與美日歐的“先進製造”不同，中國的製造業主要是“性價比製造”。在中國的性價比製造的基礎上，如何做工業4.0，如何做柔性製造？中國的工業4.0要走的這條路跟美日歐這些國家的工業4.0之路到底有什麼不同？
為了回答以上問題，阿里CIO學院請到了擁有20年的物聯網與人工智能領域經驗的阿里雲首席智聯網科學家、感知與認知專家丁險峰進行了分享。
本文根據丁險峰老師2月25日在攻“疫”技術公益培訓中的直播內容整理，直播回看地址：https://developer.aliyun.com/live/2124
從Smart1.0到Smart5.0
我們先來看一看工業4.0幾個重要的里程碑。智能製造大概可以分為幾個等級，從Smart1.0到Smart5.0。第一個等級是S0級，就是全人工的；然後是S1級，設備自動化，把料放進去，設備就可以自動開始工作了；然後是S2級，設備自動化加搬送自動化，大幅度地提高了效率。到了這一級，工廠就初步具備了柔性的能力。到S3級又多了一個派工自動化，整個工廠已經基本可以達到無人化，每個機臺知道材料什麼時候來，用什麼樣的工藝。S4級實現了工藝自調整，之前每個機臺是不能改工藝的，做的始終是相同的工作。而現在可以根據派的工自動調整工藝，就能夠實現柔性製造，可以小批量多批次，混線的進行排布了。
S5級叫做自愈可優化，當工廠的某個工序出了問題，可以把整個工廠重新優化產能，智能排產。通過FDC、R2R、APC這樣的智能化系統實現設備自動加工的糾錯自愈能力，以及使用大數據、人工智能的深度學習、卷積神經網絡等技術實現智能製造系統的自我進化能力，這時你的製造系統就是一個智能的可演進的製造系統，從而逐步逼近良率、效率、成本的極限，為企業帶來更好的效益。
我相信未來我們將會利用大數據和深度學習，開啟更多應用創新，比如產量預測，故障預防，還有虛擬計量學，智能測試等等。
物流、作業流、信息流
說到這裡大家要問了，工業4.0的公司到底是什麼樣的？它其實需要三個最重要的能力，首先是物流的能力，其次是作業流的能力，最後是信息流的能力。其實已經有一個最接近工業4.0的公司，就是臺積電。臺積電是估值最高的柔性製造企業，目前市值大概是在2800億美元。在臺積電的晶圓廠，每一批貨都知道它下一站要去哪裡，每個機臺都知道下一批貨要來的是什麼，整個流程順暢以外，重點是必須緊湊。整個製程主要有三種狀態，分別是等待、暫停和運行，前兩種狀態已經被縮到極小化。2011年臺積電開始智慧化探索，幾千種產品在幾十條流水線上的混合排產能力已經非常強了，從自動化的流水線製造變成了柔性製造。2016年它又再進一步，進入AI化時代。
設備自動化和物流自動化是智能製造必要的能力。自動化製造必然需要在大量關鍵崗位用機器人替代人，來提高效率。還需要大量移動機器人去替代物流搬運人員，這就要用到我們前面講的定位技術。智能立體倉庫也將成為自動化能力的具體表現。
還有自動排產能力，比如說訂單物料、生產進度、人均產能，通過高級計劃與排程系統（APS）把這些數據放到一起，就能夠有更好的排產解決方案，快速制定合理、優化的生產計劃，比如缺少某種原料的時候，不需要靠人去判斷是否要暫時停產，就先做別的排程。還有我們剛才講到智能製造要更快地響應消費者的需求，那麼高級的排程系統就需要能夠處理緊急插單的需求。
做了自動排程之後，還可以產生各種各樣的電子看板系統和各類報表系統，比如工藝看板、質量看板、設備看板、維保看板等等，管理人員就能夠看到實時客觀的數據，讓生產製造更為透明化，信息化。這些數據能夠和集團的財務指標、供應鏈、市場銷售等數據打通，從而實現數字化運營。
未來智能製造的目的，除了柔性製造，還要在此基礎上追求每一個製造指標的優化。柔性製造不是說犧牲效率，而是在保證原來的質量、交期的情況下，還能夠混線排產，插入不同的訂單，這樣來快速響應。柔性製造和卓越製造應該是共同前進的。
講完了智能製造的等級，智能製造需要的能力，我們再來看臺積電。它的物流、作業流和信息流，組成幾個重要的板塊，最底層就是機器操作，自動裝載、自動生產。上面一層是生產流程控制，比如物流管理系統，執行系統等等。再上面一層是自動搬運，自動裝載。最上面一層是AI，要能夠自動的產生報表，自動分析和決策。這些融合在一起，形成了臺積電快速響應客戶需求的能力。
我們以臺積電為樣板來解釋工業4.0，其他行業比如五金家電行業、機械加工行業、汽車行業，鋼鐵行業等等，都可以用這樣的一個方法論，提高柔性的能力，從而能夠實現混線部署，快速響應客戶需求。
阿里雲如何理解工業互聯網平臺
我們認為，工業4.0必須基於工業互聯網。工業互聯網首先它不是先進製造，而是對現有能力的優化提升。其次工業互聯網不是大企業的專利，而是所有企業的普惠製造。最後，工業互聯網是工業物聯網+互聯網的深度融合，其中工業物聯網把工廠裡的設備連在一起，形成信息流的自由流通；互聯網則是打通工廠到集團的IT，讓工廠裡面的作業流能夠自動地響應其他部門的需求。
工業互聯網有三個重要的工作，也就是三大集成，來把物流、作業流和信息流打通。第一個是縱向集成，打通工廠內部的人、機、料、法、環，以及把工廠的設備和ERP（企業資源規劃）系統打通。
第二個是橫向集成，把上游的供應鏈和下游的銷售之間打通。上游的供應鏈數據在你的MIS（信息管理系統）和排產系統裡面，你就能夠更為敏捷和快速地優化你的製造系統。
第三個是端到端集成。比如說電飯鍋，到了消費者的手上，會產生一些關鍵性的數據返回到工廠裡面。這樣對下一次的產品迭代就有很大的幫助了，你能夠做出更高性價比的產品來服務你的消費者。
工業互聯網是工業的一個重要的基礎設施。工業互聯網平臺，是各個行業都需要的一個東西。我們阿里巴巴在工業互聯網的平臺上面，不僅僅是提供了剛才講到的三大集成，而且提供了一些類似物流服務平臺，金融服務平臺，創新創業平臺等等，以及電商平臺，幫助企業打通上游的供應鏈和下游的消費者，從而服務各個產業。
傳統制造的IT流程實際上是非常複雜的，我們希望把複雜的流程變得更為短平快。具體怎麼做？首先是用工業物聯網平臺，把所有的人、機、料、法、環，用一個物聯網的設備比如說RFID，都連在一起，成為數字化工廠的一個物理世界抽象層。就是說用物聯網的手段，把工廠抽象成為一個數字工廠，從物理世界變成了一個數字世界。在這個數字世界的工廠上面，就可以做各種各樣的應用了。
工業物聯網的關鍵任務是實現工業軟件的APP化。如何把CIM、ERP、MES這些軟件，從原來傳統的IT架構，映射到現在的雲的架構？把所有的設備模型化，所有的流程服務化，所有軟件APP化，這樣的話我們就可以把工業系統映射到工業互聯網的雲邊端。
工業物聯網平臺本身是一個可擴展的工業操作系統。向下它能夠實現對各種軟硬件資源的接入、控制和管理；它自身能夠承載各種工業知識、算法、模型、微服務；向上它能夠提供開發接口及存儲計算、工具資源等支持。
改造傳統制造企業
我們來具體的講一下，怎麼改造一個傳統的IT架構。第一步，把原來的五層模型，包括設備數據、MES數據、ERP數據、CAx數據、SCM數據解構；第二步是構建一個雲上的微服務池；第三步是進行調用；最後一步是構建面向角色的APP。
這樣的話就等於是用雲計算的理念完整的改造了一個工業企業的軟件，讓其變成一個基於微服務的體系。從原來的工業軟件和工業知識，變成了一堆微服務的組件庫，然後再固化成工業APP，比如設計APP、管理APP、分析APP，這樣就形成了一個大中臺小前臺的工業互聯網平臺。一個企業基於這個工業互聯網平臺，能夠變得更加的敏捷，更加的柔性，而不是僵硬的流程化的作業。
下面我們通過一張圖來看一下阿里雲工業互聯網平臺的整體概況。最下層是工廠互聯，主要是在邊緣側和設備側。然後中間一層是物聯網的基礎PaaS，主要是基於雲的彈性計算、數據存儲、微服務框架，來建立一個連接管理平臺和設備管理平臺、數據分析平臺。
再上面一層提供一個工業的PaaS平臺，比如供應鏈、研發的、銷售的PaaS平臺，各種CAD軟件，MES軟件等等，就是說把工業軟件都微服務化。基礎PaaS加工業PaaS合在一起，我們叫做工業行業平臺。
最上面一層是SaaS應用，把各行各業的各種垂直行業軟件進行微服務化，變成一個微服務池，構建一個數據中臺。
所以一個數字智能工廠的整體架構是基於一平臺（基礎雲平臺），三中臺（AIoT中臺、數據中臺、業務中臺）。我們認為，這種基於中臺的整體架構是實現企業數字化轉型的最佳方案。數據中臺的數據中心包括訂單中心、庫存中心、物流中心、原料中心、商品中心等等，基於數據可以做很多的應用，比如說能耗優化、生產調度、故障預測、工藝優化等等。在數字化工廠上疊加數據中臺，再打通企業的業務中臺，從而讓一個製造企業變成基於精準數據驅動的智能型公司，和更為高效的網絡化協同公司。
企業數字化轉型會帶來很多好處，能夠提高產品質量，降低成本，增加效益，以及幫助企業提供更好的產品，更好的服務，提升品牌力，讓企業更有競爭力。
企業數字化轉型可以分為五步走。第一步是企業數據上雲；第二步是企業內部協同，縱向集成，比如IT和OT的協同；第三步是外部生產協同，橫向集成，上游供應鏈和下游銷售的協同；第四步是外部產銷協同，端到端集成，按需生產，以銷定產；最後一步是產業整體協同，在to B製造業，整個產業鏈的高效協同，我覺得能夠迸發的可能性是非常非常大的。
阿里雲工業互聯網平臺的三種模式
阿里雲工業互聯網平臺目前有將近600家生態合作伙伴，包括硬件供應商和軟件供應商，形成一個數字化產業，來服務1300家企業的數字化轉型升級，從而實現產業數字化。所以我們是採用“平臺+生態”雙輪驅動的模式，來助力產業升級。
同時，我們採用“技術+商業”賦能，來打造數字經濟的閉環。也就是說，我們不僅為企業提供軟件和硬件，同時也給企業一些商業上的幫助。比如線上營銷，線下營銷，幫助你做品牌，甚至幫助你拉動資本，來幫助企業進行數字化轉型升級。技術和商業相互迭代，不斷螺旋性上升，讓企業得到數字化轉型升級的商業結果，比如說真正實現了產品賣得更多了，開源節流了。
基於阿里雲工業互聯網平臺，我們現在主要有三種合作共建的模式。
第一種模式是企業級工業互聯網平臺，攜手生態夥伴，為企業提供數字化改造“一站式服務”。我們用這種模式幫助了很多企業實現數字化轉型升級，包括浙江電力、中國菸草、旭陽集團、長飛光纖、樂惠國際、藍寶石儀表等等。
以阿里雲工業互聯網平臺如何幫助橫店東磁在磁性材料生產上進行平臺化建設為例。我們幫助它打通多個廠區的數據，和不同的應用系統，從而洞察生產過程中的更多信息，減少等待時間，提高效率。傳統的IT模式需要購買大量硬件，而我們的工業互聯網是一個SARS的模式，這個商業模式是微服務的而不是買斷的，從而讓企業能夠大幅度的降低信息化和數字化的成本。
同時，因為橫店東磁是行業龍頭企業，所以它可以通過自己的軟件，比如磁性行業的資源管理軟件、材料管理軟件、設計管理軟件等等，能夠為同行業的工廠提供服務，同行業的工廠也成為它的虛擬工廠，從而實現雙贏。我們幫助它接入了大概50多家磁性材料工廠，形成了規模效應，讓企業管理效能提升了30%。
第二種模式是行業級工業互聯網平臺，通過整合行業資源，實現規模賦能，從而實現行業整體的數字化轉型升級。
以阿里雲工業互聯網平臺如何幫助德恩精工轉型行業平臺運營商為例。中國的產業，尤其是中小企業，其實更多的是以產業帶的形式聚集，而不是說有一個像寶馬、奔馳這樣的龍頭企業，上下游都以它為中心。在中國的產業帶裡，龍頭企業沒有那麼高的壟斷性。
德恩精工有很多定製化的機加工件訂單，我們幫助它接入了300多家機械加工廠，能夠加工各種各樣的機加工件，那麼小批量定製化的單子，可以發給這些工廠。同時我們也幫它做了一個線上電商系統，讓這種小批量的單子能夠一鍵發送到德恩精工的行業平臺上。這樣的話，獲客成本大幅度下降，買家的成本也大幅度下降。就是說把製造系統和快速的響應客戶需求打通了。
第三種模式是區域級工業互聯網平臺，根據區域產業的特徵，建立區域內企業通用的平臺，比如區域內統一的ERP、CIM、財務系統等等。這種區域內部的協調，如果是一個產業鏈的話，會更加具象化，有可能延伸出產業帶。
如果地方政府，希望轄區內的企業能夠充分利用工業互聯網平臺的能力，快速地實現數字化轉型升級，從而讓轄區內的數字化經濟快速提升。這個時候政府會根據區域內的情況，把多個行業的行業級工業互聯網平臺整合在一起，產生化學反應。具體的案例有浙江supET“1+N”區域級工業互聯網平臺體系、山東聊城智慧谷產業基地等。
結語
阿里雲物聯網+互聯網平臺不管是在技術方面、生態方面、產業方面還是市場方面，都有非常大的優勢。比如技術方面，我們的雲計算、IoT、ET大腦、物聯網安全等技術都很強。產業方面，我們有螞蟻金服、淘寶的to C端、1688的to B端、釘釘OA系統等等。同時阿里雲是一家非常注重信息安全和數據安全的公司，我們為所有工業企業和服務商提供了全方面的安全保障。我們是技術和商業雙輪驅動的一個企業。