‧ 日本如何應對工業 4.0 / 工業物聯網 (IIoT) 的衝擊

來源： xuyongshuo-work

德國有關工業4.0的研究機構及企業、如西門子、SAP、博世、弗勞恩霍夫協會等，對來自日本的訪問團組應接不暇。儘管瞭解到的結果，與想像中的進展還有很大差距，但對德國與美國在下一代製造技術系統的戰略推進，仍感到壓力巨大。

實際上，日本產業界也已開始具體實施基於物聯網的智慧製造系統，與基於物聯網的服務體系。

工業4.0：日本「起了個大早，趕了個晚集」

其實，日本智慧製造及物聯網的設想動作，並沒有落後於其他歐美先進國家。在生產自動化/智慧化方面，日本於70至80年代就開始，從數控到柔性製造FMS（Flexible Manufacturing System)的研究/應用工作；80年代到90年代隨著電腦的廣泛應用，注意力又集中到FA(Factory Automation)/CIM(Computer Integrated Manufacturing)方面；特別是日本1989年提出智慧製造系統IMS(Intelligent Manufacturing System)概念，且於1995年啓動了IMS國際合作研究項目。

 

當時日本的製造業處於全球競爭優勢的鼎盛時期，歐美等主要工業化國家，都加入到日本的IMS國際合作項目倡議中。有諷刺意義的是，儘管歐美各國都希望IMS的國際合作機制應該繼續下去，而倡議者日本反而於2010年4月底，正式退出IMS國際合作機制。

儘管IMS缺乏利用網路思想，而僅限於工廠內部系統智慧化，而德國提出的工業4.0，與美國GE提出的工業物聯網(IIoT) ，可以說是IMS的延伸，是在互聯網前提下的智慧製造與服務系統。

而在互聯網應用方面，日本於2000年提出「e-Japan」構想（實現高速英特網社會的IT戰略），2004年又上升為「U-Japan」（ 基於物聯網的國家資訊化策略、構建任何時間、地點，任何人都可以上網的環境），通過「e-Japan」與「U-Japan」戰略的實施，日本已成為網絡速度一流的IT國家。

但是，「U-Japan」策略並沒有得到產業界得配合，網路技術與實體經濟的融合也沒有深入，「U-Japan」策略半途而廢不了了之。筆者認為日本產業界對網路應用的抵觸原因，可以歸納為:

1)過度擔憂通過網路的技術流出等安全問題；

2)產業組織思想的阻力，日本擅長磨合型（Integral Architecture）的組織結構而抵觸模組化的設計思想（Modular Architecture），同時企業的系列化導致重視縱向一體化，而輕視橫向一體化的努力；

3)缺乏一個強勢網絡企業的推動。

日本產官學一體化應對工業4.0/工業物聯網(IIoT)的衝擊

但是，隨著工業4.0及工業網路構想在全球的傳播，工業4.0/工業物聯網(IIoT)，對日本產業界帶來了很大衝擊。為此，日本分析了自身在硬件及切入式軟件技術方面的優勢，及產業特點，於2015年1月公佈了「新機器人策略」。 

2015年5月，日本又在「新機器人策略」框架下，成立了產官學一體化的「機器人革命倡議協議會」（會員達320多家）推動新機器人戰略。新機器人策略重點，在於通過熟練掌握大數據、網路技術及人工智慧技術使其實現自律化、終端化、網路化，並成為物聯網（IoT）的世界領袖。

                         

此策略提出的「機器人」僅是一個概念，智慧汽車、智慧家電、智慧住宅等都被認為是「機器人」，重點在於實體世界與虛擬世界的智慧接口作用。與「新機器人策略」側重於智慧接口不同，日本與2015年10月設立了「IoT推進組織」（IoT Acceleration Consortium），通過產官學合作來推動日本全國的物聯網、大數據、人工智慧等的技術開發與商業創新。目前、其會員已達1000家左右。「IoT推進組織」下設技術開發工作組、新商業推進工作組、專題工作組開展日常工作。

The true facts : ‘Sites of Japan’s Meiji Industrial revolution' 

與德國提出的工業4.0概念最接近，而且專注於製造業智慧化的應屬由大學和民間企業於2015年6月組織成立的「工業價值鏈倡議」（IVI: Industrial Value Chain Initiative），有近60多家製造業大企業及IT企業參加。主要從技術角度推動智能製造。從參加企業來看，有媒體評價是IT企業及智慧化系統提供商積極，智能製造技術的應用企業仍持觀望的等待階段。

另外，如圖1所示，鑒於產業平台的重要性及日本在大數據/物聯網、人工智能、雲服務、網絡安全等領域的技術方面落後與美國的現狀，日本政府還開始集中各研究機構的力量，組織開發集人工智慧、大數據、網路完全於一體的公共服務平台，十年內擬投入約1000億日元開發技術，以對抗來自GE、IBM、Google等平台大企業的競爭。

比如美國GE提出的IIoT（工業物聯網）的構想，與德國提出的工業4.0有異曲同工之處。但是，GE的實踐不僅在於製造系統的智慧化方向，還推動了製造業的服務化和商業模式的創新。如圖2所示，GE不僅開發了Predix這一IIoT的應用平台，還開發了適用於非結構性數據的數據庫Data Lake，推出按需服務取酬的資產成果管理模式（APM:Asset Performance Management）。

同時，GE還開放此平台提供第三方服務。日本政府/產業界對GE等平台企業的動向給予高度關注，並啓動上述網路時代的公共平台的開發。這種集中力量開發企業應用公共服務平台的做法，與筆者訪問過的德國弗勞恩霍夫協會，為中小企業開發工業4.0公共平台的做法非常接近。

　　

大企業的物聯網應用案例

日本的創新基本集中在大企業身上，對網絡技術的融合應用也不例外。

日本軟銀集團自2010年已開始規劃/開發人型機器人業務，並期待將其作為智慧手機之後的核心業務。如圖2所示 ，目前軟銀已應用IBM的人工智慧平台Watson（沃森）開展情感辨識機器人「Pepper」的商業服務。同時，與GE合作利用上述GE的OS平台「Predix」向日本企業提供資產管理智慧服務。

Future Life with Pepper

另外，小松製作所也與GE簽署達數據應用協議，分析全球礦山的採掘及物流、發電等大數據分析，提供客戶服務。

 汽車行業是日本的支柱產業，同時也是工業4.0/IIoT的最佳實踐對象行業。日本各大汽車企業利用原有自動化程度高，生產技術創新活躍的優勢，大力推動大數據、物聯網、雲服務、智慧化的開發和應用。如圖4所示，目前日本汽車產家都開始探索生產大數據，及社會化大數據在開發、設計中的應用。

除製造業、服務業等行業致力於物聯網的應用，推動與網路的融合以外，IT企業也結合自身優勢提出眾多應對工業4.0/工業物聯網(IIoT)的衝擊解決方案。如富士通公司除積極參與美國GE/IBM等倡議的工業物聯網聯盟（IIC: Industrial Internet Consortium）成為IIC標準與工程組總監外，基於自身的工廠實踐提出了IIoT應用模式: 「工廠可視化」試驗平台FOVI。

該平台已於2015年9月得到IIC的認可成為8個試驗平台(TestBed)之一（參考圖5）。

但是，儘管日本政府、學界、企業在努力尋找及實踐應對工業4.0/工業物聯網(IIoT)衝擊的解決方案，由於產業界對開放型網路環境的過度擔憂及企業系列化組織形式的阻礙等，面向網路時代的產業轉型將困難重重。如何發展值得持續關注。

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