柔性化特征也可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)交互，實(shí)現(xiàn)制造資源整合，基于平臺(tái)的企業(yè)與用戶(hù)之間的交流，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)的算法實(shí)現(xiàn)搜集、整合、分析網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)需求信息，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)排單，將需求指令下發(fā)到生產(chǎn)線上，滿足用戶(hù)的個(gè)性化制造需求[3]。

目前，個(gè)性化定制在我國(guó)很多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，服裝定制、家電定制、建筑裝修等領(lǐng)域均已經(jīng)開(kāi)設(shè)個(gè)性化定制模塊，真正地實(shí)現(xiàn)了按需設(shè)計(jì)、按需制造。例如，歐派家居打造了一種智能櫥柜，按照用戶(hù)裝修風(fēng)格、屋頂高度、廚房空間位置等進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。歐派家居構(gòu)建大數(shù)據(jù)需求平臺(tái)，將用戶(hù)需求反饋至互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、制作，將成品運(yùn)輸至各地區(qū)的實(shí)體店內(nèi)。歐派家居整合線上和線下資源，通過(guò)與用戶(hù)持續(xù)的交流，轉(zhuǎn)變消費(fèi)者的屬性，按照消費(fèi)者對(duì)櫥柜的尺寸、參數(shù)、顏色、材料等需求進(jìn)行制造，將消費(fèi)者作為中心。目前，歐派家居打造的個(gè)性化定制鏈條已經(jīng)覆蓋我國(guó)28個(gè)省份的254個(gè)城市。在互聯(lián)網(wǎng)的賦能下，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，可以為消費(fèi)者提供個(gè)性化服務(wù)。大部分傳統(tǒng)制造業(yè)逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展，依托數(shù)據(jù)平臺(tái)的展示功能為消費(fèi)者提供個(gè)性化服務(wù)。尚品宅配依托互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行展示，將用戶(hù)反饋的需求進(jìn)行整合分析，根據(jù)用戶(hù)提出的實(shí)際需求，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)域更改和再設(shè)計(jì)，創(chuàng)造符合大眾需求的產(chǎn)品。

3.2 協(xié)同制造模式

協(xié)同制造模式是一種新型的制造系統(tǒng)，將云計(jì)算技術(shù)、信息技術(shù)融合到產(chǎn)品的生產(chǎn)制造之中。圍繞制造企業(yè)的產(chǎn)品內(nèi)容，對(duì)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的全方位互聯(lián)，提高產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的價(jià)值鏈條。互聯(lián)網(wǎng)賦能下的制造業(yè)協(xié)調(diào)制造與傳統(tǒng)的協(xié)同模式不同，傳統(tǒng)協(xié)同模式在生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)，空間范圍較小，互聯(lián)網(wǎng)賦能制造業(yè)突破了空間與時(shí)間的限制，將資源、客戶(hù)、生產(chǎn)等集成在共享平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)調(diào)，跨越了供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)了真正的協(xié)同生產(chǎn)[4]。

協(xié)同制造模式基于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)，降低了成本消耗，實(shí)現(xiàn)了資源優(yōu)化配置以及制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變。目前，我國(guó)已有很多大型制造企業(yè)構(gòu)建協(xié)同制造系統(tǒng)，聚焦共享生產(chǎn)要素，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，將產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、銷(xiāo)售等進(jìn)行全方位互聯(lián)。例如，航天集團(tuán)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的云制造系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了協(xié)同制造，該系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，將制造所需的材料進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)過(guò)程的全流程服務(wù)，將制造能力與協(xié)同能力進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全流程服務(wù)，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 協(xié)調(diào)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1展示了航天企業(yè)所打造的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造系統(tǒng)，將材料采購(gòu)、產(chǎn)品制造、項(xiàng)目打造等內(nèi)容進(jìn)行協(xié)同關(guān)聯(lián)，打造以制造為核心的產(chǎn)業(yè)集群，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程優(yōu)化，資源配置升級(jí)。協(xié)同制造模式是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的賦能，并不是所有制造行業(yè)均具有適用性，其在航天、機(jī)械等產(chǎn)品制造中的應(yīng)用效益較高。我國(guó)C919型號(hào)飛機(jī)的制造就是使用網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造系統(tǒng)，將國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)商、工程師、供應(yīng)商、制造商等納入在系統(tǒng)平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)跨空間、跨領(lǐng)域的協(xié)同制造，最終完成飛機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及制造。

3.3 智能化生產(chǎn)

智能化生產(chǎn)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過(guò)編制程序代碼的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)床的智能化控制。傳統(tǒng)制造業(yè)應(yīng)用人工控制、人工制造的方式生產(chǎn)產(chǎn)品零件，組裝產(chǎn)品。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能將原本人工化的制造流程數(shù)字化，搭建產(chǎn)品模擬平臺(tái)、模型構(gòu)建平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程、生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)字化構(gòu)建。系統(tǒng)運(yùn)行具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、自動(dòng)制造、優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能，并可以對(duì)整個(gè)制造過(guò)程、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輔助應(yīng)用傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)制造隱患的分析，達(dá)到智能化制造生產(chǎn)的目標(biāo)[5]。

智能化生產(chǎn)模式下，代碼程序是控制制造流程的核心，通過(guò)軟件控制功能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、優(yōu)化。智能化生產(chǎn)將控制鏈條融合在各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的優(yōu)化，減少了人員在制造環(huán)節(jié)中的操作，實(shí)現(xiàn)了制造資源的科學(xué)配置。例如，富士康集團(tuán)設(shè)計(jì)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造系統(tǒng)，該平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、傳感器技術(shù)等，輔助配置交換機(jī)、傳感器、單片機(jī)等硬件設(shè)施，建立以制造為核心的智慧平臺(tái)，形成了產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析、處理，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行智能化制造。智能制造系統(tǒng)的功能如表1所示。

表1 智能制造系統(tǒng)的功能

3.4 服務(wù)延伸化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦予了制造業(yè)服務(wù)功能，使制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)界限更加模糊，實(shí)現(xiàn)向服務(wù)化的延伸。在產(chǎn)品上添加智慧模塊，將產(chǎn)品連接到互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)上，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)營(yíng)、管理，賦予其自動(dòng)化功能，賦予了產(chǎn)品更多數(shù)字價(jià)值，提供更多的智能服務(wù)。傳統(tǒng)制造業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)期間探索如何賦予產(chǎn)品智能功能，產(chǎn)品除具備傳統(tǒng)的使用功能之外，還需具備自動(dòng)作業(yè)、自動(dòng)操作功能[6]。

比較常見(jiàn)的智能家居系統(tǒng)、智能冰箱、智能窗簾、自動(dòng)洗碗機(jī)等產(chǎn)品具備自動(dòng)升級(jí)、自動(dòng)作業(yè)等功能。制造業(yè)在生產(chǎn)智能產(chǎn)品的過(guò)程中將生產(chǎn)制造所需的元素整合，搭建優(yōu)質(zhì)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。例如，海爾卡奧斯打造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的搜集、分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障監(jiān)測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別。企業(yè)賦予了產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集與分析功能，企業(yè)制造的電梯產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中可以向系統(tǒng)反饋運(yùn)行數(shù)據(jù)，企業(yè)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一旦產(chǎn)品發(fā)生故障，可以反饋故障信號(hào)，分析故障區(qū)域以及原因，維修人員可以根據(jù)反饋的信息進(jìn)行故障維修。服務(wù)延伸化以更加精準(zhǔn)的產(chǎn)品制造為節(jié)點(diǎn)，賦予產(chǎn)品更多的智慧功能，提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。目前，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧產(chǎn)品制造已經(jīng)十分廣泛，其在我國(guó)各個(gè)行業(yè)、領(lǐng)域中得到應(yīng)用，制造業(yè)更加傾向于智能服務(wù)設(shè)計(jì)，以占據(jù)市場(chǎng)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)而言，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。想要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部生產(chǎn)要素重構(gòu)，加快企業(yè)內(nèi)部信息化、數(shù)字化建設(shè)尤為重要。很多企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)延伸、智能生產(chǎn)、個(gè)性化定制等功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造模式的賦能，降低了生產(chǎn)成本，增加了生產(chǎn)效率。目前，除中國(guó)外，其他國(guó)家也在積極建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，挖掘其在工業(yè)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力。隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息挖掘?qū)τ谔岣邍?guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有著積極作用，我國(guó)必須加緊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的深度賦能，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。