【中國(guó)智能制造網(wǎng) 學(xué)術(shù)論文】創(chuàng)新將顯著提高航空、鐵路運(yùn)輸、發(fā)電、石油與天然氣開發(fā)及保健服務(wù)等不同行業(yè)的發(fā)展速度和效率，推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，為創(chuàng)造更多更好的就業(yè)機(jī)會(huì)，不斷提高人們的生活水平。在美國(guó)與中國(guó)如此，在非洲的大城市及哈薩克斯坦的農(nóng)村地區(qū)亦是如此。　　
　　隨著醫(yī)療服務(wù)水平的不斷提高，成本日益濃縮，大量燃料與能源得以節(jié)省，實(shí)物資產(chǎn)性能提升和使用壽命拉長(zhǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步提率，促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展。生產(chǎn)力提升就意味著收入和生活水平的改善。在美國(guó)，如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)生產(chǎn)率每年增長(zhǎng)1-1.5個(gè)百分點(diǎn)，使生產(chǎn)率再一次達(dá)到網(wǎng)絡(luò)革命水平，在接下來(lái)的20年里，平均收入水平將提高25-40%。若其他各國(guó)生產(chǎn)力增長(zhǎng)水平能維持在美國(guó)的一半，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將為GDP創(chuàng)造10—15萬(wàn)億美元價(jià)值，這相當(dāng)于美國(guó)今天的經(jīng)濟(jì)總量。在當(dāng)今充滿挑戰(zhàn)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，確保部分生產(chǎn)率增長(zhǎng)能給個(gè)體與整體經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大裨益。
　　
　　后繼浪潮
　　
　　這能實(shí)現(xiàn)嗎？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將整合兩大革命性轉(zhuǎn)變之優(yōu)勢(shì)：其一是工業(yè)革命，伴隨著工業(yè)革命，出現(xiàn)了無(wú)數(shù)臺(tái)機(jī)器、設(shè)備、機(jī)組和工作站；其二則是更為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)革命，在其影響之下，計(jì)算、信息與通訊系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展。
　　
　　伴隨著這樣的發(fā)展，三種元素逐漸融合，充分體現(xiàn)出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之精髓：
　　
　　智能機(jī)器：以嶄新的方法將現(xiàn)實(shí)世界中的機(jī)器、設(shè)備、團(tuán)隊(duì)和網(wǎng)絡(luò)通過先進(jìn)的傳感器、控制器和軟件應(yīng)用程序連接起來(lái)。
　　
　　分析：使用基于物理的分析法、預(yù)測(cè)算法、自動(dòng)化和材料科學(xué)，電氣工程及其他關(guān)鍵學(xué)科的深厚專業(yè)知識(shí)來(lái)理解機(jī)器與大型系統(tǒng)的運(yùn)作方式。
　　
　　工作人員：建立員工之間的實(shí)時(shí)連接，連接各種工作場(chǎng)所的人員，以支持更為智能的設(shè)計(jì)、操作、維護(hù)以及高質(zhì)量的服務(wù)與安全保障。
　　
　　將這些元素融合起來(lái)，將為企業(yè)與經(jīng)濟(jì)體提供新的機(jī)遇。例如，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法采用歷史數(shù)據(jù)收集技術(shù)，這種方式通常將數(shù)據(jù)、分析和決策分隔開來(lái)。伴隨著先進(jìn)的系統(tǒng)監(jiān)控和信息技術(shù)成本的下降，工作能力大大提高，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的規(guī)模得以大大提升，高頻率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為系統(tǒng)操作提供全新視野。機(jī)器分析則為分析流程開辟新維度，各種物理方式之結(jié)合、行業(yè)特定領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)、信息流的自動(dòng)化與預(yù)測(cè)能力相互結(jié)合可與現(xiàn)有的整套“大數(shù)據(jù)”工具聯(lián)手合作。終，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將涵蓋傳統(tǒng)方式與新的混合方式，通過先進(jìn)的特定行業(yè)分析，充分利用歷史與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潛力的冰山一角
　　
　　在初階段，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為各種各樣的機(jī)器(從簡(jiǎn)單的到極為復(fù)雜的機(jī)器)嵌入傳感器與其他設(shè)備，這方便了海量數(shù)據(jù)的收集與分析，從而改善機(jī)器性能與系統(tǒng)及連接網(wǎng)絡(luò)的效率。數(shù)據(jù)本身甚至也會(huì)變得“智能化”，能夠迅速掌握目標(biāo)用戶位置，僅在航空業(yè)就蘊(yùn)藏著無(wú)限潛力。據(jù)估算，目前有2萬(wàn)架商用飛機(jī)，它們配備有4.3萬(wàn)臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
　　
　　每臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)由諸多旋轉(zhuǎn)設(shè)備組成。針對(duì)這些旋轉(zhuǎn)設(shè)備，人們可以進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)控。若“智能飛機(jī)”能與機(jī)組人員交流互動(dòng)，那么發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)、燃料消耗、機(jī)組人員分配與調(diào)度的效率提升將超乎想象。所有這些仍僅是基于當(dāng)下數(shù)據(jù)。在未來(lái)15年中，隨著航空服務(wù)不斷擴(kuò)展，陸續(xù)將有3萬(wàn)臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用。同樣，火車頭、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠、能源加工廠、工業(yè)設(shè)施與其他關(guān)鍵設(shè)備也頗具潛力?？偟膩?lái)說(shuō)，今天工業(yè)基地?fù)碛谐^300萬(wàn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，而這僅僅是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潛力的冰山一角。
　　
　　1%增長(zhǎng)意義非凡
　　
　　機(jī)器與智能分析相互結(jié)合將帶來(lái)諸多裨益。我們預(yù)計(jì)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新將直接應(yīng)用于各行各業(yè)，并產(chǎn)生32.3萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)繼續(xù)發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用潛力也將不斷增長(zhǎng)。到2025年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將創(chuàng)造82萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(約為經(jīng)濟(jì)總量的二分之一)。了解具體行業(yè)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生價(jià)值的保守估算，具有一定的指導(dǎo)意義。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)效率增長(zhǎng)1%，將產(chǎn)生巨大影響。例如，在商用航空領(lǐng)域，每節(jié)省1%的燃料意味著將來(lái)15年中能節(jié)省300億美元支出。同樣，若燃?xì)怆姀S運(yùn)作相率提升1%，將節(jié)省660億美元能耗支出。此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能提高醫(yī)療保健流程效率，有益于該行業(yè)的發(fā)展。醫(yī)療保健行業(yè)效率每增長(zhǎng)一個(gè)百分點(diǎn)，將節(jié)省630億美元。世界鐵路網(wǎng)交通運(yùn)輸效率，若提高一個(gè)百分點(diǎn)，將節(jié)省270億美元能源支出。這些都還只是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)潛力很小的一部分。
　　
　　惠及
　　
　　作為創(chuàng)新的關(guān)鍵源泉，美國(guó)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先鋒。伴隨一體化不斷深化，技術(shù)轉(zhuǎn)讓迅速發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的益處將惠及。實(shí)際上，隨著新興市場(chǎng)大力投資基礎(chǔ)設(shè)施，盡早采用并快速部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為發(fā)展的強(qiáng)勁助推器。新興市場(chǎng)國(guó)家或許不需要沿襲發(fā)達(dá)國(guó)家曾經(jīng)走過的道路。例如，無(wú)線技術(shù)將替代電纜或有線技術(shù)；私有、半公共或公共云系統(tǒng)將替代各個(gè)孤立系統(tǒng)。這一切都有助于彌補(bǔ)發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家生產(chǎn)力之間的鴻溝。在該進(jìn)程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將緩解資源與資金壓力，令經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展更具有可持續(xù)性。
　　
　　推動(dòng)力與催化劑
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要應(yīng)用的推動(dòng)力和催化劑：
　　
　　我們需要不懈努力推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)加大投資配置必要的傳感器、測(cè)試設(shè)備與用戶界面系統(tǒng)。投資將成為加速實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化的基本條件。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能在多大程度上提率，能帶來(lái)多少便利將取決于其發(fā)展步伐。部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的成本將因行業(yè)與地區(qū)而定。然而，對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的投入，人們普遍認(rèn)為其成本終將獲得正收益。
　　
　　堅(jiān)固的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、管理脆弱環(huán)節(jié)、保護(hù)敏感信息與知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有效途徑。
　　
　　建立龐大的人才庫(kù)，包括新型交叉人才，如機(jī)械與工業(yè)工程結(jié)合形成新的“數(shù)字機(jī)械工程師”，創(chuàng)建分析平臺(tái)與算法的數(shù)據(jù)專家及軟件與網(wǎng)絡(luò)安全專家。培訓(xùn)員工掌握相應(yīng)技能，有助于確保創(chuàng)新，并創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)需要投入人力物力的工程，但它將徹底改變我們的工業(yè)發(fā)展與生活方式，促進(jìn)人腦與機(jī)器的互動(dòng)與融合。
　　
　　創(chuàng)新和生產(chǎn)力：接下來(lái)呢？
　　
　　在人類歷史長(zhǎng)河中，大部分時(shí)候，生產(chǎn)力增長(zhǎng)讓人難以察覺，人們生活水平的提高也非常緩慢。然而，大約200年前，人類在創(chuàng)新方面邁出了一大步——工業(yè)革命。從此，人和畜類的體力勞動(dòng)被機(jī)械動(dòng)力替代。工業(yè)革命進(jìn)行了一波又一波，給我們帶來(lái)了蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)，繼而是電報(bào)、電話和電。生產(chǎn)力水平得到大幅提高，經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。1800年前，西方經(jīng)濟(jì)體人均收入翻一番足足花了800年；而在接下來(lái)的150年里，卻增長(zhǎng)了13倍。但到了1970年代，生產(chǎn)力的美國(guó)，卻開始止步不前。
　　
　　依賴于信息存儲(chǔ)、計(jì)算和通信技術(shù)的突破，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)興起，于是人類在創(chuàng)新領(lǐng)域里邁出了第二步。其對(duì)于生產(chǎn)力的影響甚至更為深遠(yuǎn)，但是，貌似才過了十年，到2005年左右，強(qiáng)勁勢(shì)頭就消退了。
　　
　　一些人斷言，故事就此結(jié)束。他們認(rèn)為，過去的幾波創(chuàng)新浪潮，雖然極大促進(jìn)了商業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但對(duì)于未來(lái)的生產(chǎn)率增長(zhǎng)，卻派不上用場(chǎng)。他們認(rèn)為，工業(yè)革命帶來(lái)的轉(zhuǎn)變是一次性的，效益都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)；互聯(lián)網(wǎng)革命也已失去作用，而且就創(chuàng)新普及的范圍和對(duì)生產(chǎn)力的提升效果，互聯(lián)網(wǎng)革命比工業(yè)革命差遠(yuǎn)了。
　　
　　我們將挑戰(zhàn)這一觀點(diǎn)。在本報(bào)告中，我們審視了新一波生產(chǎn)力水平提高的潛在可能性。特別強(qiáng)調(diào)將工業(yè)革命的成果及其帶來(lái)的機(jī)器、機(jī)組和物理網(wǎng)絡(luò)，與近期的互聯(lián)網(wǎng)的成果——智能設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)和智能決策融合到一起。我們將此融合稱作“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。有證據(jù)表明，范圍廣泛的新創(chuàng)新能給商業(yè)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大效益。我們相信，懷疑論者過于草率地下了結(jié)論。與工業(yè)革命非常類似，互聯(lián)網(wǎng)革命也是動(dòng)態(tài)地、一層層展開的，而現(xiàn)在正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為何能在當(dāng)今實(shí)現(xiàn)？有很多原因。機(jī)器的性能還沒有完全發(fā)揮，效率低下問題更加嚴(yán)重。此問題并非出現(xiàn)在單個(gè)機(jī)器層面，而是系統(tǒng)層面，復(fù)雜程度之高讓操作人員無(wú)法識(shí)別并減少低效率情況的發(fā)生。由于這些因素，使用傳統(tǒng)方法來(lái)尋求改善越來(lái)越困難。但是，它們卻鞭策人們，利用基于互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的方法來(lái)解決問題。計(jì)算、信息和通訊系統(tǒng)支持廣泛的儀表化、監(jiān)控和分析，儀表價(jià)格大幅降低，大范圍配備和監(jiān)控工業(yè)機(jī)器得以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算能力穩(wěn)步提高，已達(dá)到用數(shù)碼智能增強(qiáng)物理機(jī)器性能的程度。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)集以及運(yùn)算巨量信息的更先進(jìn)的分析工具，逐漸成熟，應(yīng)用范圍更加廣闊。如果把這些改變一起用于機(jī)器、機(jī)組和網(wǎng)絡(luò)，那么令人興奮的新機(jī)會(huì)就會(huì)誕生。
　　
　　儀器價(jià)格的急劇降低也受到了云計(jì)算的影響，云計(jì)算使得我們收集分析的信息量比以前更大，成本更低。價(jià)格下跌的趨勢(shì)，會(huì)加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。正如1990年代后半葉，此趨勢(shì)激發(fā)了人們對(duì)信息通訊技術(shù)(ICT)儀器的迅速采用。移動(dòng)革命也將加速這種價(jià)格下跌趨勢(shì)，讓信息資源的分享更加實(shí)惠，并實(shí)現(xiàn)了分散優(yōu)化和個(gè)性化優(yōu)化。遠(yuǎn)程監(jiān)控工業(yè)設(shè)備、分布式操作電源的實(shí)現(xiàn)，就是有力的證明。
　　
　　要了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的潛力，關(guān)鍵要考慮到工業(yè)系統(tǒng)的龐大規(guī)?！，F(xiàn)在有數(shù)百萬(wàn)的機(jī)器遍布世界，小到簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)，大到衛(wèi)生保健中用到的計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(CT)。機(jī)組數(shù)以萬(wàn)計(jì)，從發(fā)電廠到載人載物橫跨世界的飛機(jī)，還有成千上萬(wàn)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，從電網(wǎng)到鐵路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器與機(jī)組的配合運(yùn)作。
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將有助于工業(yè)系統(tǒng)各層面更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。通過優(yōu)化檢查、維護(hù)和修理過程，資產(chǎn)的可靠性得以提高。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還將改善運(yùn)行效率，無(wú)論是在機(jī)組層面，還是更大的網(wǎng)絡(luò)層面。
　　
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生條件已經(jīng)成熟。早期證據(jù)表明，新一波的創(chuàng)新已經(jīng)來(lái)臨。接下來(lái)，我們將向大家展示工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將如何逐層展開的框架，并舉了幾個(gè)例子，說(shuō)明其為商業(yè)，甚至經(jīng)濟(jì)體帶來(lái)的利益。