工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：1%的節(jié)省帶來(lái)的想象不到的威力

　　GE公司作為全球工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，總是引領(lǐng)著工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的步伐，同時(shí)也以進(jìn)取和務(wù)實(shí)著稱。在今天工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)4.0概念被熱炒的時(shí)代，GE所采取的方式依舊非常務(wù)實(shí)。

　　2012年11月，GE公司發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》白皮書，給出了自己的答案，那就是如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推廣和實(shí)施可以為工業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)哪怕1%的成本或者資本節(jié)省，也就是從效率提升的角度帶來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)微小的進(jìn)步，其成果也將是極其巨大的。

　　人類的工業(yè)文明，經(jīng)過(guò)近二百年的持續(xù)發(fā)展和完善，到今天，傳統(tǒng)物理設(shè)備的效率提升和改進(jìn)，已經(jīng)基本達(dá)到了極限。但是如果我們采用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)重新改造現(xiàn)有的機(jī)器和物理設(shè)備的話，依舊發(fā)現(xiàn)這里面有巨大的效率提升的空間，依舊有巨大的待挖掘的潛力。從這一角度入手，GE公司無(wú)疑找到了一個(gè)絕佳的切入點(diǎn)。

　　根據(jù)報(bào)告的分析，在未來(lái)15年內(nèi)，在幾個(gè)關(guān)鍵的工業(yè)領(lǐng)域，1%的效率提高將帶來(lái)巨大的收益：　　

•     航空工業(yè)1%的燃料節(jié)約，將最終節(jié)約300億美元;
• 　　電力行業(yè)節(jié)約1%的燃料就意味著節(jié)約660億美元;
• 　　醫(yī)療系統(tǒng)的效率提高1%，意味著節(jié)約高達(dá)630億美元;
• 　　鐵路系統(tǒng)的效率提高哪怕只有1%，將帶來(lái)270億美元的資本的節(jié)約;
• 　　而在能源天然氣領(lǐng)域，資本支出降低哪怕1%，也會(huì)帶來(lái)高達(dá)900億美元的節(jié)約。

　　GE公司甚至給出了對(duì)中國(guó)市場(chǎng)效率提升的預(yù)計(jì)，在未來(lái)15年中：

• 　　燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組能耗降低1%，將節(jié)約高達(dá)80億美元的燃料，尤其在勘探開發(fā)領(lǐng)域，資本利用率如果提高1%，將節(jié)約70億美元;
• 　　而鐵路運(yùn)輸行業(yè)，運(yùn)輸效率提高1%，又能省上20億美元的燃料成本。

　　從這個(gè)角度出發(fā)，GE公司建議開始務(wù)實(shí)的一步，那就是探索用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如何達(dá)到真正意義上的1%的節(jié)約和原有系統(tǒng)的效率的提高。

　　2013年2月，GE在美國(guó)加州圣拉蒙市，成立了軟件開發(fā)中心，正是針對(duì)他自己提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，開始進(jìn)行軟件領(lǐng)域的集中突破，并且瞄準(zhǔn)了航空、醫(yī)療和運(yùn)輸領(lǐng)域，希望通過(guò)軟件技術(shù)達(dá)到第一步的效率提升。這一在傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)中沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的創(chuàng)新之舉，在經(jīng)過(guò)一系列的研究和產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)是真正找對(duì)了方向。

　　GE首先瞄準(zhǔn)的是航空業(yè)，這是GE公司最引以為豪的產(chǎn)業(yè)。GE公司生產(chǎn)的多達(dá)兩萬(wàn)臺(tái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)占據(jù)著全球正在使用的4萬(wàn)多臺(tái)航空發(fā)電機(jī)的將近一半，而且在技術(shù)上占據(jù)著這個(gè)行業(yè)的龍頭地位，GE生產(chǎn)的GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)(GE Next Generation，雙轉(zhuǎn)子軸流式大涵道渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī))，是波音787以及波音747-8的首選發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這家老牌的工業(yè)公司經(jīng)常被人質(zhì)疑能否趕上新時(shí)代的創(chuàng)新步伐，GE公司的董事長(zhǎng)兼CEO杰夫·伊梅爾特曾經(jīng)公開反駁說(shuō)：“當(dāng)你坐在飛機(jī)上透過(guò)舷窗望出去，你能看到的那個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)是GE造的，而不是谷歌造的。”

　　但在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之前，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)這一航空安全和持續(xù)運(yùn)行的最關(guān)鍵的設(shè)備，原來(lái)的數(shù)據(jù)采集和維護(hù)信息的處理，卻是不夠完整的。雖然在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上已經(jīng)安裝了傳感器，但是這些傳感器通常采用被動(dòng)模式，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候，儀表盤才會(huì)亮起紅燈，而且傳感器平時(shí)也只保留三個(gè)平均值：起飛、巡航和降落數(shù)據(jù)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)可能出現(xiàn)隱患的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，比如溫度、壓力和電壓數(shù)據(jù)，則極少被保留，以及被研究。

　　事實(shí)上，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)維護(hù)，減少故障時(shí)間已經(jīng)成為航班正點(diǎn)運(yùn)行的重要因素。每年航班延誤給全球航空公司帶來(lái)多達(dá)400億美元的損失，而其中10%的飛機(jī)延誤正是源于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的突發(fā)性維修。于是，GE在加州軟件中心的工程師們，開始著手設(shè)計(jì)一種新型的計(jì)算算法，并且開發(fā)一套航空智能運(yùn)營(yíng)服務(wù)系統(tǒng)，希望能夠提前一個(gè)月預(yù)測(cè)哪些發(fā)動(dòng)機(jī)急需維護(hù)修理，并且要使準(zhǔn)備率達(dá)到70%，從而使得系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)間大幅降低，最終降低飛機(jī)的誤點(diǎn)概率。這套智能運(yùn)營(yíng)服務(wù)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控從飛機(jī)設(shè)備收集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在飛機(jī)出故障隱患前做出診斷預(yù)測(cè)，提供預(yù)測(cè)性建議，優(yōu)化飛機(jī)維護(hù)和航班運(yùn)行管理。

　　這套系統(tǒng)實(shí)施之后，對(duì)一家大中型的航空公司來(lái)說(shuō)，如果每年有1400萬(wàn)次的乘客，并且要飛85000個(gè)航班，這套系統(tǒng)的成功運(yùn)行將每年可以避免1000次起飛的延誤和航班取消，幫助超過(guò)9萬(wàn)人次的乘客準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)目的地。

　　除了提高航班的準(zhǔn)確運(yùn)行之外，GE的軟件工程師們還在開發(fā)一套航空燃油和碳解決方案FCS，這套方案通過(guò)飛機(jī)傳感器傳回的各項(xiàng)飛行數(shù)據(jù)，再對(duì)比飛機(jī)原有飛行記錄與運(yùn)營(yíng)航線，可以第一時(shí)間優(yōu)化完善飛機(jī)航行計(jì)劃，令航空公司燃油消耗降低2%。以全球航空公司年燃油支出1700億美元測(cè)算，這套FCS方案將幫助航空公司降低30億美元的額外燃油支出，令整個(gè)燃油成本降低5%。而且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的邊際效益是遞增的，一架雙發(fā)動(dòng)機(jī)寬體商用噴氣式飛機(jī)，每個(gè)飛行小時(shí)維護(hù)成本是1200美元，以飛行5000萬(wàn)小時(shí)計(jì)算，每年全球的航空公司用于飛機(jī)維護(hù)的開支達(dá)到600億美元，其中飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)開支達(dá)到43%。如果航空智能運(yùn)營(yíng)服務(wù)系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)效率提高1%，航空公司們又將省下2.5億美元。　　

　　1%的節(jié)省，不僅發(fā)生在航空運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域，在各行各業(yè)都有著巨大的實(shí)施的可能性和效率提升優(yōu)化的空間。

　　對(duì)于中國(guó)而言，過(guò)去30年快速的工業(yè)發(fā)展也帶來(lái)了粗放化經(jīng)營(yíng)和效率不高的問(wèn)題，下一步如何在原有工業(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提升效率，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)每一個(gè)企業(yè)必須著手思考的切入點(diǎn)，也將是非常務(wù)實(shí)的一步。

　　為了完成這1%的效率提高，需要哪些關(guān)鍵的技術(shù)步驟呢?根據(jù)GE的觀點(diǎn)，完整的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)需要具備三大步驟：

　　第一步，收集各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并操控智能設(shè)備和機(jī)器。目前的方法就是通過(guò)大量使用和安裝傳感器，從而讓機(jī)器本身變得更加智能化;

　　第二步，將傳感器收集的信息進(jìn)行保存、處理和分析，尤其是面對(duì)海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，管理人員要通過(guò)構(gòu)建恰當(dāng)?shù)哪Ｐ驼业阶铌P(guān)鍵的核心數(shù)據(jù)加以分析，這需要以往生產(chǎn)工藝經(jīng)驗(yàn)與先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)技能的結(jié)合，跨界和整合的知識(shí)將變得至為關(guān)鍵;

　　第三步，也是目前傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)面臨的最大困境，那就是要組建數(shù)據(jù)分析挖掘的人才團(tuán)隊(duì)，真正大幅提高生產(chǎn)效率，實(shí)施恰當(dāng)?shù)臎Q策，而這些決策往往來(lái)自某些不起眼的生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘分析所帶來(lái)的靈感。在這個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有預(yù)先設(shè)定的模型可以使用，需要的是跨界人才的創(chuàng)新能力、協(xié)同工作，以及對(duì)不同問(wèn)題的深入洞察。

　　在中國(guó)類似的效率提高措施也在一些企業(yè)逐步推廣，并且產(chǎn)生了可觀的效益。

　　大秦鐵路公司就曾經(jīng)引進(jìn)相關(guān)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件技術(shù)，通過(guò)傳感器傳輸數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行分析挖掘，在多個(gè)火車之間實(shí)現(xiàn)同步控制，從而縮短了30%的剎車距離和22%的剎車時(shí)間。

　　這項(xiàng)原來(lái)旨在提高火車運(yùn)輸安全性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)嘗試，卻讓大秦鐵路公司意外地發(fā)現(xiàn)，單列火車的最大運(yùn)輸量翻了一倍，達(dá)到2萬(wàn)噸。2012年大秦線全年運(yùn)輸量提高至4.26億噸，過(guò)去6年累積提高幅度達(dá)到70.4%。

　　同樣的事情也發(fā)生在工業(yè)流程領(lǐng)域，上海賽科乙烯廠構(gòu)建了相關(guān)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、泵、風(fēng)扇、熱交換等機(jī)器的振動(dòng)、溫度、排放等信息，提前發(fā)現(xiàn)機(jī)器故障隱患，并在第一時(shí)間做出維修響應(yīng)。根據(jù)賽科乙烯廠內(nèi)部測(cè)算，這項(xiàng)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，每月能挽回超過(guò)220萬(wàn)美元的非計(jì)劃停機(jī)生產(chǎn)損失;到2013年，賽科的關(guān)鍵設(shè)備從投產(chǎn)到安全運(yùn)行已持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)了700天。

　　在中國(guó)的其他傳統(tǒng)流程行業(yè)，比如石油化工、煤化工、冶金、有色金屬等領(lǐng)域，像這樣可提升的效率空間依舊非常巨大，可節(jié)省的資源也將是非?？捎^的。通過(guò)這三個(gè)關(guān)鍵步驟，并且建立起相關(guān)的分析模型，從1%入手，將使每一個(gè)企業(yè)看到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施中務(wù)實(shí)的一面。

　　在工業(yè)制造領(lǐng)域，精益生產(chǎn)的思想正是這1%節(jié)約的理論基礎(chǔ)。如何利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，乃至自動(dòng)控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)線改造、效率提高方面提高1%，都將產(chǎn)生巨大的效益，并且?guī)椭髽I(yè)邁出穩(wěn)健而務(wù)實(shí)的第一步。