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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):1%提效如何創(chuàng)造1萬億美元市場

http://www.bfqmb.cn 2013-07-31 14:44 來源:鳳凰網(wǎng)

  在通用電氣(GE)位于美國紐約州斯克內(nèi)克塔迪市的一家氯化鎳電池工廠里,安裝著1萬多個傳感器,如果不是廠門口貼著電池廠標(biāo)記,很容易被誤認(rèn)是好萊塢電影里的“政府秘密科研基地”。

  1萬多個傳感器的工作,則是替代人工,每時每秒傳輸電池生產(chǎn)數(shù)據(jù),從電池制造過程的溫度、到生產(chǎn)車間氣壓,還有每塊電池制造所消耗的能源……管理人員則拿著iPad,借助工廠Wifi網(wǎng)絡(luò)獲取傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù),監(jiān)督生產(chǎn)過程。

  未來,GE公司打算將天氣預(yù)報加入傳感器系統(tǒng),管理人員就能根據(jù)廠房周邊氣壓濕度變化,及時修正生產(chǎn)過程的各個設(shè)備運轉(zhuǎn)指標(biāo),保障電池高品質(zhì)。

  GE能源儲存公司制造信息總監(jiān)Randy T. Rausch說,他從沒想到電池可以這樣生產(chǎn)。

  GE公司董事長兼CEO杰夫.伊梅爾特(Jeff Immelt)卻早早預(yù)見到這種趨勢。他甚至打算給每個電池標(biāo)注序列號和條形碼,以便跟蹤每個電池出廠后的使用狀況。他還憧憬著將這種跟蹤技術(shù)延伸到冰箱、洗碗機銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計領(lǐng)域,作為廠方?jīng)Q定增產(chǎn)或檢修設(shè)備(減產(chǎn))的商業(yè)依據(jù)。

  1995年,當(dāng)微軟董事長比爾-蓋茨出版《未來之路》一書,預(yù)測人類世界將迎接信息時代時,伊梅爾特同樣在思考一個問題,如果互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始徹底改變?nèi)祟愊M生活習(xí)慣,它就將如何改變工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的生態(tài)圈。

  事實上,這家電池工廠,是全球首家集成產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的新型工廠,也是伊梅爾特構(gòu)造“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的一塊試驗田。

  在伊梅爾特腦海里,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將解決工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域曾經(jīng)無法克服的很多技術(shù)性難題——如果停電事故檢修時間過長,一套將發(fā)電機器、電線桿變壓器運營數(shù)據(jù)集合分析的軟件系統(tǒng),將幫助維修員第一時間找出電網(wǎng)故障;

  如果航空公司每年因飛機誤點犧牲數(shù)百億美元利潤,一套時時傳輸飛機運行數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)將第一時間測出飛機存在的各種故障隱患,航空公司便能及早維修降低損失。

  如果深海開采石油年均生產(chǎn)損失高達150億美元,一套集合測量井口、歧管振幅與溫度,并收接探測泄漏數(shù)據(jù)的水下遠程監(jiān)測軟件系統(tǒng),能有效延長鉆探設(shè)備使用壽命與工作效率。

  “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),是一個龐大的物理世界,由機器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成,能夠在更深的層面將連接能力、大數(shù)據(jù)、數(shù)字分析完美結(jié)合。它是全新的工業(yè)革命(Industrial Internet Revolution)。”在6月舉行的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)袖論壇上,伊梅爾特毫不掩飾自己的癡迷。

  他知道,從簡單的電動摩托到高尖端的醫(yī)療MRI(核磁共振成像)機器、從發(fā)電廠到飛機、從供電網(wǎng)絡(luò)到鐵路系統(tǒng),只要存在某種網(wǎng)絡(luò)將所有復(fù)雜機械設(shè)備集群連接,產(chǎn)生“化學(xué)反應(yīng)”并創(chuàng)造更高生產(chǎn)效率,這場新工業(yè)革命降臨地球的時間,已是觸手可及。

  上一輪的工業(yè)化浪潮,源于上世紀(jì)50年代。當(dāng)時美國修建縱橫全國的高速公路,令工業(yè)創(chuàng)新技術(shù)通過“高速公路上的貿(mào)易鏈”擦出巨大商業(yè)價值,引領(lǐng)一場繁榮工業(yè)經(jīng)濟時代。

  這一次,“高速公路”則變成虛擬互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

  GE全球副總裁魯威廉魯威廉說:如果消費者互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達到1萬億美元,未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)遲早會趕超它。

  1%提效==1萬億美元市場

  左圖:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為5個行業(yè)實現(xiàn)1%提效在未來15年為中國貢獻1475.5億元人民幣增長

  右圖:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為5個行業(yè)實現(xiàn)1%提效在未來15年為全球貢獻2760億美元的增長

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)真能產(chǎn)生1萬億美元的市場規(guī)模?機器學(xué)習(xí)專家Anil Varma起初心里沒底。

  有時,Varma會問自己,如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)僅僅將工業(yè)生產(chǎn)效率提高1%,會給世界帶來多大的價值?

  GE公司發(fā)表的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):打破智慧與機器的邊界》白皮書,給出了自己的答案——不要忽視1%這個數(shù)字,它足以改變?nèi)蚰茉垂┬桕P(guān)系——全球燃氣發(fā)電廠生產(chǎn)效率提高1%,價值660億美元的燃油將被“節(jié)約”;石油天然氣勘探開發(fā)的資本利用率提高1%,每年將減少近900億美元資本支出。

  而在中國,未來15年燃氣發(fā)電機組能耗降低1%,約80億美元燃料將被“閑置”;油氣勘探開發(fā)的資本利用率提高1%,則能省下70億美元;鐵路網(wǎng)絡(luò)的運輸行業(yè)運營效率提高1%,又能省下20億美元燃料成本。

  在全球,即使5個行業(yè)(鐵路、航空、醫(yī)療、電力、石油天然氣)提效1%,就可在未來15年為世界貢獻2760億美元增長。

  “這好比,給工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一個支點,它就能撬動世界。”在美國加州圣拉蒙市的GE軟件研發(fā)中心,Anil Varma的一項主要工作,正是測試篩選2萬臺噴氣發(fā)動機各種細小警報信號,作為發(fā)動機維修的前瞻性評估數(shù)據(jù)。

  Varma稱,他參與研發(fā)的航空智能運營服務(wù)系統(tǒng)采用專業(yè)計算算法,能夠提前一個月預(yù)測哪些發(fā)動機急需維護修理,準(zhǔn)備率達到70%,這套系統(tǒng)的最大價值,正是令飛機誤點機率大幅降低。

  或許,他不知道,每年航班延誤給全球航空公司帶來400億美元的損失,其中10%飛機延誤,正是源自飛機發(fā)動機等部件突發(fā)性維修。而這套智能運營服務(wù)系統(tǒng)最大的價值,是時時監(jiān)控從飛機設(shè)備收集的各項數(shù)據(jù),在飛機出現(xiàn)故障隱患前做出診斷預(yù)測,提供預(yù)測性建議優(yōu)化飛機維護和航班運營計劃,最終目標(biāo)是“將計劃外的停飛時間降為零”。

  他甚至不清楚,如果一家大中型航空公司(每年1400萬人次乘客,85000個航班)實施這項智能運營服務(wù)系統(tǒng),每年可以避免1000次起飛延誤和航班取消,幫助逾9萬人次乘客準(zhǔn)時抵達目的地。

  然而,在Varma開始研究航空智能運營服務(wù)系統(tǒng)前,GE制造的飛機發(fā)動機傳感器通常采取被動模式——直到發(fā)動機出現(xiàn)故障時,儀表盤才會亮起紅燈。至于發(fā)動機傳感器平時也保留三個平均值——起飛、巡航和降落數(shù)據(jù)。能提前“匯報”飛機發(fā)動機故障隱患的溫度、壓力和電壓數(shù)據(jù)則極少被保留研究。

  他說,如今GE要求每個GEnx飛機發(fā)動機都必須保留每次飛行的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù),一年后,他從飛機發(fā)動機收到的數(shù)據(jù),或許將超過GE航空業(yè)務(wù)的所有歷史數(shù)據(jù)。而龐大的數(shù)據(jù)庫信息,則能進一步保障航空智能運營服務(wù)系統(tǒng)的“準(zhǔn)確性”。

  他說,GE航空公司已研發(fā)一套航空燃油和碳解決方案(FCS),通過分析飛機傳感器傳回的各項飛行數(shù)據(jù),再對比飛機原有飛行記錄與運營航線,可以第一時間優(yōu)化完善飛機航行計劃,令航空公司燃油消耗降低2%。

  以全球航空公司年燃油支出1700億美元測算,這套FCS方案將幫助航空公司降低34億美元額外燃油開支。而Varma的終極目標(biāo),是航空公司能通過這套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計更合理航班規(guī)劃,令整個燃油成本降低5%。

  事實上,航空公司還會意識到,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的邊際效益是遞增的。一架雙發(fā)動機寬體商用噴氣式飛機每個飛行小時維護成本是1200美元,2011年飛行5000萬小時計算,每年航空公司用于飛機維護的開支達到600億美元,其中飛機發(fā)動機維護開支占到43%,如果航空智能運營服務(wù)系統(tǒng)再將飛機發(fā)動機維護效率提高1%,航空公司又省下2.5億美元。

  不斷遞增的邊際效益,同樣會產(chǎn)生其他工業(yè)領(lǐng)域。大秦鐵路公司曾嘗試引進GE Locotrol DP技術(shù),借助傳感器數(shù)據(jù)傳輸分析挖掘功能,在多個火車之間實現(xiàn)同步控制,縮短30%剎車距離和22%剎車時間。然而,這項原先旨在提高火車運輸安全性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)嘗試,卻讓大秦鐵路公司意外發(fā)現(xiàn),單列火車的最大運量翻了近一倍達到2萬噸。

  去年大秦線整個年運輸量提高至4.26億噸,過去6年累計提高幅度高達70.4%。

  魯威廉直言,目前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域已將物理學(xué)原理發(fā)揮到極致,單靠設(shè)備升級已不足以支持生產(chǎn)效率再提高1%,未來提高生產(chǎn)效率的最大驅(qū)動力,來自傳感器+大數(shù)據(jù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——在廣闊的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里,機器、設(shè)備、團隊和網(wǎng)絡(luò)可以更深入地與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析“連接”在一起,這正是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命的精髓。

  這場工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命帶來的,則是三大商業(yè)進步:一是有效提高能源使用效率并減少能源浪費,二是大幅提高工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備維護修復(fù)效率,延長設(shè)備壽命與工作效率;三是優(yōu)化工業(yè)領(lǐng)域整體生產(chǎn)運營效率,更多企業(yè)人力資源將投入其他開創(chuàng)性創(chuàng)新工作,進一步增加企業(yè)商業(yè)價值。

  生產(chǎn)力革命征途“道阻且長”?

  就像理想永遠“高于”現(xiàn)實,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實踐征途,未必如同前景這般廣闊美好。

  在互聯(lián)網(wǎng)時代,消費者只需點擊鼠標(biāo)就可以購買幾乎一切商品,但企業(yè)同樣點擊鼠標(biāo),未必能及時掌握所有設(shè)備數(shù)據(jù),并操控它以更優(yōu)化的生產(chǎn)效率運轉(zhuǎn)。

  哥倫比亞大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院教授Venkat Venkatasubramanian指出,對于商業(yè)零售公司而言,通過互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析,找到消費者未來消費動向已經(jīng)足夠。但在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,任何數(shù)據(jù)分析模型還需要面對的,是同樣復(fù)雜的設(shè)備儀器與物理學(xué)工程學(xué)原理,如何找到兩者的結(jié)合點,征途絕不會一帆風(fēng)順。

  魯威廉不否認(rèn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實踐難度。在他看來,完整的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要具備三大要素:一是收集各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)與操控設(shè)備的智能機器,目前GE大量投資安裝傳感器,就是為了讓機器變得“智能化”;二是數(shù)據(jù)保存與處理分析能力,尤其是面對海量生產(chǎn)數(shù)據(jù),管理人員必須找到最關(guān)鍵的核心數(shù)據(jù)加以分析,這需要以往生產(chǎn)工藝經(jīng)驗與先進互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)技能的融合;三是組建數(shù)據(jù)分析挖掘的人才團隊,真正能大幅提高生產(chǎn)效率的決策,往往來自某些不起眼的生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘分析所產(chǎn)生的“靈感”。

  在加州圣拉蒙市的GE軟件研發(fā)中心,研究人員正著手做好“第二步驟”——先將傳感器收集到的數(shù)據(jù)“可視化”,再借助地圖、模擬場景與社會化網(wǎng)絡(luò),讓工廠管理人員直觀了解,并通過比劃手勢等手法傳遞新的生產(chǎn)管理決策。

  有時,他們甚至需要借助全球最先進的衛(wèi)星技術(shù)。如GE曾與一家加拿大電力公司合作,利用衛(wèi)星影像收集分析天氣地圖、當(dāng)?shù)赝k娪涗浀葦?shù)據(jù),制定樹木修剪地區(qū)的電網(wǎng)管理新措施。以往,掉落的樹葉一旦遭遇雷電氣候,往往導(dǎo)致停電事故頻發(fā)。

  但是,擁有先進的“技術(shù)”,并不等于這場工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命已經(jīng)到來。

  事實上,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的一大障礙,是企業(yè)自身難以克服的技術(shù)與資金瓶頸。首先,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“物理基礎(chǔ)”——傳感器未必能“適用”不同工業(yè)企業(yè)五花八門的新舊設(shè)備儀器;其次,傳感器將各項數(shù)據(jù)傳送到某個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),但這個網(wǎng)絡(luò)會不會被黑客攻擊,一些核心生產(chǎn)數(shù)據(jù)會不會因此落入競爭對手口袋,企業(yè)同樣心有余悸;最后,往往也是最重要的因素,就是經(jīng)濟利益,不是每個企業(yè)家都有底氣相信工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能帶來預(yù)期的生產(chǎn)效率提升與經(jīng)營績效,尤其是他們看到的,僅僅是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計藍圖。

  慶幸的是,總有一批愿意吃第一個螃蟹的勇敢者。盡管這些企業(yè)試水工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初衷,僅僅是為了降低人力成本與能耗,延長設(shè)備工作壽命。

  近期,上海賽科乙烯廠引入GE本特利SYSTEM 1系統(tǒng),通過監(jiān)控汽輪機、壓縮機、泵、風(fēng)扇、熱交換機等機器的震動、溫度、流程、性能、排放等,提前發(fā)現(xiàn)機器故障隱患并第一時間維修響應(yīng)。據(jù)賽科乙烯廠內(nèi)部測算,這項基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本特利SYSTEM 1系統(tǒng)每月能挽回超過220萬美元的非計劃停機生產(chǎn)損失,目前賽科關(guān)鍵設(shè)備從投產(chǎn)至今已連續(xù)正常運轉(zhuǎn)超過700天。

  而一家大型啤酒釀造公司旗下5座工廠安裝水處理遠程監(jiān)控和診斷系統(tǒng),實現(xiàn)全天24小時水質(zhì)監(jiān)控,已經(jīng)節(jié)省約48萬美元人力成本與化學(xué)劑量費用,如果他們將這項系統(tǒng)擴展到全部40座工廠,還能再節(jié)約380萬美元。

  “事實上,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心價值,是數(shù)據(jù)收集后的分析挖掘,它帶來的,是企業(yè)整個生產(chǎn)決策的優(yōu)化,甚至發(fā)現(xiàn)以往不曾做過的管理創(chuàng)新。”魯威廉說。盡管這絕不是一蹴而就的。要發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全部潛力,必須將智能設(shè)備、智能系統(tǒng)和智能決策全面融合。

  就使用效果而言,它首先必須具備運營高可靠性與安全性,才有數(shù)據(jù)挖掘分析的前瞻性,最終,一家工廠、甚至一個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以被“標(biāo)準(zhǔn)化”,復(fù)制給其他同行業(yè)公司,提升行業(yè)生產(chǎn)管理效率并創(chuàng)造更高附加值。

  “未來,企業(yè)競爭的未必是產(chǎn)品,還有生產(chǎn)管理效率。”Venkatasubramanian指出。

  然而,優(yōu)先做出管理變革的,卻是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供商自身。

  此前,通用電氣(GE)一直以工業(yè)系統(tǒng)的解決方案提供商聞名于世,但在不久將來,它可能會成為一家全球知名工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件服務(wù)公司。

  魯威廉說,也許大家很難想象GE在軟件方面有這么強大的能力。十年之后當(dāng)我們回顧歷史,大家會發(fā)現(xiàn)世界上最偉大的軟件公司不是賣軟件的。而我們希望能夠成為這樣一家公司——擁有世界一流的軟件,但不賣軟件,而是通過提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件服務(wù)系統(tǒng),重塑對工業(yè)系統(tǒng)解決方案的定義,重塑工業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。”

  伊梅爾特相信,未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),并不是由機器人管理的世界,而是整合世界上最好的軟件技術(shù),解決工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的最大挑戰(zhàn)。

  未來三年,GE將斥資15億美元,投身工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域……

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