變身“數(shù)據(jù)中心”，智能工廠面臨技術(shù)挑戰(zhàn)

    為了降低生產(chǎn)成本，阿迪達(dá)斯在亞洲大量生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)鞋，然而，從設(shè)計(jì)到商店出售需要耗時(shí)18個(gè)月。對(duì)于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，這個(gè)漫長(zhǎng)的等待過(guò)程正在變得越來(lái)越難以忍受。并且，客戶(hù)還在尋找獨(dú)特的定制產(chǎn)品，并希望立即嘗試最新款式。但是，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式根本無(wú)法滿(mǎn)足這些要求，因此阿迪達(dá)斯正在創(chuàng)建一個(gè)“高速工廠”的概念，以便在更接近銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)的地方生產(chǎn)定制的運(yùn)動(dòng)鞋。

    同樣，日本機(jī)床制造商大隈機(jī)械也開(kāi)發(fā)了一套完整的銑削加工工藝，可以7×24小時(shí)自主運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程可以根據(jù)需要自動(dòng)選擇和更換切削刀具，提供原材料和耗材，而不需要人為干預(yù)，工作人員只需在現(xiàn)場(chǎng)用平板電腦上的監(jiān)測(cè)應(yīng)用執(zhí)行應(yīng)用來(lái)監(jiān)督工廠運(yùn)營(yíng)。

不變革，就淘汰

    這些例子讓我們意識(shí)到第四次工業(yè)革命已經(jīng)來(lái)臨，這將改變當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)模式，并決定未來(lái)如何創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。與前三次工業(yè)革命一樣，這次工業(yè)革命會(huì)迅速采用創(chuàng)新和變革技術(shù)。這些技術(shù)將挑戰(zhàn)之前的所有假設(shè)，并改變我們對(duì)制造業(yè)的一切認(rèn)知。這也意味著，制造商和政府需要為不可避免的變革做好準(zhǔn)備，否則就會(huì)被時(shí)代拋棄。

    今天，制造業(yè)的發(fā)展方向已經(jīng)與前三次工業(yè)革命大相徑庭。前三次工業(yè)革命的重點(diǎn)是集中化和大批量生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)；而第四次工業(yè)革命將以大規(guī)模定制和彈性生產(chǎn)為基礎(chǔ)，產(chǎn)品生產(chǎn)的地點(diǎn)盡可能靠近需求中心。

    制造商不再只是生產(chǎn)和管理庫(kù)存，而是致力于建立高度整合的供應(yīng)鏈，并根據(jù)上游供應(yīng)商和消費(fèi)者的實(shí)時(shí)需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。這需要在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)并采取糾正措施。造成這種轉(zhuǎn)型和“變革”的原因是制造商在整個(gè)端到端生產(chǎn)過(guò)程中希望以最小的甚至不需人為干預(yù)的情況下完成所有生產(chǎn)流程。所謂工業(yè)4.0制造模式很大程度上依賴(lài)于制造技術(shù)之間的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)交換，涉及信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等。

物理信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合

    工業(yè)4.0模式旨在將工廠本身轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)或智能工廠。在每家智能工廠內(nèi)，模塊化生產(chǎn)流程通過(guò)物理信息系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)器相融合，而不僅僅是為了遙控和監(jiān)測(cè)。這些模塊化智能工廠能夠自主決策如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的分權(quán)和自動(dòng)化，并且能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與人工操作員和其他智能工廠進(jìn)行溝通和合作，以完成一個(gè)全方位的供應(yīng)鏈變更。

    事實(shí)上，這就像IT行業(yè)多年來(lái)使用數(shù)據(jù)中心的情況一樣：通過(guò)虛擬化物理服務(wù)器，以及業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化技術(shù)，使機(jī)器在一定程度上實(shí)現(xiàn)自我管理。而我們將繼續(xù)推動(dòng)這些模式進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新功能，例如軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、混合云和人工智能（AI）。

    數(shù)據(jù)中心虛擬化現(xiàn)在可能已經(jīng)成為主流，但是工業(yè)4.0運(yùn)動(dòng)對(duì)很多人來(lái)說(shuō)仍然陌生。盡管如此，它在全球制造業(yè)的發(fā)展卻越來(lái)越快，德國(guó)政府在2013年創(chuàng)建了這個(gè)詞，同時(shí)也提出了一個(gè)使該國(guó)制造業(yè)全面計(jì)算機(jī)化的計(jì)劃。2015年德國(guó)總理默克爾在達(dá)沃斯舉行的世界經(jīng)濟(jì)論壇上介紹了這一概念，并將其稱(chēng)為“工業(yè)4.0”。目前德國(guó)政府投資了2億多歐元用于鼓勵(lì)公民在學(xué)術(shù)、商業(yè)和政府領(lǐng)域進(jìn)行切實(shí)可行的研究。現(xiàn)在，德國(guó)并不是唯一進(jìn)行此類(lèi)投資的國(guó)家，許多國(guó)家都紛紛跟進(jìn)。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)面臨技術(shù)挑戰(zhàn)

    然而，革命既有挑戰(zhàn)性，也可能雜亂無(wú)章，工業(yè)4.0也一樣。除了經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力變化所帶來(lái)的文化和政治挑戰(zhàn)之外，推廣“工業(yè)4.0”模式還需克服幾項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)，包括集成新系統(tǒng)并對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行更多訪問(wèn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題大大增加。此外，專(zhuān)有生產(chǎn)知識(shí)也成為IT安全問(wèn)題；成功的信息物理通信需要高度的可靠性和穩(wěn)定性，但很難實(shí)現(xiàn)和維護(hù)；以較少的人力監(jiān)管維持整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可能困難重重；如何解決由于技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失的生產(chǎn)中斷也需引起重視。

    企業(yè)在確保其數(shù)據(jù)中心技術(shù)可用、安全的情況下，建立信息物理應(yīng)用，不僅涉及軟件，還涉及工業(yè)機(jī)器以及工廠所有終端的安全。因此，實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)行業(yè)構(gòu)想似乎困難重重，因?yàn)樗羞@一切都需要在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，這意味著全面實(shí)現(xiàn)這些革命性的變化，可能都是IT部門(mén)的工作。

    工業(yè)4.0的應(yīng)用性能管理比現(xiàn)在更為復(fù)雜。當(dāng)一個(gè)傳統(tǒng)的軟件應(yīng)用出現(xiàn)性能下降或者變“緩慢”時(shí)，很難確定導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因。大部分企業(yè)已部署了一系列工具來(lái)監(jiān)測(cè)和診斷這些問(wèn)題，遺憾的是，對(duì)于許多此類(lèi)事件的響應(yīng)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，雖然有很多工具可以利用，但由于缺乏可視性，因而仍然無(wú)法完成診斷工作。

    除了應(yīng)用性能問(wèn)題，確?！爸悄芄S”安全也將是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)。向網(wǎng)絡(luò)添加機(jī)器、傳感器和其他難以計(jì)數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備會(huì)產(chǎn)生額外的復(fù)雜性，而且，工業(yè)4.0模式的特性要求不僅連接可靠的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，還要連接整個(gè)垂直和水平供應(yīng)鏈。當(dāng)界限概念徹底消失，網(wǎng)絡(luò)幾乎跨越整個(gè)世界時(shí)，IT如何保護(hù)“網(wǎng)絡(luò)”？

    傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全可視化方法將開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題。企業(yè)需要基于安全交付平臺(tái)的新方法，以實(shí)時(shí)持續(xù)性監(jiān)測(cè)和向安全工具提供智能數(shù)據(jù)，跟上工業(yè)4.0企業(yè)智能工廠生成數(shù)據(jù)的容量和速度。

    最后，性能管理和安全交互實(shí)現(xiàn)互信。供應(yīng)商、工廠操作員、運(yùn)輸和接收人員，以及消費(fèi)者必須對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)4.0規(guī)劃的基礎(chǔ)系統(tǒng)有信心。沒(méi)有這種信任，沒(méi)有嚴(yán)格遵守服務(wù)水平協(xié)議，沒(méi)有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的保密性和完整性，工業(yè)4.0模式就無(wú)法建立。因此，IT部門(mén)的挑戰(zhàn)將是跟上發(fā)展，并確保網(wǎng)絡(luò)層面的儀表化和可視化不是馬后炮，而是將可視化和安全交付平臺(tái)集成到智能工廠設(shè)計(jì)的最初階段。

    這一切都發(fā)生得太快，為什么？因?yàn)楣I(yè)4.0概念的首批推動(dòng)者和采用者預(yù)計(jì)會(huì)從投資中獲得顯著收益，初期預(yù)測(cè)顯示收入增長(zhǎng)超過(guò)30％，成本降低超過(guò)30％。這些財(cái)務(wù)數(shù)字的激勵(lì)以及必須在全球市場(chǎng)保持競(jìng)爭(zhēng)力的緊迫性將促使企業(yè)做出戰(zhàn)略決策，支持工業(yè)4.0。企業(yè)員工、制造商、政府和IT從業(yè)人員一樣需要關(guān)注正在進(jìn)行的變革，并為之做好準(zhǔn)備。