日本互联工业战略的启示


摘要:日本试图将解决一系列社会问题作为突破口,在发挥机器人等智能装备产业以及制造能力等优势的同时,在社会生产生活的各个方面积极导入ICT 技术,探索确立日本战略模式。强调实施“社会5.0”战略,即“互联工业”战略,重点关注企业之间的连接,试图构建能让所有企业都受益的互联工业体系。



文/尹峰


随着新一轮科技革命与产业变革在全球范围内的迅速发展,世界主要工业发达国家为重构制造业全球竞争新优势,纷纷提出各自的发展战略,如德国“ 工业4.0”、美国“ 先进制造业国家战略计划”,并不约而同地将智能制造作为主攻方向。而从日本的角度来看,其主要面临三方面挑战:一是国内老龄化、少子化问题严重,导致劳动力供给不足;二是中国等新兴经济体快速崛起,日本制造业面临巨大的竞争压力;三是日本国内从政府到企业虽然也高度关注5G、人工智能、云计算、大数据等新一代信息技术的发展,但这些新技术的应用“ 稍慢半拍”,且缺乏国际引领性的龙头企业。


在上述背景下,日本试图将解决一系列社会问题作为突破口,在发挥机器人等智能装备产业以及制造能力等优势的同时,在社会生产生活的各个方面积极导入ICT 技术,通过不断探索确立日本的战略模式。2016 年1月, 日本政府发布《第五期科学技术基本计划》,首次提出“社会5.0”的概念。2017年3月,日本首相安倍晋三在德国汉诺威工博会上再次强调了日本将实施“社会5.0”战略,具体到工业领域即为“互联工业”战略。与其他国家的企业聚焦于内部的互联互通不同,日本产业界另辟蹊径,重点关注企业之间的连接,试图构建能让所有企业都受益的互联工业体系。


日本互联工业战略的启示


互联工业体系的主要问题


(一)三大核心理念


所谓“ 互联工业”就是以采集海量数据为基础,将人、设备、系统、技术等相互连接起来,从而创造新的附加值和解决相关的社会问题。它具有三大核心理念:一是人与设备、系统之间并不是对立关系,而是合力实现新型数字社会;二是通过企业之间、产业之间以及国与国之间的紧密协作解决复杂问题;三是贯彻以人为本理念,积极推进与数字化技术相结合的人才培养。


(二)四大关键领域


一是智能生产领域,主要是应对劳动力短缺,满足多样化的市场需求。面对日益增长的多样化市场需求,通过广泛应用数字化技术,将设备、人、部门、工厂、企业等连接起来,增强各个环节之间的数据联系、企业内外部之间的协作水平,迅速应对高标准、多样化的市场需求。针对由于人口老龄化导致的劳动力短缺问题,通过数字化技术将生产工艺、技术know-how等知识和经验固化为软件,作为集体的知识灵活使用,解决劳动力尤其是技术人才短缺的问题。


二是智能交通领域,主要是提升服务体验,降低交通成本。在公共交通中,消费者使用多种交通工具时不仅麻烦而且成本较高,因此通过发展互联工业连接各企业之间的数据,为消费者提供无缝衔接的服务体验,并将用户出行的成本最小化。而当个人驾驶汽车时,又面临“事故多、维修费用高、驾驶耗时长”的问题,因此通过自动驾驶技术实现从“自我驾驶”到“享受车内环境”转变,由“ 拥有汽车”向“ 共享汽车”转变。


三是智能医疗领域,主要是提供个性化、高效的医疗保健服务。为应对婴儿潮一代带来的老龄化问题,通过应用物联网、大数据等技术,采集患者发病前、治疗后的相关数据并进行分析,为患者提供个性化、高效的医疗服务。医药和医疗器械制造企业也开始向包括预防、监测在内的医疗保健模式发展,并积极引入人工智能等技术进行辅助诊断。


四是智能家居领域,主要是提高生活质量,增进人们之间的联系。发展互联工业,提高数据利用水平,可提高生活质量、减少生活压力,减轻家务劳动强度,加强老龄化社会中人们之间的联系。通过从用户的各种设备中采集日常数据,并以此为基础为客户提供新的服务,从而建立能够解决各种社会难题的智能社会。


(三)四大实施措施


一是组建实施平台。为了落实“互联工业”战略,日本经产省支持日本机械工程学会等成立了工业价值链促进会IVI,由日本法政大学西冈靖之教授任秘书长。IVI目前共有738 名成员,涵盖了三菱、东芝、富士通、日立、丰田等日本制造业骨干企业。IVI的目标是解决不同制造业企业之间的“互联制造”问题,让不同的企业通过基于“ 宽松标准”的接口实现互联互通,打造“互联工厂”的生态格局。其中,“ 宽松标准”是指企业之间的互联互通不需要共享关乎其核心竞争力的数据,而是从局部逐步更改互联互通规则,在实现企业间互联互通的同时保证各家企业的竞争优势不受影响;“互联工厂”是指通过连接电子数据,消除企业之间开展业务协作时的超负荷、不均衡和浪费,通过自动化和灵活运用人的能力来创建智能价值链。


二是发布参考架构。2016 年12 月,IVI 基于日本制造业的基础提出了工业价值链参考架构IVRA,定义其基本单元为智能制造单元SMU,即一个企业、车间或产线,但SMU必须有人管理,具备自主决策的能力。2018 年3月,IVI 发布了《日本互联工业价值链战略实施框架》,提出新一代工业价值链参考架构IVRANext。与IVRA相比,IVRA-Next一是提出了SMU的自我进化模包括发现问题、共享问题、确立课题和解决问题四个环节;二是将平台定义为“ 不同工作和系统之间互用数据的机制”,是工业价值链参考架构的网络部分;三是提出互联工业的运行框架,包括保护数据主权、基于区块链的数据交换证明、基于宽松标准的数据词典管理等。


三是推动数据交易。所谓“数据交易”,即制造业企业将产出的数据,提供给可信赖的第三方,以吸收对方的知识和加深业务协作,并可以根据事先定好的合约,分享因相互连接而产生新的附加价值。为推动实现“制造业数据交易”,I VI 开发了基于“ 宽松标准”的工业数据词典,并组织东芝、DMG 森精机、富士通、发那科、NEC 与三菱电机六家企业进行数据交易的试验验证。


四是加强对中小企业的支持。在应用机器人、物联网等新技术改进生产效率时,大部分中小企业都面临着知识缺乏、人才不足等问题。为此,日本经产省组织实施了中小企业智能制造支持行动,依托相关机构在全日本设立了31个中小企业智能制造支持中心,为中小企业提供技术支持、专家辅导等服务。同时,专家被派往中小企业之前,需对其进行一系列的培训。


主要特点


(一)基于宽松标准构建互联工业体系


互联工业战略提出在未来的制造环境中,制造企业需要与客户、消费者、供应商等价值链上利益相关者之间实现互联互通,即构建互联工业体系。但从现实的角度看,由于企业对关乎其核心竞争力的内容会严格保密,很难直接实现高度的互联互通。鉴于此,日本十分务实地提出了“宽松标准”的概念,建立企业间易于互联互通的宽松接口,在实现企业间互联互通的同时保证各家企业的竞争优势不受影响,以当下可行的方法推动互联工业的发展。


(二)突出平台在数字世界的核心作用


互联工业战略将平台看作是网络和数字世界的核心。首先,平台定义了一系列的规则和条件,集成了相关的软件和硬件设施,并通过软件为制造业企业提供服务。其次,平台利用数字技术将生产现场的各种活动转换到网络和数字世界中,并通过对数据的加工处理形成新的知识和技术。最后,不同的平台需基于宽松标准连接起来,形成分布式的平台生态系统。


(三)强调通过持续改进实现智能制造


互联工业强调通过持续实现生产现场、组织架构、工作流程等方面的改进,通过一系列的循环往复、迭代升级最终实现智能制造。例如,SMU的活动维度将生产现场的所有活动归为四类:计划、执行、检查和行动,即PDCA循环。通过周而复始地运转, 不断发现和解决生产现场的“ 小问题”,实现持续改进。对于组织结构优化、工作流程调整等“大问题”,IVRA-Next提出通过发现问题、共享问题、确立课题、解决问题的迭代循环,实现SMU的自主进化。


(四)高度重视人员和知识的价值


与德国工业4.0参考架构、中国智能制造系统架构等不同,日本在“互联工业”中提到了“ 数字化三胞胎”的概念,即信息世界、物理世界以及人的世界,将人作为制造系统的重要组成部分。同时,IVRA-Next也高度重视人的价值。例如,IVRA-Next将其基本单元SMU定义为必须是有人管理、能根据需要调整内部结构、具有自主决策能力的机构。同时,SMU的资产维度包括人员、工厂、产品和工艺(知识)四种资产,并且认为在生产现场的工作人员,以及生产工艺、方法、专有技术等知识都是十分宝贵的资产。


对中国的启示和建议


(一)发挥好工业互联网平台的作用


工业互联网平台通过跨部门、跨企业、跨区域的互联互通,在智能制造中扮演着类似“神经中枢”的角色。IVRANext认为平台是数字世界的核心,负责将物理世界的各类活动转化到数字世界中,并将这些活动连接起来,是构建互联工业体系的关键。建议发挥工业互联网平台在智能制造发展中的重要作用,进一步加强智能制造和工业互联网相关政策、专项、标准等的统筹,建立健全协同推进机制,形成政策合力,重点在技术研发、试点示范、应用推广等方面加强协调对接。


(二)“ 求同存异”制定智能制造标准


不同企业的发展基础、产品特征、工艺技术、商业模式等存在显著差异,而且企业会对涉及核心竞争力的相关内容严格保密。因此,建议在制定智能制造标准,尤其是涉及工业互联网、网络协同制造等方面的标准时,可借鉴日本的做法,采取宽松的标准实现企业之间的互联互通,促进企业开放共享的同时保留各自的特色优势。


(三)加大对中小企业的支持力度


在现代社会化生产的分工协作体系中,制造业企业的成功是产业链上下游协作的结果,高水平的供应链是高品质、高质量产品的重要保障。因此,日本在实施互联工业时高度重视对供应链上下游中小企业的改造,针对中小企业缺乏足够的知识和人才的问题,设立了31个智能制造支持中心,专门帮助中小企业应用机器人、物联网等技术。而我国前期实施的智能制造试点示范项目、综合标准化与新模式应用项目,大多由大型企业承担,虽有效激发了大型企业的内生动力,但对中小企业的支持还不够。下一步,建议搭建一批中小企业智能制造公共服务平台,为其提供相关的试验验证、咨询诊断、系统集成、供需对接、信贷金融、人才培训等服务,进一步降低中小企业发展智能制造的门槛和成本;同时,实施产业链智能化水平提升专项行动,支持龙头企业带动上下游中小企业进行智能化改造,提升产业链的整体竞争力。


(四)重视人在制造系统中的价值


我国部分企业在实施智能制造时,片面追求“ 机器换人”,甚至将智能制造简单地理解为“就是上设备、上系统”。智能制造不排斥人工,INRA-Next也认同人是企业最宝贵的资产。建议最大化发挥人在智能制造中的价值。一是开展宣传教育,破除企业对智能制造片面化、简单化的认识;二是实施智能制造人才培训专项行动,建设一批智能制造实训基地,帮助生产工人、管理人员等掌握相关的知识和技术。


(作者为工业和信息化部装备工业发展中心研究员;编辑:张燕冬)


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日本互联工业战略的启示

原文始发于微信公众号(财经智库CJZK):日本互联工业战略的启示


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