智能制造

工业互联网或工业物联网在美国和欧洲已基本不作区分地使用，通指互联网的核心技术，也就是计算和通讯网络技术，在工业系统中更加广泛、更加深入的应用，也就是对工业系统的全面信息化。我个人比较喜欢工业互联网这个词，它的涵盖面更为广泛些，包括从实体（也就是传感、执行和控制器件、产品和装备等等）、信息系统、业务流程和人员，不至于过分强调实体物件。虽然对实物的连接在目前很重要，但在若干年后，实物也会变成系统中正常的一部分，其特殊性会降低。

在美国，奥巴马总统在其第一任期内就开始了一系列的政策举措，以振兴美国制造业。最显著的成果是在其第二任期内启动的美国制造业创新中心（Manufacturing USA）一个通过公共机构与私营企业合作伙伴（Public-Private Partnership）的机制，建立了一系列的制造创新研究院（Manufacturing Innovation Institute），构成一张网络，分布于全国各地。政府为每个研究院提供总数为5千万到1.1亿美元之间的资金，周期为5年；其它50%以上的资金则由企业和其它非政府来源提供。这些创新研究院通过建立一个聚合企业、政府和学术界资源的创新生态环境，融合人、意念和技术，旨在孵化新兴产业的创新、促进技术转型、支持具有应用前景的产品和服务的早期研发，推动新产品早日进入市场；在此同时，并着力培训制造业劳动力和技术人才。

每个创新研究院有专门而具体的课题，聚焦在一些具有潜力的关键制造业技术，综合起来，涵盖面相当广，目前包括了先进材料（新型纤维和纺织、复合、轻型、先进碳化硅和氮化镓半导体材料）、先进工艺和技术（集成光子器件、 增材制造、宽带隙（WBG）半导体电力器件、柔性混成电路板、生物制药、细胞组织生物制造、模块化的化学过程强化工程）、先进装备（先进机器人）、节能减耗技术（净能制造、降低体现能源和碳排放量）和信息化制造。而狭义的智能制造——也就是制造业的信息化，在现有的14个研究院中只占了1.5个（信息化制造和能耗优化）。

由于市场经济的观念在美国根深蒂固，政府在技术和商业方面的影响力相当有限，（除了通过税务法规调节之外）难以对其有直接和实际的干预。如美国制造业创新中心在其2016年的年度报告中所指出，其工作重点在于缩短技术发明从大学和科研机构到工厂车间的距离。联邦政府的角色仅限于在美国制造业所面临的关键机遇上，创建以企业为主导的应用研究合作空间。这些创新研究院的成果，对推动美国的制造业的发展预期会有一定的贡献，但这些项目的运作周期为5-7年，其影响力将在在若干年后才能有效地评估。在总体上可以预测，美国在工业互联网和智能制造方面，将一如既往，由具有创新能力的企业，特别是新创企业，通过对新技术和新的商业模式的不断探索和实践来推进、靠企业自身业务价值的实现和市场竞争的驱动而实现。

对于制造业企业的信息化过程，简单而言，完善对各个业务和生产环节的信息化是第一步，如在以ERP为主线的价值链各个环节，还有对以PLM为主的产品链各个环节部署和使用相应的工业软件，还有在这两条链的交叉点上的生产环境里实施MES，这些都是基础。第二步是要将这些环节的信息化模块（专门工业软件）互联互通，在价值链和产品链上逐步实现流程的自动化，并使能对生产各个环节数据的收集。在此同时，作为第三步，对设备进行连接，收集设备运营和产品在生产过程中的数据，通过数据分析，优化生产过程。第四步，在对产品、设备以及生产和业务流程中收集了足够的数据后，可以进行不同周期和跨越生产和业务环节的综合性的大数据分析，识别和消除效率和绩效瓶颈，对整个生产和业务过程进行宏观性的优化。最后第五步，打通在生态圈内企业之间的信息系统的互联，实现企业之间的业务和生产的协同，把优化的范畴扩展到生态圈，以及对客户部署了的产品实行连接，通过对产品的全生命周期的管理实现服务延伸，为企业的业务转型开拓机遇。

工业互联网或工业物联网在美国和欧洲已基本不作区分地使用，通指互联网的核心技术，也就是计算和通讯网络技术，在工业系统中更加广泛、更加深入的应用，也就是对工业系统的全面信息化。我个人比较喜欢工业互联网这个词，它的涵盖面更为广泛些，包括从实体（也就是传感、执行和控制器件、产品和装备等等）、信息系统、业务流程和人员，不至于过分强调实体物件。虽然对实物的连接在目前很重要，但在若干年后，实物也会变成系统中正常的一部分，其特殊性会降低。

在美国，奥巴马总统在其第一任期内就开始了一系列的政策举措，以振兴美国制造业。最显著的成果是在其第二任期内启动的美国制造业创新中心（Manufacturing USA）一个通过公共机构与私营企业合作伙伴（Public-Private Partnership）的机制，建立了一系列的制造创新研究院（Manufacturing Innovation Institute），构成一张网络，分布于全国各地。政府为每个研究院提供总数为5千万到1.1亿美元之间的资金，周期为5年；其它50%以上的资金则由企业和其它非政府来源提供。这些创新研究院通过建立一个聚合企业、政府和学术界资源的创新生态环境，融合人、意念和技术，旨在孵化新兴产业的创新、促进技术转型、支持具有应用前景的产品和服务的早期研发，推动新产品早日进入市场；在此同时，并着力培训制造业劳动力和技术人才。

每个创新研究院有专门而具体的课题，聚焦在一些具有潜力的关键制造业技术，综合起来，涵盖面相当广，目前包括了先进材料（新型纤维和纺织、复合、轻型、先进碳化硅和氮化镓半导体材料）、先进工艺和技术（集成光子器件、 增材制造、宽带隙（WBG）半导体电力器件、柔性混成电路板、生物制药、细胞组织生物制造、模块化的化学过程强化工程）、先进装备（先进机器人）、节能减耗技术（净能制造、降低体现能源和碳排放量）和信息化制造。而狭义的智能制造——也就是制造业的信息化，在现有的14个研究院中只占了1.5个（信息化制造和能耗优化）。

由于市场经济的观念在美国根深蒂固，政府在技术和商业方面的影响力相当有限，（除了通过税务法规调节之外）难以对其有直接和实际的干预。如美国制造业创新中心在其2016年的年度报告中所指出，其工作重点在于缩短技术发明从大学和科研机构到工厂车间的距离。联邦政府的角色仅限于在美国制造业所面临的关键机遇上，创建以企业为主导的应用研究合作空间。这些创新研究院的成果，对推动美国的制造业的发展预期会有一定的贡献，但这些项目的运作周期为5-7年，其影响力将在在若干年后才能有效地评估。在总体上可以预测，美国在工业互联网和智能制造方面，将一如既往，由具有创新能力的企业，特别是新创企业，通过对新技术和新的商业模式的不断探索和实践来推进、靠企业自身业务价值的实现和市场竞争的驱动而实现。

对于制造业企业的信息化过程，简单而言，完善对各个业务和生产环节的信息化是第一步，如在以ERP为主线的价值链各个环节，还有对以PLM为主的产品链各个环节部署和使用相应的工业软件，还有在这两条链的交叉点上的生产环境里实施MES，这些都是基础。第二步是要将这些环节的信息化模块（专门工业软件）互联互通，在价值链和产品链上逐步实现流程的自动化，并使能对生产各个环节数据的收集。在此同时，作为第三步，对设备进行连接，收集设备运营和产品在生产过程中的数据，通过数据分析，优化生产过程。第四步，在对产品、设备以及生产和业务流程中收集了足够的数据后，可以进行不同周期和跨越生产和业务环节的综合性的大数据分析，识别和消除效率和绩效瓶颈，对整个生产和业务过程进行宏观性的优化。最后第五步，打通在生态圈内企业之间的信息系统的互联，实现企业之间的业务和生产的协同，把优化的范畴扩展到生态圈，以及对客户部署了的产品实行连接，通过对产品的全生命周期的管理实现服务延伸，为企业的业务转型开拓机遇。

最近发布的IVI，从制造业一直追求的质量、成本和效率（产出）传统要素加上环保要求的管理角度出发，结合生产环境的资产（人、流程、产品和工厂）角度和作业流程（计划、执行、查验和反应）角度，细分出智能制造单元，对信息化在生产过程的优化，作了细致的分析，进而提出了智能制造的总体功能模块架构，在不同的（设备、车间、部门和企业）层次上，分析知识/工程流程（相当于产品链）和供给流程（相当于价值链）的各个环节的具体功能构成，颇具有独到之处。

中国的工业互联网产业联盟年初发布的《工业互联网体系架构（版本1.0）》把网络、数据和安全作为工业互联网体系架构的三大核心体系，对其现状和发展趋势，特别是针对制造业，进行了深度剖析，并提出实施建议。这个体系架构对工业互联网支撑的应用也作了分类和分析，从产业到互联网的视角，归纳为四大类，包括企业内的智能化生产、企业间的网络化协同、企业与用户间的个性化定制、和企业与产品间的服务化延伸。这些对工业互联网的发展都具有指导性的作用。

最近美国工业互联网同盟与德国工业4.0的机构共同发布了一份关于IIRA与RAMI4.0对接分析的白皮书，指出IIRA与RAMI4.0在概念、方法和模型等方面有不少相互对应和相似之处，而差异之处则互补性很强，相互之间可以取长补短。这个结论在对降低由于多个架构的存在所带来的不确定性有一定的良好作用。相信这个结论，在这几个架构之间都是适用的。所以，在这个方面加强国际合作，对国内和国际上工业互联网和智能制造的发展都是会有益的。