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纵论数字化赋能与工业软件融合创新

2022/8/10    来源:e-works    作者:e-works  黄培      
关键字:数字化  工业软件  融合创新  
2022年6月19日晚,由上海优也信息科技有限公司(以下简称“优也”)主办的“科技创新 零碳未来”系列直播活动最终篇“数字孪生 碳索未来——赋能中国基础工业节能减碳1%GDP”成功举行。

    2022年6月19日晚,由上海优也信息科技有限公司(以下简称“优也”)主办的“科技创新 零碳未来”系列直播活动最终篇“数字孪生 碳索未来——赋能中国基础工业节能减碳1%GDP”成功举行。

图1

    在本次直播活动中,应优也董事长傅源女士的邀请,我参加了主题为“数字化赋能 工软融合创新”的跨界高峰论坛。在傅源女士的主持下,我与优也CTO林诗万博士、优也首席科学家郭朝晖博士、阿里研究院副院长安筱鹏博士,以及道达尔集团研发亚洲副总监徐忠华博士等多位专家,就“创新从哪里来?创新能通过学习学来吗?如何推动软件创新?融合创新的鸿沟是什么?“数字化技术如何助力双碳目标实现”等话题进行了热烈的探讨和交流。各位专家的观点都非常有见地,发人深思。本文对各位专家的精彩观点进行了整理,以飨读者。

图2

“数字化赋能 工软融合创新”跨界高峰论坛

一、创新从哪里来?
       制造业是实体经济的基础,是科技创新的主战场。科技创新也是推动制造业由大变强的主要动力。近年来,依靠创新推动制造业高质量发展,中国制造正加速转向“中国创造”。按照创新的范畴来分,创新可以分为产品创新、工艺创新、技术创新、材料创新、流程创新、管理创新、服务创新和商业模式创新等;按照创新的程度来分,创新可以分为两种:一种是渐进式的,在现有产品的基础上,根据用户反馈,做一些改进;还有一种是颠覆性的,直接抛弃既有概念和技术,引入全新技术。问题也由此而生:创新到底从何而来?到底是颠覆式创新还是渐进式创新,会更有利于创新?在论坛的一开场,我与几位专家就此问题进行了探讨。
       创新通常要经历三个阶段
       郭老师曾在宝钢研究院工作了20多年,对创新深有体会。郭老师指出,创新通常要经历起始、设计策划和成功三个阶段,这三个阶段缺一不可。只有在起始阶段有好的想法,其次,在设计策划阶段对问题重新定义,对想法进行设计和策划,再次,对待每一件事、每个细节都认真和坚持,创新才能取得成功。而创新在初始阶段往往是不确定的,它几乎总是起源于比较特殊的机缘。比如,去工业现场讨论,正好萌生了新的想法,发现了新的机会。而且,创新最重要的是追求渐进式的创新。对工业企业而言,无论是经营管理、质量管理的改善,还是标准化提升等,数字化在其中所起到的促进作用,也是渐进发展的过程。
       创新来源没有固定答案

    徐博士认为,创新的来源没有固定答案。他指出,今天的很多创新,都是有目的性的创新,更多的是基于对需求的分析,带着问题去解决问题;而且,它往往是基于跨界交流,针对应用提出有价值或能提高效率的产品或解决方案。另外,还有些创新是基于兴趣,去探索一种未知。

       创新往往由需求拉动

    林博士也持类似观点。他指出,创新往往由需求拉动,也就是以新的方式或者新的解决方案来解决问题。因此,创新首先要有明确目标;其次要有解决问题的强烈意愿和愿望;再次,要对新的思路、技术和手段进行深入调研,对解决方案的空间有丰富的了解,进而在此基础上进行融合性创新,并解决问题。

       不同的群体,创新的动力也不同

    安院长认为,创新来自于不同的人、不同的群体,其创新的动力也不一样。他指出,创新的主体主要有科学家、研发与工程技术人员以及企业家三类群体。科学家创新是为了满足自身的好奇心;研发与工程技术人员的创新,来自于对需求改进空间与技术组合供给能力之间的洞察;企业家的创新动力则来自于改变世界的使命感和责任感。但无论是技术创新、材料创新,还是商业模式创新等,这些创新的背后,都有着制度体系创新作为支撑。

       渐进式创新对制造业非常重要

    我认为,当谈到创新的时候,首先要区分创新与发明的关系。很多发明都带有些偶然性和探索性。而在谈到创新的时候,大家可能更热衷于突破性创新,这种故事听起来也非常励志。但是,现实当中,尤其是对于制造业,渐进式、持续式的创新是非常重要的。而且,制造业企业在创新的时候,绝对不要轻易去创造零件,因为,制造业在创新过程中特别强调重用性。时至今日,标准化、系列化、模块化,依然是制造业创新的基本条件。利用仿真、数字孪生等数字技术,可以帮助更加快速地创新。

二、创新可以通过学习学来吗?

在交流过程中,主持人傅源女士抛出了这样一个问题——“创新能通过学习学来吗?通过对标对来吗?”我和安院长各自分享了观点和看法。

    学习领先企业的创新实践,对中国制造业非常有帮助

    在疫情之前,e-works举办过32届国际与地区智能制造考察,考察了12个国家的将近200家企业,也参加了德国汉诺威工业展、日本工业展、巴黎航展和英国范堡罗航展等知名工业展,以及国际知名公司的用户大会;访问的企业既有世界500强企业,也有行业隐形冠军企业。

    我认为,通过走出去耳濡目染地感受每家企业的历史传承、创业历程和企业文化,以及考察过程中团员之间进行交流讨论和考察心得分享,是可以激发新的思考的。而且,e-works考察团的成员都是国内制造业的一些实践者,尤其是制造企业的领导者,也是带着困惑走出去,去看、去学、去思考。

    比如,生益科技是国内覆铜板行业的龙头企业和上市公司。2015年,时任生益科技总经理(如今已是董事长)刘述峰参加了e-works组织的德国考察。回国之后,他就把推进制智能制造作为后续的工作重点。这实质上也帮助生益科技实现了又一次进化,无论是营业额还是市值等,都实现非常大的提升。这也说明,通过走出去扩展视野,与国外同行交流,领略他们的企业文化,感受他们在制造过程自动化、数字化等方面的长期探索和实践,都会很有启发。这对于中国制造企业的创新实践,会有非常大的帮助。

    真正的企业创新,来自于企业内生动力

    安院长从中国企业去美国消费电子展(CES)参观和学习这一现象,分享了它的看法。安院长指出,在2013年左右,中国大约有1/4的企业到美国CES展参观和学习,这对于国内企业而言非常必要,可以让中国企业了解数字技术、IT技术以及通信领域创新的前沿;而且,无论是新技术洞察,还是新产品、新商业模式,以及新的企业战略、理念,对中国企业都会很有启发。但是,安院长也指出,真正的企业创新,是来自于企业内生的动力,对各种资源整合的能力,以及自身对于创新的强烈意愿。如果仅仅去看,可能不能从根本上去解决企业创新路径、方法、动力以及最终的商业模式的一些问题。

三、如何推动软件创新?
       当前,我国制造业正处于向数字化、智能化转型的关键阶段,创新也被提到了非常重要的位置,工业软件创新也由此成为各界关注的焦点。关于如何推动软件创新,我和几位专家也分享了各自的看法。

    软件创新依赖于硬件发展与需求拉动

    林博士认为,软件创新很大程度上依赖于计算机硬件技术,半导体、集成电路技术的发展。随着近几十年来硬件技术的发展,硬件计算能力的不断提升,以及硬件成本的不断下降,让运行越来越复杂的软件成为可能。对软件创新而言,要怀着强烈愿望,并且将现有的跨行业、跨领域的各类技术融合起来,用于解决工业现场独特场景的问题。

       他指出,经过多年的积累,优也不仅打造了工业互联网平台与数字孪生内核,也实现了一定程度的创新。这种创新,既体现在平台本身及功能架构上,也体现在与其它工业互联网平台的差异性上。优也的差异性在于,针对工业智能化应用需求进行了抽象、分析、解耦,构造。优也工业互联网平台不是一些基础技术的堆积或组合,而是在此基础上融合出一系列可视化操作的工具,尽可能降低工业应用开发的工作量。

    以自建团队和开放式创新方式,推动软件创新

       徐博士结合道达尔集团推动软件创新的亲身实践,认为推动软件创新,可通过自建团队和开放式创新两种方式。当前,道达尔在自建Digital Factory团队,为自身发展提供各种短平快的产品及解决方案的同时,也在联合印度塔塔咨询共同开展炼化4.0等复杂系统的开发。这是因为,道达尔意识到能源行业越来越难,炼化、油气开采等在很多时候中并不能通过短平快的方式或依靠自身能力就能解决。因此,道达尔秉持开放的心态,主动走出去,进行开放式创新。

    推动软件创新须抓住三个核心问题

    郭老师指出,推动软件创新最核心的是要抓住三个问题。一是“用户是谁?”。比如,数字孪生到底给谁用?工业互联网到底给谁用?它的直接用户是谁,间接用户又是谁?通过深入思考这些问题,才能知道平台到底是赋予谁。二是 “用户如何使用?”。创新在一定的历史条件下,是由需求驱动。相当多的技术达不到成熟,实际上没有弄清楚用户的需求以及用户如何去使用。三是“别人为什么不做?”。创新的背后一定有需求、条件的变化,要抓住这些才能超越前人。如果不能考虑到前人为什么不做,那么思维深度也一定是非常肤浅的。通过考察这三个问题回答正确与否,就能判断创新是否真正能够进行下去。

       从几位专家的观点来看,推动软件创新需要把握三点:一是不仅要以需求为拉动;二是可通过自建团队和开放式创新两种方式推动软件创新;三是要抓住创新过程中最核心的问题:用户是谁、用户如何使用以及别人为什么不做。

    工业促进机构也非常有价值

    但我也认为,由于在国内尤其谈到科技界、学术界和工业界,它们之间的鸿沟并没有缩小。因此,创新也面临另外一个问题,也即创新成熟度问题。如果总的来讲,创新成熟度是9,那么1-3应该由高校、研究机构来完成,7-9是工业企业投资把它真正商业化,而4-6就是创新到真正商业化之间的鸿沟。当前,我国也在学习美国等国家,通过创建制造业创新中心,来填平技术创新到最后成功商业化中间的鸿沟。我认为,在推进创新的过程中,这样的一些工业促进机构非常有价值。

四、融合创新的鸿沟是什么?

    当前,随着新一轮科技产业变革以及智能制造的纵深推进,推动5G、物联网、大数据、工业互联网、人工智能等新一代信息技术与制造业相融合,以支撑企业的产品创新、管理创新、流程创新和商业模式创新等,已成为大势所趋。因此,如何弥合新一代信息技术与制造业之间以及工业化与信息化之间的鸿沟,也是本次论坛热烈讨论的话题。

    融合所面临的问题,更重要的是理念和认知的问题

    安院长指出,信息技术与制造业的融合,涉及了多个层面的融合,既包括了信息通讯技术、IT技术、自动化技术,运营(OT)技术等技术层面的融合,也包括了技术之上各种产品的融合、企业内部IT部门与自动化部门的融合,此外也包括企业战略的融合,以及我国政府提出来信息化与工业化的“两化融合”,因此,融合面临的问题,既包括技术问题、产品问题,也包括更重要的理念和认知的问题。当今所面临的最大挑战,来自于IT、自动化,工业软件以及运营技术等各种技术的集成,把不同的知识背景的人拉到同一张桌子上讨论。当没有共同的知识背景、话语体系、业务场景和目标的时候,就会带来关于很多问题的分歧。而分歧的背后在于过去所构建起来的这套解析体系。

    学习、沟通、专注,能更好地帮助创新和融合

    徐博士指出,由于融合在很多时候是跨行业的,IT要去理解传统工业,工业要去适应IT;而且,融合创新往往很多时候是跨学科的,比如IT行业与传统行业(比如能源行业)的商业模式完全不同,产品开发理念也有很大不同,因此,这会给融合带来很大困难。只有双方各自都具备很强的学习能力和沟通能力,而且更加专注,能去发掘出一些本质的东西,更多的实现标准化、模块化,才能够帮助更好地创新,更好地融合。

    真正实现“两化融合”,需要五大核心部门紧密协作和参与

    我认为,在制造企业当中通常存在四种类型的孤岛。第一种是信息孤岛,也就是信息系统和信息系统之间的孤岛。第二种是自动化的孤岛,也就是可能这道工序是自动化,下道工序也是自动化,但两道工序之间还需要人工搬运;而且,由于自动化厂商之间的工业以太网标准的不同,也会造成自动化系统之间数据转换的难题。第三种是信息化系统与自动化系统之间存在断层。第四种是云孤岛。如今,企业越来越多地在使用私有云或者混合云服务,但如果不做好规划也会形成新的孤岛。

    因此,企业推进智能制造,需要数字化部门、工业自动化部门、精益生产精益部门,企业规划部门和工艺部门五大核心部门的紧密协作和参与,甚至成立一个虚拟的组织,来共同推进数字化转型和工业互联网等创新应用,才能实现真正意义上的融合。

五、如何促进IT/OT的融合? 

    在工业领域中,IT信息技术与OT操作技术之间天然存在着种种差异,两者都有各自的目标,沿着不同的路径发展,并各有各的生态体系。然而,在如今工业信息化与数字化的发展趋势下,IT与OT之间的这种鸿沟显然愈发阻碍了制造业向未来挺进的步伐。这也就要求企业必须跨越IT与OT之间的鸿沟,推动IT与OT朝着深度融合的方向发展。论坛上,专家们还就如何促进IT/OT的融合进行了探讨。

       IT与OT之间具有很大的分歧和不一致性

    林博士指出,IT和OT两个领域之间,不仅整个观念、理念、思路和习惯,全生命周期的管理流程,以及技能背景和经验很不同;而且风险的容忍程度也有很大不同。此外,从流程上看,整个软件开发的流程与工业产品设计、运营的流程也有很大的差异性。不过,优也经过多年积累,已具备了好的技术平台,能够让不同角色、不同分工的人,相对独立地完成各自工作,最后通过平台技术把它们融合在一起,这也是优也的长处之一。

       融合难,难在问题的边界

    郭老师认为,IT与 OT融合难,难在问题的边界。IT人员与OT人员,对问题边界的认识和理解有很大不同。IT人员总是会在假定一些边界来考虑问题,但工业软件的难点在于,往往不知道它的边界在哪里。比如,一个模型或者工业APP,可能是在某种条件下得到的,但如果把它应用在另一种条件下,边界发生了变化,在使用过程中可能就会出现各种各样的问题。因此,作为工业软件开发人员,尤其是控制软件开发人员,首先要避免出现影响软件安全稳定运行的大问题,然后在此基础上进行逐步优化。过去在管理过程中所形成的FEMA和六西格玛等思维方式,有利于避免工业软件出现大问题。

       融合的四个关键词:真问题、元认知、秒懂力和知行合一

    安院长指出,应对IT与OT融合所带来的挑战,关键在于 “真问题”、“元认知”、“秒懂力”和“知行合一”。当来自于DT、OT、CT等不同专家出现争论的时候,要找到问题的锚点,真正地去定义问题,识别“真问题”。“元认知”即要透过现象看本质。只有对事物本质的洞察才能够穿越新概念的雾霾,才能真正打破分歧,走向融合和共识。“秒懂力”也即沟通过程中能把复杂问题、复杂场景,在最短时间内说清楚、说明白。“知行合一”是指在数字化融合的过程中,要融合迭代思维,工程思维、市场思维等各种思维方式,通过知行合一,真正是把各个方面的思想统一起来。

六、数字化技术如何助力双碳目标实现?

    2020年9月,碳达峰、碳中和正式成为国策,全国能源转型、节能降碳的发展步调越走越快,诸多顶层设计接连落地。双碳时代,数字革命和能源革命的深度融合是未来发展的大势所趋。在论坛的最后,我与几位专家也就“数字化技术如何助力双碳目标实现?数字化在促成“双碳”目标中能发挥哪些关键作用?”等问题进行了交流探讨。

    实现双碳目标,与数字化技术密不可分

    徐博士指出,双碳目标的实现,与数字化技术密不可分。就能源行业而言,能源在生产、运输、使用过程中都会产生海量的数据,这会给数字化技术带来广阔的发展空间。同时,数字化技术也能助力能源行业实现“双碳”目标。因此,道达尔会将1/3的经费投入到数字化。而且,由于实现“双碳”目标,不仅需要控制二氧化碳排放,也要对甲烷排放进行管控。所以,道达尔如今也在利用无人机、卫星以及物联网技术,来帮助监控甲烷的排放。

    郭老师也持类似观点。他指出,数字化和绿色化是未来的发展方向。数字化和绿色化的结合,现在仅仅是开始,而今后,在绿色环保方面将离不开数字化技术的支撑。数字化将会把环保带入一个新阶段。

    实现“双碳”目标,需结合绿色制造、能源管理、循环经济三个主题

    我认为,要实现“双碳”目标,首先应该把绿色制造、能源管理、循环经济这三个主题结合起来。在绿色制造方面,绿色设计、绿色工艺、绿色材料、绿色包装,以及再制造、重用等都非常重要。在能源管理方面,制造业有很多高耗能的企业,因此要对能效能耗进行监测,并在此基础上分析优化。在循环经济方面,我国很多行业都已经在探索和实践。而这其中,数字化技术都有着非常广泛的应用场景。

    解决能碳管理、节能减排问题,数字技术是行之有效的手段

    在林博士看来,解决能碳管理以及节能减排的问题,并不是一个不受约束的过程。这是因为,生产装备要节能减排,必须要满足生产需求,要在保证正常生产工艺过程、质量要求、过程安全等约束条件之下,实现节能减排。因此,数字化解决方案不能仅仅孤立地去关注能效,而是必须结合整个生产过程来实现节能减排目标。这其中,工业互联网、数字孪生等数字化技术,对于能碳管理、单台和多台设备优化以及供求平衡优化都是行之有效的方法和手段。

    安院长用“必由之路”、“终身事业”和“独特道路”三个关键词,对“双碳”目标与数字技术之间的关系进行了总结。他指出,没有数字技术的双碳不可能实现。未来30年乃至60年,双碳、数字技术都是绕不开的话题,因此,以数字化实现双碳目标是“必由之路”,也是以优也为代表的能碳管理与数字化解决方案供应商的“终身事业”。而且,由于中国的碳规模、电力规模,能源结构以及面临的挑战等,都是最大、最复杂的,因此,与其它所有国家相比,中国在利用数字技术推动双碳目标实现方面,一定会有自己独特的道路和模式。

    本次由优也主办的“数字化赋能 工软融合创新”跨界高峰论坛持续了一个半小时。数字化是制造业高质量发展的必由之路,融合创新是促进工业数字化与工业软件发展,助力实现“双碳”目标的现实路径。本次论坛上,在傅源女士的主持下,我与林博士、徐博士、郭老师和安院长,围绕创新的来源、如何推动软件创新、如何弥合鸿沟促进IT/OT融合,以及数字化技术如何助力实现“双碳”目标等话题进行了交流探讨,希望给大家的工作开展带来启发。

责任编辑:杨培
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