與美日歐的“先進制造”不同，中國的制造業主要是“成本效益制造”。在中國的成本效益制造的基礎上，如何做工業4.0，如何做柔性制造？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，阿裡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裡雲首席智聯網科學家、感覺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”技術公益教育訓練中的直播内容整理:
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從Smart1.0到Smart5.0
我們先來看一看工業4.0幾個重要的裡程碑。智能制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，裝置自動化，把料放進去，裝置就可以自動開始工作了；然後是S2級，裝置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，每個機台知道材料什麼時候來，用什麼樣的工藝。S4級實作了工藝自調整，之前每個機台是不能改工藝的，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，就能夠實作柔性制造，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産能，智能排産。通過FDC、R2R、APC這樣的智能化系統實作裝置自動加工的糾錯自愈能力，以及使用大資料、人工智能的深度學習、卷積神經網絡等技術實作智能制造系統的自我進化能力，這時你的制造系統就是一個智能的可演進的制造系統，進而逐漸逼近良率、效率、成本的極限，為企業帶來更好的效益。
我相信未來我們将會利用大資料和深度學習，開啟更多應用創新，比如産量預測，故障預防，還有虛拟計量學，智能測試等等。
物流、作業流、資訊流
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，最後是資訊流的能力。其實已經有一個最接近工業4.0的公司，就是台積電。台積電是估值最高的柔性制造企業，目前市值大概是在2800億美元。在台積電的晶圓廠，每一批貨都知道它下一站要去哪裡，每個機台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。整個制程主要有三種狀态，分别是等待、暫停和運作，前兩種狀态已經被縮到極小化。2011年台積電開始智慧化探索，幾千種産品在幾十條流水線上的混合排産能力已經非常強了，從自動化的流水線制造變成了柔性制造。2016年它又再進一步，進入AI化時代。
裝置自動化和物流自動化是智能制造必要的能力。自動化制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。智能立體倉庫也将成為自動化能力的具體表現。
還有自動排産能力，比如說訂單物料、生産進度、人均産能，通過進階計劃與排程系統（APS）把這些資料放到一起，就能夠有更好的排産解決方案，快速制定合理、優化的生産計劃，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産，就先做别的排程。還有我們剛才講到智能制造要更快地響應消費者的需求，那麼進階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，還可以産生各種各樣的電子看闆系統和各類報表系統，比如工藝看闆、品質看闆、裝置看闆、維保看闆等等，管理人員就能夠看到實時客觀的資料，讓生産制造更為透明化，資訊化。這些資料能夠和集團的财務名額、供應鍊、市場銷售等資料打通，進而實作數字化營運。
未來智能制造的目的，除了柔性制造，還要在此基礎上追求每一個制造名額的優化。柔性制造不是說犧牲效率，而是在保證原來的品質、交期的情況下，還能夠混線排産，插入不同的訂單，這樣來快速響應。柔性制造和卓越制造應該是共同前進的。
講完了智能制造的等級，智能制造需要的能力，我們再來看台積電。它的物流、作業流和資訊流，組成幾個重要的闆塊，最底層就是機器操作，自動裝載、自動生産。上面一層是生産流程控制，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，要能夠自動的産生報表，自動分析和決策。這些融合在一起，形成了台積電快速響應客戶需求的能力。
我們以台積電為樣闆來解釋工業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，進而能夠實作混線部署，快速響應客戶需求。
阿裡雲如何了解工業網際網路平台
我們認為，工業4.0必須基于工業網際網路。工業網際網路首先它不是先進制造，而是對現有能力的優化提升。其次工業網際網路不是大企業的專利，而是所有企業的普惠制造。最後，工業網際網路是工業物聯網+網際網路的深度融合，其中工業物聯網把工廠裡的裝置連在一起，形成資訊流的自由流通；網際網路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。
工業網際網路有三個重要的工作，也就是三大內建，來把物流、作業流和資訊流打通。第一個是縱向內建，打通工廠内部的人、機、料、法、環，以及把工廠的裝置和ERP（企業資源規劃）系統打通。
第二個是橫向內建，把上遊的供應鍊和下遊的銷售之間打通。上遊的供應鍊資料在你的MIS（資訊管理系統）和排産系統裡面，你就能夠更為靈活和快速地優化你的制造系統。
第三個是端到端內建。比如說電飯鍋，到了消費者的手上，會産生一些關鍵性的資料傳回到工廠裡面。這樣對下一次的産品疊代就有很大的幫助了，你能夠做出更高成本效益的産品來服務你的消費者。
工業網際網路是工業的一個重要的基礎設施。工業網際網路平台，是各個行業都需要的一個東西。我們阿裡巴巴在工業網際網路的平台上面，不僅僅是提供了剛才講到的三大內建，而且提供了一些類似物流服務平台，金融服務平台，創新創業平台等等，以及電商平台，幫助企業打通上遊的供應鍊和下遊的消費者，進而服務各個産業。
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台，把所有的人、機、料、法、環，用一個物聯網的裝置比如說RFID，都連在一起，成為數字化工廠的一個實體世界抽象層。就是說用物聯網的手段，把工廠抽象成為一個數字工廠，從實體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作工業軟體的APP化。如何把CIM、ERP、MES這些軟體，從原來傳統的IT架構，映射到現在的雲的架構？把所有的裝置模型化，所有的流程服務化，所有軟體APP化，這樣的話我們就可以把工業系統映射到工業網際網路的雲邊端。
工業物聯網平台本身是一個可擴充的工業作業系統。向下它能夠實作對各種軟硬體資源的接入、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、工具資源等支援。
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，包括裝置資料、MES資料、ERP資料、CAx資料、SCM資料解構；第二步是建構一個雲上的微服務池；第三步是進行調用；最後一步是建構面向角色的APP。
這樣的話就等于是用雲計算的理念完整的改造了一個工業企業的軟體，讓其變成一個基于微服務的體系。從原來的工業軟體和工業知識，變成了一堆微服務的元件庫，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台小前台的工業網際網路平台。一個企業基于這個工業網際網路平台，能夠變得更加的靈活，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裡雲工業網際網路平台的整體概況。最下層是工廠互聯，主要是在邊緣側和裝置側。然後中間一層是物聯網的基礎PaaS，主要是基于雲的彈性計算、資料存儲、微服務架構，來建立一個連接配接管理平台和裝置管理平台、資料分析平台。
再上面一層提供一個工業的PaaS平台，比如供應鍊、研發的、銷售的PaaS平台，各種CAD軟體，MES軟體等等，就是說把工業軟體都微服務化。基礎PaaS加工業PaaS合在一起，我們叫做工業行業平台。
最上面一層是SaaS應用，把各行各業的各種垂直行業軟體進行微服務化，變成一個微服務池，建構一個資料中台。
是以一個數字智能工廠的整體架構是基于一平台（基礎雲平台），三中台（AIoT中台、資料中台、業務中台）。我們認為，這種基于中台的整體架構是實作企業數字化轉型的最佳方案。資料中台的資料中心包括訂單中心、庫存中心、物流中心、原料中心、商品中心等等，基于資料可以做很多的應用，比如說能耗優化、生産排程、故障預測、工藝優化等等。在數字化工廠上疊加資料中台，再打通企業的業務中台，進而讓一個制造企業變成基于精準資料驅動的智能型公司，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，能夠提高産品品質，降低成本，增加效益，以及幫助企業提供更好的産品，更好的服務，提升品牌力，讓企業更有競争力。
企業數字化轉型可以分為五步走。第一步是企業資料上雲；第二步是企業内部協同，縱向內建，比如IT和OT的協同；第三步是外部生産協同，橫向內建，上遊供應鍊和下遊銷售的協同；第四步是外部産銷協同，端到端內建，按需生産，以銷定産；最後一步是産業整體協同，在to B制造業，整個産業鍊的高效協同，我覺得能夠迸發的可能性是非常非常大的。
阿裡雲工業網際網路平台的三種模式
阿裡雲工業網際網路平台目前有将近600家生态合作夥伴，包括硬體供應商和軟體供應商，形成一個數字化産業，來服務1300家企業的數字化轉型更新，進而實作産業數字化。是以我們是采用“平台+生态”雙輪驅動的模式，來助力産業更新。
同時，我們采用“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體和硬體，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更新。技術和商業互相疊代，不斷螺旋性上升，讓企業得到數字化轉型更新的商業結果，比如說真正實作了産品賣得更多了，開源節流了。
基于阿裡雲工業網際網路平台，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網際網路平台，攜手生态夥伴，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作數字化轉型更新，包括浙江電力、中國煙草、旭陽集團、長飛光纖、樂惠國際、藍寶石儀表等等。
以阿裡雲工業網際網路平台如何幫助橫店東磁在磁性材料生産上進行平台化建設為例。我們幫助它打通多個廠區的資料，和不同的應用系統，進而洞察生産過程中的更多資訊，減少等待時間，提高效率。傳統的IT模式需要購買大量硬體，而我們的工業網際網路是一個SARS的模式，這個商業模式是微服務的而不是買斷的，進而讓企業能夠大幅度的降低資訊化和數字化的成本。
同時，因為橫店東磁是行業龍頭企業，是以它可以通過自己的軟體，比如磁性行業的資源管理軟體、材料管理軟體、設計管理軟體等等，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拟工廠，進而實作雙赢。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網際網路平台，通過整合行業資源，實作規模賦能，進而實作行業整體的數字化轉型更新。
以阿裡雲工業網際網路平台如何幫助德恩精工轉型行業平台營運商為例。中國的産業，尤其是中小企業，其實更多的是以産業帶的形式聚集，而不是說有一個像寶馬、奔馳這樣的龍頭企業，上下遊都以它為中心。在中國的産業帶裡，龍頭企業沒有那麼高的壟斷性。
德恩精工有很多定制化的機加工件訂單，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，那麼小批量定制化的單子，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台上。這樣的話，獲客成本大幅度下降，買家的成本也大幅度下降。就是說把制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網際網路平台，根據區域産業的特征，建立區域内企業通用的平台，比如區域内統一的ERP、CIM、财務系統等等。這種區域内部的協調，如果是一個産業鍊的話，會更加具象化，有可能延伸出産業帶。
如果地方政府，希望轄區内的企業能夠充分利用工業網際網路平台的能力，快速地實作數字化轉型更新，進而讓轄區内的數字化經濟快速提升。這個時候政府會根據區域内的情況，把多個行業的行業級工業網際網路平台整合在一起，産生化學反應。具體的案例有浙江supET“1+N”區域級工業網際網路平台體系、山東聊城智慧谷産業基地等。
結語
阿裡雲物聯網+網際網路平台不管是在技術方面、生态方面、産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。産業方面，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。同時阿裡雲是一家非常注重資訊安全和資料安全的公司，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。
感謝AICUG 人工智能社群協助整理本文