【华创机械】汉诺威西行记之二：他山之石——美德工业4.0异同

太极匡 2015-04-27

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现场调研总结

本次汉诺威调研，我们有幸与美国“先进制造联盟”以及德国“工业4.0”技术框架草拟方代表BIT KOM的专家进行深入交流，通过美、德不同角度诠释海外先进制造体系对于工业4.0的理解和差异，尝试理解和展现未来中国在工业4.0道路上可能实现的目标：

两国共同点
1. 信息技术的融合、数字化将是发展必然趋势
2. 工业物联网将实现生产效率的大幅提升
3. 移动互联将是大势所趋，但信息安全成为制约，这也是未来几年大力投资的方向（掘金点）
4. 技术升级过程中，关注客户（后端）的使用感受将是全流程优化、提升的方向之一
5. 工业物联网的大规模应用均是相对成熟的领域
两国差异：
1. 美国限于制造业的升级，更多关注目前网络技术的升级及IT技术在制造业的运用
2. 德国工业4.0的愿景是万物互联（IT+Smart Anything），关注的是技术在各领域的融合对于生产、生活的影响和改变。
3. 德国提出制造业智能化的发展将受地区、国家政策及发展现状的客观影响，德国仍将致力于在其优势领域的制造升级，加强关注后端。
4. 关注行业差异：
  
  德国 - 汽车工业、电讯、农业、机械制造、能源、化工
  
  美国 - 工程机械、发电、电力传输、水资源处理及输送、油气开发
我们认为，当前中国在工业物联网硬件、软件领域仍落后欧美体系。我国发展工业4.0应当结合国情，在优势领域加大突破。目前看物联网硬件系统中的互联网设备并不具备优势，但一批企业已经在细分领域取得突破如浙大中控（EPA）在某些现场总线通讯领域的设备应用已经具备一定优势。同时，IT软件应用技术，我国落后幅度较小，结合我国比较成熟的领域，有望取得突破。看好工业物联网在如下行业可能取得突破进展：
1. 汽车工业、电讯、农业、机械制造、能源、化工、发电、电力传输、水资源处理及输送、油气开发。特别是机械制造、能源、电讯、电力传输、汽车、化工领域取得突破的成功概率较高。

美国“先进制造联盟”-工业物联网（IOT）的机遇在于应用升级和网络安全

智能工厂的底层架构 - 工业互联
1. 分布式传感器 - 网络互联互通 - 消费级移动产品用于自动化控制（手机端、Pad等）- 网络安全是工业以太网最主要的关注点 - 应用集中在大数据分析、诊断、运维等
2. 更多趋向服务端的业务 - 自动化厂商将会把大量的IT服务外包出去
工业通讯技术将向工业以太网升级（Industrial Communication）

技术演化方向：现场总线 - 工业以太网

标准化：各主要设备厂商为了更好的实现系统整合及产品兼容及推广，目前，现场总线有多达十数种通讯协议标准，按照地区及主导厂商划分可概括如下：
- 亚洲 - CCLink - 日本三菱
- 欧洲 - Profit BUS - 西门子
- 美国 - Ethernet IP -RockWell
- 中国 - Profit BUS+ EthernetIP市场占比最大，大量的产品混合使用，当前市场提供的产品更强调通用性和兼容性。开放性将是行业发展的主流。
无线通信技术在工业领域的推广进度将非常缓慢，原因主要是安全和网络开放性限制！
未来工业互联市场中的移动终端及相关产品将得到推广，但功能将非常有限
1. 移动端产品的主要功能：可视化、视觉功能、txt及email的收发
  
  受网络安全技术的限制和开放性的要求，而应用于控制终端的功能将很少。
2. 驱动力：随着生活中移动互联网技术的普及，更多年轻一代工程师的使用习惯将叠加到工业互联产品的开发中，相关产品的开发将带动市场不断前进。
IOT（Industrial Internetof Things）工业物联网及网络安全
1. 工业物联网的大力推广将大幅度提升工业制造的生产效率，20年后，有望在原基础上提升超过20%-30%。
2. 工业传感器（Sensor） - 功能个性化将是推动传感器技术发展的主要动力
3. 工业物联网的安全（IOT CyberSecurity）市场有望成为IOT领域增速最快的领域
  
  2014年“On-Top”预测安全市场规模在6亿美元以上，成为当年增长最快的领域。未来几年该领域投入和技术突破将成为重点投资热点。
4. 未来几年网络安全受益最大、应用最多的领域：传统能源、资源、装备制造业
  - 工程机械、发电、电力传输、水资源处理及输送、油气开发将是IOT应用最大的领域
  - 原因：过去关注的热点是装备和硬件，目前已实现大量普及，未来上述企业将主要通过收购为其工业体系提供网络安全支持

德国BIT KOM协会，工业4.0构架及标准草拟方

工业4.0的核心是信息技术（ICT，Information Communication Tec）、云技术与工业的结合。
工业革命往往来自于外部，Ind3.0 - Ind4.0的革新来自于互联网行业及微电子、信息行业。案例：历史上首个工业化流水线出现在屠宰业，之后启发了福特，才引入汽车制造业和其它装备制造业并最终大规模普及。
脱离工业思维模式，融合（Conversion）将成为趋势和方向。融合将分为4个阶段：
1. IT+Tel Com：第一次融合发生于IT与通讯技术，发生于15年前，案例：德国电信当时有27万从业人员，当前仅1万人。每次融合都将带来效率提升和成本降低，自动化技术大量使用替代人工！
2. IT+Consumer Electronic：第二次融合发生于IT与消费电子领域，MP4是代表，案例：Sony被Apple取代，昔日王者不再！
3. IT+content：第三次融合导致用户行为发生变化，通过新的媒介（手机、PAD、iwatch），人们生活的方式发生改变。
4. IT+Smart Anything：第四次融合将是所有领域的数字化 - Digitalization
  
  趋势不能阻止，只能顺应！
工业4.0将由生产过程向后端（客户）延伸，单一功能的产品将不再具备竞争力，具备功能更新能力的产品将占领市场（如Iphone与APP，不断扩展了手机的功能，手机不再仅仅是手机）。
智能化 - 软件+网络
1. 技术现状：智能工厂的发展迟于智能化设备的技术进步
2. 大而全并不是智能化的发展路径。智能化的进程完全取决于国家、地区的整体发展水平，部分国家仍将专注某领域或行业的生产。对于德国，将专注于设计、制造目前已经发展很好的领域和产品，更多的关注客户感受（后端）。
数字化演进的前景和时限
1. 预计未来10-15年工业界的数字化将基本成型。
2. 当前的各种想象、愿景仅仅是一个目标，也许仅是未来发展全景图的5%！
工业4.0将是一个渐进式实现的过程（incremental process），在演进过程中经济将逐步受益。
1. 通过对德国汽车工业、电讯、农业、机械制造、能源、化工6大行业的分析，德国工业4.0的目标将实现年度德国GDP复合增速超过1.7%，13年德国GDP3430亿欧元，2025年将超过4220亿欧元。
工业4.0的4大核心技术方向
1. 嵌入式系统 - 非常重要
2. 流程控制 - 关注整个流程，从设计到客户使用感受的优化；数字化导向，在所有环节进行大数据分析、运维支持。
3. 架构与基建 - 将有更多的sensor用于设备、移动互联将成为必备，网络宽带的提升将是必须投入。
4. 安全 - 目前工业网络不够可靠，未来将是大规模投入的方向！
工业4.0的过程中，大企业与小企业的定位和角色不同：
1. 大企业：德国大型企业将在工业4.0进程中扮演铺路者的角色，并推动各行业的演进！
德国80%以上的企业为中小企业，他们将通过与大企业合作、借鉴大企业经验等模式，共同发展受益！