工业互联网：当智慧遇上机器

　　工业互联网为大机器赋予了数据分析与预测的“社交”能力，催生了新的服务模式。工业互联网给医疗行业、能源产业带来了巨变。工业互联网的崛起，使得互联网数字技术的潜力开始在全球工业系统上发挥出来，带来各行各业更快的速度和更高的效率，必将成为中国产业升级的新契机。

　　工业互联网，简而言之就是“机+智”，是要将机器和智慧联姻。工业革命300年，历史功勋毋庸置疑。但是，今天的世界已经发生巨大的变化——资源和环境的制约，生产率继续提升的瓶颈，使“再工业化”的呼声日益高涨。如何“再工业化”？答案是：创新，还是创新！

　　我国政府和产业界的共识是：信息与通信技术作为科技生产力要素融入生产过程，信息化与工业化的深度融合，是新型工业化的必由之路。我们处于一个互联网连接将无处不在的世界。GE董事长兼CEO杰夫.伊梅尔特一语道破天机：“互联网已经改变了我们利用信息和沟通的方式，如今，互联网还能做更多事情。通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软件和大数据分析，我们可以突破物理和材料科学的限制，改变世界的运行方式。”

　　GE评估出工业互联网的潜力——按照传统经济计量方式，工业活动大约占所有经济活动的1/3（在我国其所占比重更大），但这还不能涵盖工业互联网的全部潜力。工业互联网既能涉及庞大的交通运输行业，也能惠及医疗部门。因此，大约全球经济的46%，或者相当于32.3万亿美元的全球年产值将会受益于工业互联网。GE估计，到2025年，工业互联网的应用领域将达到82万亿美元的规模，换言之将占全球经济的一半。

　　大机器也“社交”

　　社交网络在数据科学家眼中是一座富金矿。数亿人每天在网络上发布自己的心情、状态，并产生大量的用户自创内容，其规模性、群体性吸引着多领域专家学者对其进行研究探索，希望从无序的数据中发掘有价值的信息。而社交网络数据分析最吸引人的地方，是其对未来的预测——例如预测影院票房、股市涨跌、疾病流行甚至大选的选情。

　　工业互联网也有相似之处。利用智能设备产生的海量数据，是工业互联网的一个重要功能。工业互联网充分利用大数据、复杂分析、预测算法等能力，提供了理解智能设备产生的海量数据的方法，能够帮助选择、分析和利用这些数据，从而带来网络优化、维护优化、系统恢复、机器自主学习、智能决策等益处，最终帮助工业部门降低成本、节省能源并带动生产率的提高。

　　例如，一架智能飞机将智能系统维护优化与网络学习、预测分析相结合，让工程师能实施“预防性维护计划”——既可以告诉维护人员，哪个零部件何时需要更换，又可以提供可行的实时信息，来帮助航空公司在故障发生之前进行预测。这将让商用航空公司从目前基于循环周期的维护计划，进化到基于实际需求的维护计划。

　　采用智能监测设备来提示零部件更换，带来的效率提升将非常可观。从运营的角度来说，一架双发动机宽体商用喷气式飞机每个飞行小时的维护成本大约平均1200美元，2011年商用喷气式飞机的飞行总时间为5000万小时，也就相当于每年的维护成本为600亿美元。如果工业互联网把发动机维护的效率提高1%，商用喷气发动机的维护成本就将降低2.5亿美元。

　　“当智慧遇上机器”，这是对工业互联网最根本特征的总结。这里所谓的“智慧活动”，是智能机器与先进计算、高级分析、低成本传感技术的互联和融合，从而创造激动人心的产业新机会。但不容忽视工业互联网的另一重要要素，即工作中的人，只有人做出最终的正确决策，数据的价值才能得以实现。

　　传统制造业的升级，要求从要素驱动向创新驱动转变，大力发展战略新兴产业和生产性服务业。我国生产型服务业占GDP比重还不及发达国家的一半。物联网、大数据、云计算等新一代信息技术在工业领域有广泛的用武之地，它与工业互联网相结合，可以带动生产型服务业的创新和发展，助力推动生产力革命和全球产业变革，以适应新型工业化道路的要求。

　　智能机器与数据分析相结合的服务收益是多方面的，也是显著的。经验表明，服务密集型行业的生产率增速高于其他行业，因为服务行业是采用信息通信技术最多的行业，这也再次表明互联网是新工业革命的推动力。

　　举例来说，GE水处理为某大型啤酒酿造公司5座工厂提供了远程监控和诊断系统，帮助上海全球水处理监控中心的工程师实现7*24小时监控，节省了人力成本，实现了耗水和化学剂量控制，投入成本可以三年收回。现阶段已经为客户节省约48万美元。如果该公司全部采用远程监控和诊断系统，并推广到40座工厂，可能为其带来约380万美元的费用节约。

　　工业互联网时代更需要智能机器的生产商、系统平台的搭建商、从事高级分析的数据公司和网络安全的保障者，以及跨学科人才，需要广大开发者和数据科学家以新想法、新视角和新的分析方法创建最好的新算法，设计应用软件，并找到适合各种行业的解决方案。正如社交网络将人与人联系在一起，带来创新的应用和服务模式，工业互联网在机器与机器、机器与人、乃至机器与业务运营之间建立连接，也将创造新兴的业务模式。说不定在工业互联网领域真会诞生另外一个“谷歌”公司。

　　让医疗插上信息化的翅膀

　　20年前的那场互联网革命，让很多专业人士了解了互联网技术，并将其应用于营销和生产中。然而，那次大潮看似汹涌澎湃，可实际影响的传统行业并不算太多。时至今朝，当智慧与机器的边界开始逐步融合时，工业互联网将带给传统行业的各个领域哪些别样的魅力，却让人们遐想无限。我们仅从医疗和能源两大行业管窥工业互联网发展的巨大潜能。

　　自2013年工业互联网的概念推出后，其在医疗领域的应用“互联互通及移动医疗”、“智能分析”和“创新服务模式”等概念就引发了业内热议。

　　互联互通及移动医疗

　　从智能管理解决方案、甘肃远程医疗样本，到心电管理系统，GE正通过坚实努力积极展现工业互联网在医疗领域的全方位应用。从高端大型设备至普适性医疗产品，助力医疗机构改善医疗工作流程、提升医护工作效率、降低医疗成本。当工业互联网延伸至最普适的心电医疗设备时，它所带来的跨越式变革与创新令人耳目一新。

　　其实，今日心电行业所面临的心电设备广泛应用、专业心电医生缺乏的窘迫现状，其他发达国家同样面对过。GE医疗认为，若想改善我们心电行业的现状，需从以下几方面着手：首先，优化工作流程，将真正专业的心电医生从日常的繁琐事务中解放出来，全面提升阅图时间与质量；其次，挖掘机器智能，应用心电管理系统自动对心电检测结果进行分析处理，帮助进行辅助诊断，将极大降低漏诊、误诊风险；此外，打造网络连通，当远程心电管理成为村所、社区与上级大型医院互联互通的便捷工具时，更便捷、准确、成本低廉的医疗服务将更易于获得；最后，要有高质量的终端设备，就如百万像素的普通相机永远拍不出千万级像素的高清图像一样，原始设备的性能至关重要。迄今，GE心电管理系统在上海、大连、盘锦等地的成功应用，已逐步开启了心电远程医疗的全新篇章。

　　曾经见过一则很“疯狂”的新闻——“比指纹识别更保险的技术面世，用心电图当密码或将普及”。可实时波动的心电显示波形怎样才能充当密码，也许不太容易被广泛理解，但人们从这一新闻中却能感受到心电图获取的容易性和普遍性。在这个心脏病高发的社会，设想一下，不远的将来，人们可能就在家中，当一过性胸痛发生时，通过简单的电极连接，就可将即时获取的心电波形通过手机传输至医院或者心电管理中心，几分钟后就可获取诊断报告乃至治疗建议。随着工业互联网时代的到来，远程心电将会给我们展示更多的便利。

　　智能分析

　　AssetPlus资产管理解决方案通过完善资产管理与作业流程，提供临床大数据分析，为医院提供资产管理优化、运营管理优化与临床数据分析三方面的服务支持解决方案，全方位改善工作流程，提高病人流通量，帮助医院优化运营决策和管理水平。此方案最终被仁济医院选中，可提供量身定制的具有前瞻性、实用性的咨询服务。

　　通过运用AssetPlus整合医院资产信息，管理人员可以全面了解设备的成本消耗及使用情况，直接针对设备维护管理进行标准化和电子信息化，便于提供资产投资和使用分析的依据，同时帮助医院制定成本控管、设备采购计划，优化运营和资产管理。基于iCenter桌面信息中心和IPM设备使用报告，医院可以实时了解设备状况，便捷地查获设备保养和维护资料，并依据信息来规划设备预算，大大解决了设备闲置和资产浪费问题。

　　最终，通过先进的技术，结合医院的真实诉求，GE医疗帮助医院建立前瞻性的数据分析平台，利用可视化的分析工具，在确保数据安全的情况下进行临床数据分析应用，基于数据管理建立以产出为基础的个性化医疗服务。此项目分为三个阶段，目前完成了奠定基础的第一阶段，分如下三个步骤：

　　第一步，实现资产“数据化”，帮助医院完成所有设备的“电子档案”，其中包括医院所有设备的制造厂商、采购方、采购时间、维修记录等，医院可以随时随地调取电子档案。在此基础上，所有报修流程都进入系统，包括科室何时提报修、工程师何时响应、设备报修状况、何时关单等。并且这种新的模式是采用智能手机、无线定位、条码扫描实时生成的，这是工业化的模式应用到医院维修流程的体现，也是实现未来发展的基础。

　　第二步，在实现“电子档案”后，通过AssetPlus前瞻式预警服务OnWatch、一键式叫修服务iLinq等系统，实现了医院设备及时预警、修复，紧急维修宕机时间明显降低。同时，医院所做的预防性保养、质控、年检等，也可以通过系统实施，并且还会有系统智能反馈，提醒工作人员设备保养检修时间及情况。通过此系统，仁济医院充分利用了设备资源，减少患者等候检查的时间，提高流通量，获得更高效益。

　　第三步，在此基础上，AssetPlus每个月、每季度都会自动生成设备使用报表，院领导或者管理人员可以掌握医院所有设备的实时使用状况。主要包括：设备某一段时间的运营状况、维修状况、预防性保养的实施情况。

　　创新服务模式

　　用于医院的开机保证方案，是基于工业互联网的全面应用和服务智能支持解决方案，它基于大数据智能分析，结合先进智能的设备和服务，通过提高设备的开机利用率(Uptime)，开展远程培训、在线学习以及对设备资产的有效使用和管理，达到提升医疗行业的管理效率和生产力、扩大医疗服务可及性的目标。“开机保证方案”包含基于互联网连接的设备感应器和智能响应中心、手边的桌面“信息中心”iCenter和设备使用报告（IPM）、远程连接支持（InSite）、前瞻性预警系统(OnWatch)、异空间工程师（CyberFE）等多种应用，以及提供一站式服务的专责资深工程师。从2013年7月起，5家医院成为开机保证方案的试点。

　　在开机保证方案的技术保障下，医院能够实现高于行业水平的开机利用率（Uptime）。首先选取计算机CTMRI、影像设备作为连接，建立工业互联网的基础连通，试点医院实现了同品牌设备100%的连通率。筛选并判定设备体征表现属于健康段、亚健康段，还是较高疾病风险。这些信号发回给智能响应中心，由在线工程师进行人工筛选，以此来减少一些机器测算阈值过于敏感而造成的误报警。筛选之后的信息转发给一线工程师，一线工程师根据这些信息反馈给医院，并安排时间到现场核查，解释并解决潜在的设备问题。在医院尚未察觉到问题之前，开机保证方案尽可能将隐患消除。

　　此外，开机保证方案提供的数据和信息还能够帮助医院的重点设备尽快获得更多服务资源。以MRI的线圈为例，由于使用频率高，损坏几率相应也较高，但是一旦线圈开始有接触不良或内部部件损坏，会出现检查图像质量下降的情况，影响到医院设备运营效率和就医流程。因此，在零部件出现问题停机之前，设备先换上替代零部件，待原有零部件维修好之后再替换回来，此举既不影响医院设备运营和就医流程，也避免了部分零部件完全损坏而无法提供特定检查扫描，进而影响病人的检查安排。

　　从容应对能源挑战

　　工业互联网的兴起与应用，给能源产业带来了巨大的改变。例如在石油天然气开发过程中，随着传统石油天然气田资源的枯竭，石油天然气行业的上游产业越来越需要到更加偏远的地区去寻找新的大规模石油天然气田。轻易获得石油天然气资源的时代正在结束，随之而来的是需要更多资本和技术才能开采出有商业价值的石油和天然气田。在这方面，工业互联网节约成本和提升效率的潜力就大有用武之地。

　　工业互联网的应用可以提高关键设备的可用性、降低燃料消耗、提高生产率和降低成本。以石油行业为例，全球石油资源很丰富，但发现率相对较低。全球范围内，平均发现率只有35%。有预测曾指出，如果积极地部署数字技术，十年内将额外开发出1250亿桶石油。假设新一波工业互联网技术可以把探明储量提高1%，就意味着可额外为全球提供160亿桶石油。

　　而在深水石油开采方面，预计每年的生产损失将超过150亿美元，如果采用了海底综合管理技术，则可为深水生产客户带来短期和长期的价值。这是一个水下远程监测系统软件，可以提高生产的可靠性；它从为井口、歧管和生产站测量振动、温度和探测泄漏的传感器接收数据。

　　除去上游开采阶段，工业互联网在下游炼化领域也大有可为。炼油厂和化工厂多年来一直是高级监测和控制的对象，采用过时技术的老旧工厂被迫与一流的新工厂进行竞争。与此同时，石油行业的盛衰周期和严格环保要求迫使它们不断进行流程的改进和调整。活塞式和离心式压缩机等旋转机器，以及数以百计的泵都是炼油厂等能源加工厂的关键组件。目前，运营商正在对这些设备进行监测和建模，主要是为了预防性维护和安全以及整个工厂的优化。对这些工厂进行管理以提高效率、安全性和生产率是工业互联网可以一展身手的领域。

　　随着自动化水平提高和员工数量下降，油气行业期待更高的运行效率和生产率。工业互联网让石油天然气公司可以远程监控和诊断机器设备，从而延长维修维护之前的机器工作时间。如上海赛科在其乙烯厂利用本特利SYSTEM1系统，通过监控汽轮机、压缩机、泵、风扇、热交换机等机器的振动、温度、流程、性能、排放等，提前发现机器可能出现的故障，及时做出维护响应。该系统卓有成效地对设备的运行健康状态进行监控，减少非计划停机超过50%，为赛科每月节省超过220万美元的由于非计划停机所造成的损失。目前，赛科的关键设备从投产至今已连续正常运转超过700天。

　　当然，智能化的技术与强大网络的结合还可以有效节约能源并降低成本，这对如今的能源乃至能耗大户钢铁、交通行业都有着十分深远的意义。例如，我国某大型钢铁集团一直致力于节能减排，2011年节省26.6万吨标准煤，相当于总体生产成本节省达2.4亿美元。其中，集合PLC硬件和ProficyHMI软件智能平台解决方案功不可没，帮助该钢铁集团实现了智能生产管理和设备生命周期管理，改进了生产流程和系统可靠性。同时，数据管理带来了更好的产品质量分析，从而节省了人力成本，提高了生产效率。

　　GELocotrolDP技术帮助大秦铁路公司实现了运营优化，在多个机车间实现同步控制，缩短了30%的刹车距离和22%的刹车时间，使得运行更加安全。与此同时，通过将单列列车的最大运量从10千吨提升到近20千吨，帮助大秦线年运输量由2006年的2.5亿吨提高至2012年的4.26亿吨，提升幅度高达70.4%。

　　上述这些影响对于像中国这样的新兴经济体来说意义重大。一方面，工业互联网技术的广泛应用能够很大程度地帮助这些国家解决能源领域的许多问题，如能源需求日益攀升，需要大量开发石油天然气资源；另一方面，能源的大量消耗还会附带出环境等问题，工业互联网对能耗控制的帮助有助于减轻工业发展给环境造成的影响。

　　产业升级新契机

　　中国所面临的挑战，也正是中国产业升级的契机。

　　我国的能效提升有着巨大的潜力。根据“十二五”规划，2015年要求单位国内生产总值能耗比2010年下降16%，单位工业增加值能耗比2010年下降21%左右，铁路单位运输工作量综合能耗下降5%。和能源问题类似，在提高劳动生产率方面，中国也存在很大的进步空间。根据日本野村证券的数据，目前，中国的数字化设备比例只占28%，日本的这一数据则为83%。中国正在推进的自动化革命，将极大地提升中国的劳动生产率。

　　工业互联网概念的提出，无疑为中国解决上述产业升级问题提供了一条可行的路径。工业互联网革命正在进行中，然而，我们目前远未达到可能性的极限——互联网数字技术的全部潜力还没有在全球工业系统上完全发挥出来。只有三大数字元素——智能设备、智能系统和智能决策——与机器、设备组、设施和系统网络全面融合之后，才能发挥工业互联网的全部潜力。到时，整个工业经济都能享受到提高生产率、降低成本和减少废物排放的收益。

　　工业互联网的崛起，有望为航空、铁路运输、电力、石油和天然气开发以及医疗等各个行业带来更快的速度和更高的效率。无论是在美国还是中国，无论是非洲的大城市还是哈萨克斯坦的乡村地区，工业互联网有望推动更强劲的经济增长、提供更好更多的就业机会，并提高人们的生活水平，这与中国产业升级的发展方向不谋而合。相信在工业互联网的帮助下，中国将抓住历史机遇，走出一条绿色、智能和可持续发展的道路。

　　文／杨涛

关注读览天下微信， 100万篇深度好文， 等你来看……