工業(yè)4.0在德國：未來虛擬世界和物理世界將徹底打通

作者：弗蘭克·雷門斯伯格

工業(yè)4.0直接緣于2008年金融危機(jī)導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)危機(jī)。當(dāng)時德國提出,，工程和制造業(yè)等核心行業(yè)要做出改變，變得更有效率,，才能夠渡過金融危機(jī),。討論階段歷時三年，2011年開始落地,。7年來,，工業(yè)4.0經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：柔性化、定制化生產(chǎn),，企業(yè)從產(chǎn)品平臺向服務(wù)平臺演進(jìn),；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)。

未來7年,，最重要的技術(shù)趨勢是數(shù)字孿生,，虛擬世界和物理世界徹底打通，員工能力和商業(yè)模式徹底重構(gòu),，但任何一家企業(yè)都不可能憑一己之力做到這些,，聚焦核心，打造生態(tài),，是領(lǐng)導(dǎo)型企業(yè)的普遍做法,。

過去七年的工業(yè)4.0
今天，我?guī)Т蠹铱纯垂�業(yè)4.0在德國的7年發(fā)展歷程,。起初工業(yè)4.0的理念是,，在工程和制造業(yè)中加入數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)：一方面是更加靈活,，更加定制化，企業(yè)可以為顧客定制化生產(chǎn)產(chǎn)品,。另一方面是顯著提高生產(chǎn)效率。

工業(yè)4.0報告是在2011年公布的,，它在數(shù)百個公司里進(jìn)行了廣泛討論,，定期在工業(yè)4.0平臺上彼此分享經(jīng)驗(yàn)，逐漸形成了如何實(shí)施它的概念,。兩年之后,，大家非常清楚地認(rèn)識到，對于德國工業(yè)在全球保持競爭力來說,，工業(yè)4.0的這兩個核心概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,。

為什么？
很明顯,，更加靈活地服務(wù)顧客,，為他們生產(chǎn)定制化的產(chǎn)品很有吸引力，提高制造生產(chǎn)效率也很有吸引力,。但是如果看看正在發(fā)生什么,，很快就會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的本質(zhì)發(fā)生了變化。從產(chǎn)品本身變成了平臺,。如果你只是關(guān)注高效地生產(chǎn)產(chǎn)品,，或者根據(jù)客戶要求為產(chǎn)品提供更多配置選項(xiàng)，這很好,，但還不夠,。我們要退一步，看產(chǎn)品本身,，只有把它看作是一個服務(wù)平臺才可以,。

于是德國推出了工業(yè)4.0的后續(xù)舉措，思考企業(yè)作為一個軟件平臺的未來是什么,？作為一個服務(wù)平臺的未來是什么,？服務(wù)是產(chǎn)品離開工廠之后通過平臺上供的，這是我們在國內(nèi)開展的第二個計劃,。一旦你有了一個智能產(chǎn)品之后,，就要立刻思考，我是否可以完全改變這個產(chǎn)品的工程設(shè)計方式,？事實(shí)上,，你必須要改變。2015年,，我們開始提并強(qiáng)調(diào)這個概念,。

德國SAP公司的“智能工廠”相關(guān)演示

很快我們認(rèn)識到僅僅有競爭力和活下來還不夠,，即便有工業(yè)4.0的制造，即便把產(chǎn)品定義為平臺,，比如一輛車可以成為一個軟件平臺,，很多醫(yī)療設(shè)備會成為軟件平臺，風(fēng)機(jī)可以成為軟件平臺,。你很快就會意識到這些設(shè)備在運(yùn)營過程中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù),，我們要重新思考如何利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來分析產(chǎn)品所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，要有能力將這些數(shù)據(jù)實(shí)時帶入到機(jī)器的運(yùn)行周期中,，利用這些數(shù)據(jù),。因此，我們推出第三個項(xiàng)目——自動化系統(tǒng)或者人工智能,。如果有工業(yè)4.0,，有智能化產(chǎn)品，接下來就是如何適當(dāng)使用數(shù)據(jù)來縮短周期,。

一個公司在數(shù)字時代要想生存下去需要做到三點(diǎn)：
第一,，用數(shù)據(jù)來推動商業(yè)成果；
第二,，縮短做一切事情的周期,，這是競爭的關(guān)鍵，要明顯縮短設(shè)計,、制造和實(shí)時運(yùn)營反饋的周期,；
第三，根據(jù)消費(fèi)者的需求提供定制,。

我們發(fā)現(xiàn)事實(shí)上縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和利用數(shù)據(jù)來推動商業(yè)成果的能力比靈活定制化更加重要,。這三點(diǎn)都很重要，但是我們獲得的益處其實(shí)是從數(shù)據(jù)而來,。

從2011年開始,，德國軟件工業(yè)開始搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果有了智能生產(chǎn)的智能產(chǎn)品,，工廠又實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)營,，就必須要有共性技術(shù)把它們結(jié)合在一起，很多的公司必須要更換它們傳統(tǒng)的系統(tǒng),。公司如果想在保持競爭力,，必須要上云，可以是私有云,、可以是公有云,，可以混合云，但是用過去的系統(tǒng)是不行的,。

在德國從軟件公司開始,，我們有SAP,、西門子這樣的大公司，還有中等公司的聯(lián)盟,，他們都開始搭建新的平臺,，用新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺來連接所有的一切：車間中設(shè)備上的智能產(chǎn)品，在鐵路系統(tǒng)的機(jī)車上運(yùn)行的設(shè)備,，化工廠的閥門等等,。平臺連接所有的設(shè)備，通過傳感器搜集數(shù)據(jù),，讓所有業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)變得透明，提高生產(chǎn)效率,，縮短周期,，創(chuàng)造新的滿足客戶需求的產(chǎn)品。這是工業(yè)4.0能夠?qū)崿F(xiàn)的重要基礎(chǔ),。

未來七年的工業(yè)4.0
上面只是過去七年中所發(fā)生的事情,，我們正在思考接下來的七年。當(dāng)然上面所有說的并非已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了,，實(shí)際上德國的各個公司接受這些新概念的速度是不同的,，在這方面領(lǐng)先的公司，商業(yè)產(chǎn)出更好,，公司運(yùn)轉(zhuǎn)速度更快,，財務(wù)表現(xiàn)也更佳。

未來有許多機(jī)會,。第一,，我們在經(jīng)歷新的技術(shù)變革，其中最重要的技術(shù)是數(shù)字孿生,。產(chǎn)品在物理世界真實(shí)存在之前就已經(jīng)在虛擬數(shù)字世界中存在,，一旦你有了數(shù)字孿生，你可以虛擬設(shè)計產(chǎn)品,，可以模擬市場,，可以把產(chǎn)品配置成客戶需要的樣子，可以設(shè)計產(chǎn)品性能和經(jīng)驗(yàn),，所有的一切都可以在數(shù)字化世界中完成,，不需要任何物理世界中的操作。


第二,，我們要重新思考產(chǎn)品的構(gòu)成要素,，要重新考慮產(chǎn)品作為軟件平臺的問題。一個由軟件運(yùn)營的機(jī)械設(shè)備,，你可能不確定兩年后需要它提供什么服務(wù),，而它是每天運(yùn)行的真實(shí)設(shè)備,，如果不控制好可能會傷害人類，會很危險,。所以我們需要重新思考如何驗(yàn)證這些產(chǎn)品,，讓這些產(chǎn)品能夠更新軟件，實(shí)現(xiàn)新的功能,，這些產(chǎn)品會引入起初沒有測試過的生產(chǎn)流程,，那么整個的驗(yàn)證流程就要重新考慮。這就是我們要重新考慮產(chǎn)品構(gòu)成要素的含義：要重新考慮產(chǎn)品如何設(shè)計和驗(yàn)證,。

很多客戶可能不再買產(chǎn)品了,，他們要買的是產(chǎn)品的功能。例如買的不是機(jī)車,，而是交通能力,，這是完全不同的商業(yè)模式。如果你提供高質(zhì)量及時的交通,，而且有很好的客戶體驗(yàn),，就可以獲得溢價，這就變成一個服務(wù)行業(yè),，跟制造行業(yè)不一樣,，賣出產(chǎn)品之后通過服務(wù)獲得利潤。此外,，分享經(jīng)濟(jì)也進(jìn)入了B2B行業(yè),。

第三，工業(yè)4.0進(jìn)入了新的層面,，就是自動化升級,，隨之而來的新工種和對新工作能力的需求。很多人力的工作不需要了,，但是我們需要工人做不同的事,，因?yàn)楣�業(yè)4.0的領(lǐng)導(dǎo)者在創(chuàng)造新的工作崗位。一些外包的供應(yīng)鏈被帶回了國內(nèi),，更高的生產(chǎn)效率催生對制制造業(yè)供應(yīng)鏈的重組,。對于領(lǐng)導(dǎo)者來說，他們把供應(yīng)鏈帶回國內(nèi),，也意味著需要重新去培訓(xùn)員工來做一些很重要的新工作,，工作種類在發(fā)生改變。

這對于德國工業(yè)來說既是機(jī)會也是挑戰(zhàn),，因?yàn)橐郧翱赡苣闶且粋�典型的工程公司,，現(xiàn)在要變成一個軟件公司；以前你是一個產(chǎn)品銷售公司,，現(xiàn)在要變成服務(wù)公司,，以前你是一個離散制造業(yè)的負(fù)責(zé)日常運(yùn)營的流程管理公司,，現(xiàn)在你的員工必須更為靈活地實(shí)時滿足客戶的定制需求。這些都是巨大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn),，我們需要思考如何創(chuàng)造一個系統(tǒng)來培訓(xùn)幾百家不同的公司,，以改進(jìn)他們的業(yè)績。

對于德國來講這非常重要,，默克爾總理經(jīng)常請商業(yè)領(lǐng)袖討論這方面的問題,。三個月前的一個會議上，她請商業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人來討論德國的制造業(yè),、人工智能（AI）,、如何用AI技術(shù)推動國家發(fā)展。

為了回答她的問題,，我們開始比較世界各地的AI情況,，德國擅長什么，美國擅長什么,，我們認(rèn)為世界上唯一能夠跟我們競爭或者合作的除了美國、歐洲鄰國以外,，就是中國,。中國發(fā)展AI的方式是驚人的。

對于德國來說,，我們關(guān)注制造業(yè),，我們在B2B方面非常強(qiáng)，但我們的B2C行業(yè)不是很強(qiáng),，我們會用人工智能,、機(jī)器學(xué)習(xí)和機(jī)器人來搭建基礎(chǔ)架構(gòu)，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)定制產(chǎn)品和服務(wù),。人工智能技術(shù)在制造行業(yè)將會扮演重要角色,，我們對此會大量投入，包括機(jī)器人,、語音識別上的人機(jī)合作技術(shù),，未來人與機(jī)器交流的常態(tài)就是你與機(jī)器對話，在車間中也是如此,。

我們跟客戶在多方面展開合作,，但是我們每次的討論總是從你是以何種方式、何時向哪些目標(biāo)客戶銷售多少產(chǎn)品及服務(wù)開始的,。這個問題很簡單,，但是回答很難。

對汽車行業(yè),，你賣了多少車,，什么配置,，賣給了誰，什么時候賣的,，再加上電動車有多少,，多少賣給終端用戶，多少賣給零售商,，多少是共享汽車,？共享經(jīng)濟(jì)中汽車售價多少？能否單獨(dú)賣零部件,？面對這樣簡單的問題,，我們就能發(fā)現(xiàn)未來有多么不確定。

任何的公司都適用這個問題,。如果你是一個制造醫(yī)療設(shè)備的公司,，是賣機(jī)器，還是向病人賣診斷能力,？我們現(xiàn)在已經(jīng)有公司在這么做,，有德國公司過去是賣設(shè)備的，現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)了一種辦法來優(yōu)化設(shè)備的治療方案,，使得病人的預(yù)期壽命可以延長五年,，他們不再去賣設(shè)備，而是賣服務(wù),。他們賣的是一個承諾,，某類病人來找我們可以多活至少五年。

這些問題,，是過去50年工業(yè)界不需要回答的問題,，過去50年有很多自動化，但是沒有革命�,，F(xiàn)在我們正在進(jìn)入這樣一個領(lǐng)域,，要重新思考將來如何把產(chǎn)品和服務(wù)結(jié)合起來賣給最終用戶。

改變一切的數(shù)字孿生技術(shù)
接下來的問題是,，依靠我自己可以做到這些嗎,？還是要打造一個生態(tài)來實(shí)現(xiàn)？因?yàn)楹芏喙こ坦�司都不是軟件公��,，他們還不知道如何為產(chǎn)品打造軟件平臺,。

再下一個問題是你未來跟誰競爭？德國的汽車行業(yè)幾年前就沒有看到特斯拉會成為它們的競爭對手,，空客在國防業(yè)務(wù)也沒有看到新的太空火箭的出現(xiàn),。所以我們要不斷問這三個問題：我們能出售什么產(chǎn)品和服務(wù)？什么合作伙伴可以幫我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)？我們會和誰競爭,？如果我們能就這些問題進(jìn)行很好的對話,，就能夠獲得一些新的見解和結(jié)論。

我們建議德國工業(yè)界要為未來做好準(zhǔn)備,，要有智能產(chǎn)品,，要有智能生產(chǎn)，賣的是產(chǎn)品加服務(wù),。你在賣產(chǎn)品時可能還沒有服務(wù),，但產(chǎn)品用了兩年以后要有服務(wù)。你的產(chǎn)品是一個服務(wù)平臺,，要用很多年,，你作為一個產(chǎn)品制造商，能否參與到它的價值增值過程,？這是新的商業(yè)模式,，聽上去很簡單，但實(shí)施起來非常復(fù)雜,，這是我們正在做的,，我們跟德國企業(yè)在這三個領(lǐng)域同時協(xié)作。

我們對于單個公司的建議是,，為你的核心業(yè)務(wù)——軟件平臺——做好準(zhǔn)備,，準(zhǔn)備好一切都要數(shù)字化，這能夠帶來透明,、縮短周期；讓你的核心產(chǎn)品做到個性化,，從而與客戶緊密綁定,；然后要聚焦核心業(yè)務(wù)，你不需要做所有的事情,，所以要聚焦在核心能力,，強(qiáng)化優(yōu)勢。

然后我們開始考慮即將到來的數(shù)字化革命,，那就是數(shù)字化孿生,。我們相信，工程和制造類企業(yè)的下一個趨勢就是數(shù)字孿生,。

這是一個新的平臺,，你可以通過數(shù)字孿生的數(shù)字渠道去營銷你的產(chǎn)品，可以數(shù)字化的賣給客戶,，可以提供數(shù)字化的制造,、服務(wù)。這方面已經(jīng)有一些試驗(yàn)項(xiàng)目，目前行業(yè)還沒有一個一體化的解決方案,，但是接下來五年內(nèi)會出現(xiàn),。我們認(rèn)為公司會有新的平臺是圍繞“數(shù)字孿生”產(chǎn)生的，它會控制公司的一切流程,。

一旦你有了數(shù)字孿生,，一旦將公司運(yùn)營和數(shù)字孿生連接起來，商業(yè)模式就會發(fā)生變化,。你將可以發(fā)展新業(yè)務(wù),，圍繞產(chǎn)品服務(wù)平臺獲得收入。

接下來是技術(shù)基礎(chǔ),。一個制造,、工程公司要進(jìn)入新時代，他們需要什么,？就是這些：智能產(chǎn)品,、智能服務(wù)、新價值和新商業(yè)模式,。

每一個公司都需要了解“數(shù)字孿生”,，如何運(yùn)營軟件平臺的操作系統(tǒng)；會有許多新的電子器件,，需要很多傳感器,，還有硬件安全技術(shù)，邊緣設(shè)備上的機(jī)器學(xué)習(xí),，消費(fèi)化的人機(jī)交互,，比如語音和數(shù)字身份傳感器，從產(chǎn)品中搜集數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序接口（API）,、還有新的制造技術(shù)比如3D打印,。

關(guān)于智能服務(wù)，需要平臺,，需要物聯(lián)網(wǎng),、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù),、機(jī)器學(xué)習(xí)框架,，需要數(shù)字服務(wù)工廠，因?yàn)橐坏┩瞥霎a(chǎn)品,，它是一個軟件平臺,，還需要有一個每周能給客戶提供數(shù)字服務(wù)的工廠，它不能停工,，也是一個新的賺錢工具,。還需要一個數(shù)據(jù)空間來交易這些數(shù)據(jù),，可能是和競爭對手交易，因?yàn)槟愕母偁帉κ钟心阆胍�的�?shù)據(jù),，你也有你的競爭對手想要的數(shù)據(jù),，需要建立市場。

同時,，還要有監(jiān)管,，因?yàn)槿绻�不正確地控制植入了AI的設(shè)備，對人來來說會很復(fù)雜和危險,。那么就要考慮如何構(gòu)建對產(chǎn)品行為的動態(tài)驗(yàn)證,，因?yàn)檐浖�一直在變�?br />
然后你要考慮針對客戶的新的商業(yè)模式和體驗(yàn)，以及用戶獲得產(chǎn)品的便利性,，如何為服務(wù)收費(fèi),，如何建立新的商業(yè)模式。同時我們也在考慮商業(yè)的數(shù)字孿生,，能否為所有的制造產(chǎn)品在“數(shù)字孿生”之外提供“商業(yè)孿生”,，在這之下，你需要提供基于云的服務(wù)和根據(jù)顧客需求提供解決方案,。

我們正在這些領(lǐng)域努力,，目前沒有任何一個公司能夠掌握所有這些環(huán)節(jié)，但這就是工業(yè)4.0在德國的未來,，接下來的五年很多設(shè)想會變成現(xiàn)實(shí),。會有很多挑戰(zhàn)，企業(yè)的管理層會抗拒這些變化,，這很好理解,，因?yàn)樗麄円�做不熟悉的、費(fèi)力的事情,。還有監(jiān)管,，政府可以通過監(jiān)管鼓勵這些變革發(fā)生。還要考慮公司組織靈活性的問題,，既要提供很好的產(chǎn)品服務(wù)和商業(yè)模式,，同時還要能賺錢,。你不能放棄核心業(yè)務(wù),，同時也要做新的業(yè)務(wù)，那么怎么調(diào)整公司的組織,？這存在很多的挑戰(zhàn),，但如果做得好，收益也很明顯,。

來源：《財經(jīng)》雜志