什么是工业4.0？工业4.0全解决方案的实施过程

工业4.0不仅仅是一场产品和工艺趋于智能化的技术革命，更重要的是，它将掀起一场服务也趋于智能化的商业革命！

市场上有关工业4.0的应用场景大多描写得比较“玄乎”，比如“云工厂”，听着高大上，但如果我们继续追问下去，常常还是不知道项目如何落地。然而，一旦我们把眼光放低，从基础工作，即：收集设备或其它物件实时状态的数据，认真做起，就会发现，实施面向工业4.0的从技术到商业的全解决方案远在天边，近在眼前。

在沿着数据链进一步探讨工业4.0全解决方案之前，我们先来听听物联网生态圈企业的决策者和执行者们的声音：

“当我们开始启动物联网项目的时候，我们对自己需要什么，或者该找谁咨询毫无头绪 ---- 说实话，我们甚至都不了解自己在找什么。”

-- 某大型机械制造企业物联网项目经理

“我们之前并不知道'工业4.0'这个概念，但我们已经实际实施工业4.0好多年了。”

  -- 德国某大型钢铁集团CEO  

“许多商家向我们咨询物联网，他们并不了解物联网有什么优势，也不知道如何利用物联网数据转换为商业价值。他们因为受到外部市场压力，在预估回报很不清晰的情况下就开始自己摸索物联网实施方案了。”

 -- 某国际硬件公司物联网销售副总裁

“当今市场竞争环境并非大鱼吃小鱼，而是快鱼吃慢鱼，企业必须提升执行力才能超越更快的竞争者。”

-- 深圳某工业服务公司物联网项目负责人

“物联网正在从物物互联（第一波）向实际会产生什么新的商业模式（第二波）发展，其潜在主题可以宽泛地概括为‘一切即服务’。”

-- IoT Analytics公司总裁

“（在来自25个国家4500位商业决策者中），55% 回应者称物联网对他们公司的业务具有战略意义。”

-- IDC高级副总裁

这些不同的声音反映了我们普遍处于工业4.0的预热或启动阶段，虽然少数行业革新者已经驾轻就熟地走在前沿，更多的是由于受到外部市场压力或者企业内部面临某个技术痛点问题开始采取行动，边学边干，边干边学。

首先，什么是工业4.0？通俗来讲，我是这么理解的：工业4.0由物联网推动，企业通过实现关联物件之间的实时通信产生实时大数据，然后对这些数据进行分析转换为能够提升生产率和客户满意度的商业价值，进而在更大范围内建立纵横交错的商业合作伙伴关系，提升企业竞争力。简而言之，工业4.0不仅仅是一场产品和工艺趋于智能化的技术革命，更重要的是，它将掀起一场服务也趋于智能化的商业革命！

目前的情况是，处于物联网上游的一些创新企业正设法克服重重困难进入下游行业应用基地拓荒；汇聚在中游的物联网云平台企业则忙于圈地布局，希望在渐行渐近的工业4.0时代占领市场先机；处于下游的工业用户多数还比较迷茫，不过领先企业，尤其是与能源、机械、电气、交通、水电行业相关的厂商已经跃跃欲试，希望能够找到合适的用更低成本制造产品并提高竞争力的解决方案。这些方案无论多么千差万别，无疑都将包括物联网数据四要素：硬件（产生数据）、通信（传输数据）、软件（管理数据）和应用（数据转换为价值）。

所以，根据物联网数据链这条最关键的线索来描绘工业4.0全解决方案，我认为就是顺理成章的。以下这张示意图展现了适合现阶段制造企业的工业4.0全解决方案。它包括方案实施过程的三个阶段五个步骤：

第一阶段是纵向部署，包含物联网“数据采集”、“数据传输”和“数据分析”三个步骤，在车间或工厂等局部范围内进行，实现局部工艺智能化和定制化生产，或通过某个产品使用过程中实时把状态参数持续传回工厂，为生产计划和产品质量改进提供依据。上图三个步骤下面的注释代表了现阶段比较前沿的物联网技术解决方案。由于物联网技术突破层出不穷，这张示意图的细节内容将会进行不定期更新。

这张图还可以解释为什么不少云平台公司提出的工业物联网解决方案听起来仿佛悬在空中？这是因为他们过于强调云和数据分析，而弱化了前期更加基础的物联网数据收集。想象一下，如果没有实时、精准、优质的数据收集，后面的数据分析也就无从谈起。

幸运的是，我们看到了越来越多的物联网大公司和初创企业已经在认真关注基础的数据收集问题并且在这个领域获得了技术突破。比如，具备边缘计算功能的物联网终端操作系统和智能网关以及具备人工智能的传感器已经在不同场景的物联网解决方案设计中进入商业应用。

关于“数据传输”，通常工业物联网面对多种类型的设备，它们通过数据采集集中器互相连通，形成多个既独立又关联运行的系统，并对应多种组网方式，包含局域、广域和传统通信等。工业物联网执行设备种类繁多的事实对通信协议和数据安全提出更高的要求，OPC UA的分层模型及“发布订阅”扩展功能或许是提供应对这种错综复杂场景的解决方案。

最后是“数据分析”，这个步骤特别值得一提的是“人工智能”。至今它已经在消费市场中广泛应用，包括医疗保健、音乐作曲、语音问答、人脸识别、图像搜索、金融信用风险评估等，并且展示了强大的引发经济变革的潜力。人工智能在工业领域的应用主要体现在系统能耗分析和故障诊断上，未来随着工业数据的丰富，相信一定会有更大的发挥空间。

第二阶段是横向部署，即：第四步的“数据应用”，它是在前面三个步骤的基础上进一步发展企业外部生态，从涉及整个产品生命周期的数据分析中挖掘出更多商业价值和更多合作伙伴。其中有一条重要途径是“制定行业标准”。所谓“标准”，只有用的人多了才有意义。如何让用的人多起来呢？除了技术本身的易用和实用性以外，还必须通过多种渠道，比如建设开放的开源社区、建立初创企业的加速器、互补企业的战略合作和投资并购、培养行业代理商、各种市场推广等。

第三阶段是纵横交错的商业部署，即：第五步的“数据价值”，它涉及到商业模式创新、建设成物联网生态系统和业务转型，这个阶段充满想象力，也最能体现企业竞争优势。由于物联网本身的生态属性，如何塑造出更加符合未来趋势的商业模式是目前摆在众多企业决策者面前的一个问题。比如，不少航空发动机制造企业已经换一种思维，不再出售价格高昂的设备，改为向客户提供持续稳定的设备运行时间，降低客户的购买门槛，客户适用期间可通过远程实时监控设备的运行数据提升服务水平，并不断依据这些数据改进产品质量，实现多方共赢。类似的案例已经很多了。

总的来说，工业4.0全解决方案第一阶段主要是指物联网技术方案，第二和第三阶段则表示企业在实施技术方案基础上获得商业转型和产业升级商机。由于物联网方案本身集成来自硬件、软件和通信等不同领域的技术，即使在第一阶段，它除了考验方案设计方的技术开发能力以外，也对设计过程中的资源整合能力以及不同行业专家之间的跨界沟通能力形成挑战。

所以，工业4.0全解决方案归根到底主要考验的还是企业的专业资源整合能力，相当于建设基于自身优势的物联网生态系统的能力。因此，未来领先的物联网公司必然有成百上千的生态圈伙伴，远远多于如下所示机构数量的总和。

这时候可能有人会感慨：这些道理我都懂，但是，业务应该从哪里入手呢？下面我们来了解一个正发生在华东地区一家汽车机械制造厂的工业物联网方案实施案例：

案例描述

某大型汽车天窗制造厂，其客户是各大汽车厂商，每家客户下的订单对产品质量和供货速度要求不同，而这家公司同时管理十几家配套供应商，每家供应商的生产能力和质控能力不尽相同。这三方形成一条生态供应链，要求多家配套供应商的生产数据和汽车厂商客户的业务需求能够无缝对接。因此处于中间位置的这家汽车机械制造商需要在它的配套供应商生产线机床上安装传感器，并将这些传感器收集到的压力数据传上云端，计算成压强参数，进行数据分析，以便实时监控生产线的产能和产品质量。有了这些数据就可以在接到客户订单的时候快速分配生产任务给最合适的供应商，从而在整体上提高整个生产过程的效率、缩短供货时间、提升“需求-生产”的匹配度。

在这个场景中，物联网技术公司提出的方案是：合适的传感器+物联网终端操作系统+局域物联网组网+广域连接+云端接入技术+云端数据分析。归纳起来，它正好包含了上面提到的第一阶段的“数据采集”、“数据传输”和“数据分析”三个步骤。

有些人的第一反应是认为这个方案的技术含量不够高。技术含量高低多少带有主观因素，这里就不展开讨论了。重点是，工业市场与消费市场不同，工业物联网方案中是否采用酷炫的高新技术并不是用户最关心的，有的用户甚至对高新技术可能出现意想不到的运行不稳定或安全问题产生更多顾虑。工业用户更关心的是方案提供商能否用合理的成本帮助他们精准地解决技术痛点问题，并且长期可行。

为什么要举这个貌似不起眼的物联网技术解决方案作为案例分析呢？首先它比较接地气，不是概念，而是真实地发生在我们身边；其次，它代表了现阶段机械制造企业存在的一个必须求助于物联网技术的痛点问题；第三，它很容易被大公司忽略。而设法解决这样一个为了提升客户满意度引发的工艺改进问题，恰恰就打开了该企业，甚至该行业进入工业4.0的一个入口。

企业找到一个合适的入口后就可以准备进入工业4.0的前沿阵地了，然后将逐步升级。下图揭示了企业面向工业4.0的5个升级步骤：

a、生产方式智能化

建立基础工业物联网，实现快速、定制化、低成本、低能耗生产；

b、产品智能化

产品在使用过程中会实时把状态参数持续传回供应商，为生产计划和质量改进提供依据；

c、服务智能化

在以上基础上，企业服务方式甚至商业模式将随着发生颠覆式的改变，产品将成为企业提供长期服务的载体而不是商品，企业的服务变得更灵活、更加可持续，这些服务将基于云平台进行；

d、云工厂

这个阶段标记着工业4.0进入高级阶段，任何人或机构可以随时通过云端向不同企业发送订单，实业企业可以无需建设自己的工厂，工业将出现一个比互联网规模大百倍的创新浪潮...

e、跨界颠覆

各类跨界数据的融合将产生众多意想不到的跨界创新... 

对于制造企业来说，现阶段能做的就是踏踏实实地从“a、生产方式智能化”或者“b、产品智能化”这两个“地基”着手，逐步踏上“c、服务智能化”的云梯 ----- 整个过程恰恰是上面描述的基于数据链的适合现阶段的工业4.0全解决方案！然后，假以时日，企业距离实现未来“d、云工厂”就越来越近了... 

而对于物联网公司来说，虽然每个场景的应用解决方案都不同，貌似难以复制，然而，如果能针对相似场景开发出模块化的物联网方案，这也算是一种变通的业务规模化手段。所以，找到目标市场具有普遍意义的的痛点问题很关键。

从以上分析看来，工业4.0升级是一个逐步推进的过程，根据不同情况企业转型可快可慢，但无论时间长短，一步登天是不现实的。有关企业如何从第一阶段的物联网技术升级过渡到到第三阶段的商业转型，可参考上一篇文章《物联网商业设计：PaaS（产品即服务）模式蕴含巨大商机 》。

虽然从数据链看，工业4.0的应用是由技术升级推动商业转型。事实上，企业做战略规划的时候，往往是倒过来的，先从客户端需求分析出发，采用新的思维方式，反复从技术和商业角度根据自身能整合的优势资源设计解决方案和实施流程，然后不断调整，直到完善。

可以预见，以下三类企业：提供工业4.0解决方案及加速资源整合的服务公司、物联网技术开发公司和实施工业4.0解决方案的企业，是工业4.0领域最有发展前途的三类企业。有专家预测未来10年这些企业中将冒出1000多家上市公司。那么，您所在的企业是选择采取行动，还是观望呢？

作者简介：

陈湘钿（Emma）, 未沙卫网（VisavisNet.com）创始人，一家专注于视觉化生态商业智慧的国际合作平台，始于2009 年。《有个世界在变绿》第一作者，2012 年由科学出版社出版，海内外发行，至今成为长销书。

编辑：黄飞