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Smart Cities: Step into the city of the future!
2018年10月3日 星期三
．美國智慧城市建設：透過科技創業的下一個浪潮
Smart City Hackathon
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來源：资本实验室
隨著全球城市化進程的加速，越來越多的人湧進城市，這為城市建設帶來了一系列的挑戰：一方面，城市需要面對大量的越來越老化的基礎設施；另一方面，需要為新湧入的城市居民提供新的、充足的基礎設施和生活空間。這已經成為世界各國，正在或即將面臨的問題。
據美國土木工程師協會（ASCE）2016年的一項研究顯示，美國道路、橋梁和其他關鍵基礎設施的破舊狀態，將導致經濟產出損失3.9萬億美元，商業銷售損失7萬億美元，到2025年將失去250萬個工作崗位。
這些陳舊的基礎設施集中在城市核心區、機場、海港、公園、通訊發射塔、石油管道、鐵路線和輸電設施等資產領域。
據聯合國估計，全球人口正在膨脹，將從2017年的76億人口增加到2030年的86億人口，2050年將達到98億，2100年更是將達到112億。
據聯合國另一項研究顯示，目前全球約有55％的人口居住在城市，到2050年，這一比例將成長到68％。
這一切都為城市基礎設施建設，帶來巨大壓力。無論是現有設施的維護，還是未來設施的新建，都需要大量的資金支持。
據美銀美林（BofAML）的預測，到2040年，僅美國就將面臨約3.8萬億美元的基礎設施資金缺口。目前美國公共基礎設施市場的價值，在3萬億到4萬億美元之間，到2030年將達到8萬億美元。全球範圍內，基礎設施總投資額將達到79萬億美元，資金缺口約為18萬億美元。
值得慶幸的是，隨著互聯網技術的普及與發展，全球創業浪潮興起，在大量民間資本的支持下，無數新創公司利用新技術和新模式，改變傳統行業的營運和管理模式，並開始從點滴開始，改變城市生活的方方面面。
近日，美國投資研究機構Pitchbook發佈一份研究報告，《更智慧的城市：私人市場如何重塑城市景觀》，從行動出行、食品科技、共享空間、智慧基礎設施、施工技術、房地產科技六個方面，分析了新型數據技術，解決方案對智慧城市建設的影響。
1．行動出行
據美銀美林（BofAML）估算，全球運輸市場是一個7萬億美元的行業。然而，該行業正面臨著，由於極其低下的效率，而導致當地公司遭受嚴重威脅的問題。
同時，據統計，每天有95％的汽車，隨時處於停放狀態，汽車擁有和營運的成本每年高達8500美元，每年有120萬人死於汽車事故，汽車產生的CO2佔總排放量的23％。
在此背景下，大量的民間資本與創業公司，開始借助新技術與新模式，大力改善城市交通狀況，而共享單車、滑板車、共享汽車，以及自動駕駛汽車，正在減少城市交通堵塞，使市民出行更快、更便宜、更環保。
據PitchBook統計，該領域的投資持續保持活躍，截至今年8月，城市出行的投資額高達186億美元。
美銀美林認為：「電氣化、自動駕駛、汽車互聯網（IoC）和共享經濟的互相融合將推動，以汽車為中心的出行方式，向以平台為中心的模式轉變，從而使交通成為一種公用事業。」
美銀美林還預測，從減少碳排放到減少事故，新的出行方式，可以節省3.8萬億美元，並將創造出一個1.5萬億美元的移動出行新市場。
2．食品和餐飲科技
從製作漢堡的機器人，到垂直農場，再到餐廳預訂應用，食品和餐飲技術領域，包含了大量致力於改善食品選擇，和消費體驗的創新公司。
據PitchBook統計，2017年食品科技領域，投資額達到86億美元，遠高於2016年的70億美元，和2015年的51億美元。
其中，美國漢堡機器人公司Creator（原名Momentum Machines）成立於2010年，公司研發的全自動機器人，可以在一個小時內，獨立製作400個漢堡，不僅比人類員工更有效率，而且更衛生。
消費者可以根據自己的偏好定制漢堡的肉餅，在漢堡剛出爐時，機器人可以迅速，把番茄和醃菜等配料切成薄片，保證材料的新鮮度，甚至會將漢堡打包裝袋，方便消費者帶走。目前公司已累計融資1840萬美元。
美國餐飲管理軟體公司Toast，成立於2011年，公司推出的系統可以將餐館的前後、台台和線上平台整合在一起，為餐廳提供線上點餐、外賣追蹤、POS收銀等服務。
該平台有助於餐桌預訂、菜單修改、員工管理，透過簡化營運流程，節省成本，增加餐飲收入。
今年7月，公司獲得1.15億美元D輪融資，公司估值達到14億美元，目前已累計融資2.49億美元。
3．共享空間
隨著城市規模和建造技術的不斷發展，城市摩天大樓越來越高，但這些超高層建築成本高昂，並需要大量的建造時間和人力支出。
同時，當前城市中的商業高層建築，普遍面臨使用率低的問題，而創新公司正在透過商業辦公空間共享模式優化營運，以促進辦公協作，並降低辦公成本。
共享辦公鼻祖WeWork，正是這一領域中的領先者。自2010年成立以來，WeWork一直透過共享辦公挑戰傳統房仲介商。
據最新統計，WeWork已經超越美國最大銀行摩根大通，成為曼哈頓商業大樓的最大租戶，這也突顯出社會對共享辦公的需求日益成長。
去年8月，公司獲得軟銀集團和軟銀願景基金的44億美元投資。今年8月，公司再次獲得軟銀的10億美元債務融資，目前公司已累計融資91億美元。
4．智慧基礎設施
美國很多基礎設施，都擁有很長的歷史，如紐約市有1000英里的水管，已經超過100年，城市中1920年以前，建成的公立學校建築超過200座。這些基礎設施的檢測和維修，都是一項非常複雜和成本高昂的工程。
目前，科技公司正在使用最新的數位技術，來確保當前資源的效率最大化。例如，使用感測器監測高速公路上，車輛的數量和速度，自動檢測交通堵塞，並提醒司機改變路線；利用路面感測器為車主提供結冰警示，或街邊停車位的空閒情況；智慧路燈可以在檢測到運動物體時，動態調節亮度，並在救護車或消防車接近時改變顏色。
2017年智慧基礎設施領域的投資總額為25億美元，遠超2016年的11億美元。眾多創新公司利用感測器、物聯網、雲計算等技術讓城市基礎設施更加智慧，在提高設施利用率的同時，推動了城市安全管理水平的提升。
例如，美國智能能源網路平台，和解決方案提供商Silver Spring Networks為電力公司提供軟硬體及服務，幫助電力公司監控電力網路。
公司還致力於擴張物聯網相關產品及服務，其開發的軟體，可以幫助公用事業公司，創建智慧路燈網路。今年1月，公司被美國智能電網公司Itron以8．3億美元收購。
美國大數據服務商Mark43成立於2012年，為警察部門提供基於雲計算的公共安全平台，讓一線執法人員，能夠快速準確地完成文書工作。
該公司開發的數位認證系統，可以將警察機構的攝影機資料，與數據庫裡的犯罪記錄和案件文件進行比對。警察可以在平板電腦上使用Mark43的平台，完成從調查、分析到資訊共享等工作。
今年3月，公司獲得由General Catalyst Partners和Breyer Capital領投的3800萬美元C輪融資，融資後公司估值為1.9億美元。
5．新型施工技術
據麥肯錫預測，到2025年，三分之一的城市居民（約16億人）將難以獲得體面的住房，其住房條件和生活條件，將變得非常惡劣。而拆除不合格的建築物和建造新建築，需要9萬億至11萬億美元的支出，加上土地在內，總成本將達到16萬億美元。
在建築施工方面，透過模組化和預製建築等創新科技，可以大幅降低建築成本，而住房負擔能力可提高16％。透過釋放額外的土地供應，利用更高密度的施工方法，成本則有望下降23％。
新創公司正在利用硬體和軟體解決方案，提高建築和基礎設施的營運效率。據統計，截止目前，今年建築施工領域的投資總額已達到9.89億美元，遠超去年的6.33億美元。
該領域的典型公司包括Katerra和Method Homes：
智慧建築新創公司Katerra成立於2015年，利用模組化技術建造房子，透過工廠生產模組化的房屋部件，在運輸到建築現場後，組裝成各種建築。
透過新技術，可以大幅削減建築成本和人工成本，施工過程也更加自然環保。
公司目前已累計融資11億美元。2018年1月，公司獲得軟銀願景基金領投的8.65億美元D輪融資。
美國公司Method Homes為用戶提供客製化的預製房屋，能夠簡化設計和施工流程，節省大量時間和成本。據統計，Method Homes可以比傳統建築施工週期快60％。
Method Homes的房屋成本主要包括三塊：軟成本、模組成本和現場成本。
軟成本包括建築現場調查、土壤分析、房屋設計、建築許可、公共事業連接等費用，價格會因項目而異，通常價格在1.5-3萬美元或更高。
模組化成本包括建築物內部和外部飾面，如地板、櫥櫃、瓦、管道、照明設備、台面等，所有設備都可根據客戶的預算、偏好和生活方式進行訂製。模組化成本為每平方英尺145-210美元。
現場成本包括現場準備工作、地基挖掘、模組運輸、房屋安裝、公用設施對接等費用，價格是模組化成本的30－70％。
6．房地產科技
隨著互聯網在線工具的出現，房屋租賃、出售和購買的過程，變得更加容易、透明。例如，免費房地產估價服務平台Zillow，和房地產數據軟體及交易平台Redfin，已經成為美國房地產市場的新生力量，並在2008年房地產泡沫期間快速發展，兩家公司已經分別在2011年和2017年上市。
這些新創公司的共同目標，是利用新技術來促進住宅和商業房地產的購買、管理、維護和投資。2017年，該領域共完成343筆投資，總投資額達到66億美元。
其中，美國房產經紀公司Compass成立於2012年，公司基於獨有的搜索技術，利用自主開發的算法和大數據平台，來簡化並改善傳統房地產交易流程，減少人們找到房屋的時間。
2017年12月，公司完成軟銀願景基金領投的4.5億美元E輪融資，融資後公司估值達到22億美元，目前已累計融資8.08億美元。
麥肯錫認為，得益於數據和技術的部署，智慧城市可以在許多領域變得更好，如社會聯繫、環境、健康、時間、安全、就業和生活成本。
另一方面，隨著許多國家的公共財政持續擴大，政府的財政赤字也越來越重，而民間私人資本在解決債務問題方面，也正在發揮越來越大的作用。據預測，2040年，私募股權基金和其它資金，將為全球基礎設施80萬億美元的總支出，作出貢獻。
．七年過去了，德國的工業 4.0 進展如何？
Global Digital Operations Study 2018– Industry 4.0
來源：
工業4.0直接緣於2008年金融危機，導致的經濟危機。當時德國提出，工程和製造業等核心行業要做出改變，變得更有效率，才能夠渡過金融危機。
討論階段歷時三年，2011年開始落地。7年來，工業4.0經歷了三個發展階段：柔性化、客製化生產，企業從產品平台，向服務平台演進；物聯網技術讓工業互聯網成為現實。
未來7年，最重要的技術趨勢是數位孿生，虛擬世界和實體世界徹底打通，員工能力和商業模式徹底重構，但任何一家企業都不可能憑一己之力做到這些，聚焦核心，打造生態，是領導型企業的普遍做法。
過去七年的工業4.0
今天，我帶大家看看工業4.0在德國的7年發展歷程。
起初工業4.0的理念是，在工程和製造業中，加入數位化技術，可以實現兩點：一方面是更加靈活，更加客製化，企業可以為顧客客製化生產產品。另一方面是顯著提高生產效率。
工業4.0報告是在2011年公佈的，它在數百個公司裡，進行了廣泛討論，定期在工業4.0平台上彼此分享經驗，逐漸形成了如何實施它的概念。兩年之後，大家非常清楚地認識到，對於德國工業在全球保持競爭力來說，工業4.0的這兩個核心概念是遠遠不夠的。
為什麼？
產品的本質發生了變化。從產品本身變成了平台
很明顯，更加靈活地服務顧客，為他們生產客製化的產品很有吸引力，提高製造生產效率也很有吸引力。但是如果看看正在發生什麼，很快就會發現。如果你只是關注高效地生產產品，或者根據客戶要求，為產品提供更多配置選項，這很好，但還不夠。我們要退一步，看產品本身，只有把它看作是一個服務平台才可以。
企業作為一個軟體平台的未來是什麼？作為一個服務平台的未來是什麼？
於是德國推出了工業4.0的後續舉措，思考服務是產品離開工廠之後，透過平台上供的，這是我們在德國國內開展的第二個計劃。一旦你有了一個智慧產品之後，就要立刻思考，我是否可以完全改變這個產品的工程設計方式？事實上，你必須要改變。2015年，我們開始提並強調這個概念。
很快我們認識到僅僅有競爭力和活下來還不夠，即便有工業4.0的製造，即便把產品定義為平台，比如一輛車可以成為一個軟體平台，很多醫療設備會成為軟體平台，風機可以成為軟體平台。
你很快就會意識到，這些設備在營運過程中，產生了大量的數據，我們要重新思考，如何利用人工智慧和機器學習，來分析產品所產生的數據，要有能力將這些數據，即時帶入到機器的運行週期中，利用這些數據。
因此，我們推出第三個項目——自動化系統或者人工智慧。如果有工業4.0，有智慧化產品，接下來就是如何適當使用數據，來縮短週期。
一個公司在數位時代，要想生存下去需要做到三點：第一，用數據來推動商業成果；第二，縮短做一切事情的週期，這是競爭的關鍵，要明顯縮短設計、製造和即時營運反饋的週期；第三，根據消費者的需求提供客製化。
我們發現事實上縮短產品開發週期，和利用數據來推動商業成果的能力，比靈活客製化更加重要。這三點都很重要，但是我們獲得的益處，其實是從數據而來。
公司如果想在保持競爭力，必須要上雲，可以是私有雲、可以是公有雲，可以混合雲，但是用過去的系統是不行的。
從2011年開始，德國軟體工業開始搭建物聯網平台。如果有了智慧生產的智慧產品，工廠又實現智慧營運，就必須要有共性技術，把它們結合在一起，很多的公司必須要更換它們傳統的系統。
在德國從軟體公司開始，我們有SAP、西門子這樣的大公司，還有中等公司的聯盟，他們都開始搭建新的平台，用新的工業物聯網平台，來連接所有的一切：車間中設備上的智慧產品，在鐵路系統的機車上運行的設備，化工廠的閥門等等。
平台連接所有的設備，透過感測器蒐集數據，讓所有業務環節變得透明，提高生產效率，縮短週期，創造新的滿足客戶需求的產品。這是工業4.0能夠實現的重要基礎。
未來七年的工業4.0
上面只是過去七年中所發生的事情，我們正在思考接下來的七年。當然上面所有說的並非已經完全實現了，實際上德國的各個公司，接受這些新概念的速度是不同的，在這方面領先的公司，商業產出更好，公司運轉速度更快，財務表現也更佳。
第一，我們在經歷新的技術變革，其中最重要的技術是數位孿生。
未來有許多機會。產品在物理世界真實存在之前，就已經在虛擬數位世界中存在，一旦你有了數位孿生，你可以虛擬設計產品，可以模擬市場，可以把產品配置成客戶需要的樣子，可以設計產品性能和經驗，所有的一切都可以在數位化世界中完成，不需要任何實體世界中的操作。
第二，我們要重新思考產品的構成要素，要重新考慮產品作為軟體平台的問題。
一個由軟體營運的機械設備，你可能不確定兩年後，需要它提供什麼服務，而它是每天運行的真實設備，如果不控制好可能會傷害人類，會很危險。
所以我們需要重新思考，如何驗證這些產品，讓這些產品能夠更新軟體，實現新的功能，這些產品會引入，起初沒有測試過的生產流程，那麼整個的驗證流程就要重新考慮。這就是我們要重新考慮產品構成要素的含義：要重新考慮產品如何設計和驗證。
很多客戶可能不再買產品了，他們要買的是產品的功能。例如買的不是機車，而是交通能力，這是完全不同的商業模式。如果你提供高品質即時的交通，而且有很好的客戶體驗，就可以獲得溢價，這就變成一個服務行業，跟製造行業不一樣，賣出產品之後，透過服務獲得利潤。此外，分享經濟也進入了B2B行業。
第三，工業4.0進入了新的層面，就是自動化升級，隨之而來的新工種和對新工作能力的需求。
很多人力的工作不需要了，但是我們需要工人做不同的事，因為工業4.0的領導者，在創造新的工作崗位。一些外包的供應鏈被帶回了國內，更高的生產效率催生對制製造業供應鏈的重組。對於領導者來說，他們把供應鏈帶回國內，也意味著需要重新去訓練員工，來做一些很重要的新工作，工作種類在發生改變。
這對於德國工業來說，既是機會也是挑戰，因為以前可能你是一個典型的工程公司，現在要變成一個軟體公司；以前你是一個產品銷售公司，現在要變成服務公司，以前你是一個離散製造業的負責日常營運的流程管理公司，現在你的員工必須更為靈活地，即時滿足客戶的客製化需求。
這些都是巨大的轉型挑戰，我們需要思考如何創造一個系統，來訓練幾百家不同的公司，以改進他們的業績。
對於德國來講這非常重要，梅克爾總理經常請商業領袖，討論這方面的問題。三個月前的一個會議上，她請商業領導人來討論德國的製造業、人工智慧（AI）、如何用AI技術，推動國家發展。
為了回答她的問題，我們開始比較世界各地的AI情況，德國擅長什麼，美國擅長什麼，我們認為世界上唯一能夠跟我們競爭或者合作的除了美國、歐洲鄰國以外，就是中國。中國發展AI的方式是驚人的。
人工智慧技術在製造行業，將會扮演重要角色，我們對此會大量投入，包括機器人、語音辨識上的人機合作技術，未來人與機器交流的常態，就是你與機器對話，在車間中也是如此。
對於德國來說，我們關注製造業，我們在B2B方面非常強，但我們的B2C行業不是很強，我們會用人工智慧、機器學習和機器人，來搭建基礎架構，使我們能夠實現客製化產品和服務。
我們跟客戶在多方面展開合作，但是我們每次的討論，總是從你是以何種方式、何時向哪些目標客戶銷售多少產品，及服務開始的。這個問題很簡單，但是回答很難。
對汽車行業，你賣了多少車，什麼配置，賣給了誰，什麼時候賣的，再加上電動車有多少，多少賣給終端用戶，多少賣給零售商，多少是共享汽車？共享經濟中汽車售價多少？能否單獨賣零部件？面對這樣簡單的問題，我們就能發現未來有多麼不確定。
任何的公司，都適用這個問題。如果你是一個製造醫療設備的公司，是賣機器，還是向病人賣診斷能力？我們現在已經有公司在這麼做，有德國公司過去是賣設備的，現在他們發現了一種辦法，來優化設備的治療方案，使得病人的預期壽命，可以延長五年，他們不再去賣設備，而是賣服務。他們賣的是一個承諾，某類病人來找我們可以多活至少五年。
這些問題，是過去50年工業界不需要回答的問題，過去50年有很多自動化，但是沒有革命。現在我們正在進入這樣一個領域，要重新思考將來，如何把產品和服務結合起來，賣給最終用戶。
改變一切的數位孿生技術
接下來的問題是，依靠我自己可以做到這些嗎？還是要打造一個生態來實現？因為很多工程公司都不是軟體公司，他們還不知道如何為產品打造軟體平台。
再下一個問題是你未來跟誰競爭？德國的汽車行業幾年前，就沒有看到特斯拉會成為它們的競爭對手，空中巴士在國防業務也沒有看到新的太空火箭的出現。
所以我們要不斷問這三個問題：我們能出售什麼產品和服務？什麼合作夥伴，可以幫我們實現目標？我們會和誰競爭？如果我們能就這些問題，進行很好的對話，就能夠獲得一些新的見解和結論。
我們建議德國工業界要為未來做好準備，要有智慧產品，要有智慧生產，賣的是產品加服務。你在賣產品時可能還沒有服務，但產品用了兩年以後要有服務。
你的產品是一個服務平台，要用很多年，你作為一個產品製造商，能否參與到它的價值增值過程？這是新的商業模式，聽上去很簡單，但實施起來非常複雜，這是我們正在做的，我們跟德國企業在這三個領域同時協作。
我們對於單個公司的建議是，為你的核心業務——軟體平台——做好準備，準備好一切都要數位化，這能夠帶來透明、縮短週期；讓你的核心產品做到個性化，從而與客戶緊密綁定；然後要聚焦核心業務，你不需要做所有的事情，所以要聚焦在核心能力，強化優勢。
然後我們開始考慮，即將到來的數位化革命，那就是數位化孿生。我們相信，工程和製造類企業的下一個趨勢，就是數位孿生。
這是一個新的平台，你可以通過數位孿生的數位管道，去行銷你的產品，可以數位化的賣給客戶，可以提供數位化的製造、服務。這方面已經有一些試驗項目，目前行業還沒有一個一體化的解決方案，但是接下來五年內會出現。我們認為公司會有新的平台是圍繞「數位孿生」產生的，它會控制公司的一切流程。
一旦你有了數位孿生，一旦將公司營運和數位孿生連接起來，商業模式就會發生變化。你將可以發展新業務，圍繞產品服務平台獲得收入。
一個製造、工程公司要進入新時代，他們需要什麼？就是這些：智慧產品、智慧服務、新價值和新商業模式。
接下來是技術基礎。
每一個公司都需要瞭解「數位孿生」，如何營運軟體平台的操作系統；會有許多新的電子器件，需要很多感測器，還有硬體安全技術，邊緣設備上的機器學習，消費化的人機交互，比如語音和數位身份感測器，從產品中蒐集數據的應用程序接口（API）、還有新的製造技術比如3D列印。
關於智慧服務，需要平台，需要物聯網、區塊鏈、大數據、機器學習框架，需要數位服務工廠，因為一旦推出產品，它是一個軟體平台，還需要有一個每周能給客戶提供數位服務的工廠，它不能停工，也是一個新的賺錢工具。
還需要一個數據空間來交易這些數據，可能是和競爭對手交易，因為你的競爭對手有你想要的數據，你也有你的競爭對手想要的數據，需要建立市場。
同時，還要有監管，因為如果不正確地控制，植入了AI的設備，對人來來說會很複雜和危險。那麼就要考慮如何建構，對產品行為的動態驗證，因為軟體一直在變。
然後你要考慮針對客戶的新的商業模式和體驗，以及用戶獲得產品的便利性，如何為服務收費，如何建立新的商業模式。同時我們也在考慮商業的數位孿生，能否為所有的製造產品在「數位孿生」之外提供「商業孿生」，在這之下，你需要提供基於雲的服務，和根據顧客需求提供解決方案。
我們正在這些領域努力，目前沒有任何一個公司，能夠掌握所有這些環節，但這就是工業4.0在德國的未來，接下來的五年很多設想會變成現實。
會有很多挑戰，企業的管理層會抗拒這些變化，這很好理解，因為他們要做不熟悉的、費力的事情。還有監管，政府可以透過監管鼓勵這些變革發生。還要考慮公司組織靈活性的問題，既要提供很好的產品服務和商業模式，同時還要能賺錢。
你不能放棄核心業務，同時也要做新的業務，那麼怎麼調整公司的組織？這存在很多的挑戰，但如果做得好，收益也很明顯。