作者：許正
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，同時也以進(jìn)取和務(wù)實著稱。在今天工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)4.0概念被熱炒的時代，GE所采取的方式依舊非常務(wù)實。
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)的推廣和實施可以為工業(yè)領(lǐng)域帶來哪怕1%的成本或者資本節(jié)省，也就是從效率提升的角度帶來一點點微小的進(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公司無疑找到了一個絕佳的切入點。
根據(jù)報告的分析，在未來15年內(nèi)，在幾個關(guān)鍵的工業(yè)領(lǐng)域，1%的效率提高將帶來巨大的收益：
·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%，也會帶來高達(dá)900億美元的節(jié)約。
GE公司甚至給出了對中國市場效率提升的預(yù)計，在未來15年中：
·燃?xì)獍l(fā)電機組能耗降低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；
·而鐵路運輸行業(yè)，運輸效率提高1%，又能省上20億美元的燃料成本。
從這個角度出發(fā)，GE公司建議開始務(wù)實的一步，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在美國加州圣拉蒙市，成立了軟件開發(fā)中心，正是針對他自己提出的工業(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)療和運輸領(lǐng)域，希望通過軟件技術(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)中沒有經(jīng)歷過的創(chuàng)新之舉，在經(jīng)過一系列的研究和產(chǎn)品驗證測試之后，發(fā)現(xiàn)是真正找對了方向。
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)兩萬臺的航空發(fā)動機占據(jù)著全球正在使用的4萬多臺航空發(fā)電機的將近一半，而且在技術(shù)上占據(jù)著這個行業(yè)的龍頭地位，GE生產(chǎn)的GEnx發(fā)動機（GE Next Generation，雙轉(zhuǎn)子軸流式大涵道渦輪風(fēng)扇發(fā)動機），是波音787以及波音747-8的首選發(fā)動機。雖然在互聯(lián)網(wǎng)時代，這家老牌的工業(yè)公司經(jīng)常被人質(zhì)疑能否趕上新時代的創(chuàng)新步伐，GE公司的董事長兼CEO杰夫·伊梅爾特曾經(jīng)公開反駁說：“當(dāng)你坐在飛機上透過舷窗望出去，你能看到的那個發(fā)動機是GE造的，而不是谷歌造的?！?/p>
但在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代之前，對于航空發(fā)動機這一航空安全和持續(xù)運行的最關(guān)鍵的設(shè)備，原來的數(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)動機上已經(jīng)安裝了傳感器，但是這些傳感器通常采用被動模式，也就是發(fā)動機出現(xiàn)故障的時候，儀表盤才會亮起紅燈，而且傳感器平時也只保留三個平均值：起飛、巡航和降落數(shù)據(jù)，對于發(fā)動機可能出現(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。
事實上，航空發(fā)動機的預(yù)維護(hù)，減少故障時間已經(jīng)成為航班正點運行的重要因素。每年航班延誤給全球航空公司帶來多達(dá)400億美元的損失，而其中10%的飛機延誤正是源于飛機發(fā)動機等部件的突發(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)計一種新型的計算算法，并且開發(fā)一套航空智能運營服務(wù)系統(tǒng)，希望能夠提前一個月預(yù)測哪些發(fā)動機急需維護(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)時間大幅降低，最終降低飛機的誤點概率。這套智能運營服務(wù)系統(tǒng)可以實時監(jiān)控從飛機設(shè)備收集的各項數(shù)據(jù)，在飛機出故障隱患前做出診斷預(yù)測，提供預(yù)測性建議，優(yōu)化飛機維護(hù)和航班運行管理。
這套系統(tǒng)實施之后，對一家大中型的航空公司來說，如果每年有1400萬次的乘客，并且要飛85000個航班，這套系統(tǒng)的成功運行將每年可以避免1000次起飛的延誤和航班取消，幫助超過9萬人次的乘客準(zhǔn)時抵達(dá)目的地。
除了提高航班的準(zhǔn)確運行之外，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，這套方案通過飛機傳感器傳回的各項飛行數(shù)據(jù)，再對比飛機原有飛行記錄與運營航線，可以第一時間優(yōu)化完善飛機航行計劃，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，令整個燃油成本降低5%。而且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的邊際效益是遞增的，一架雙發(fā)動機寬體商用噴氣式飛機，每個飛行小時維護(hù)成本是1200美元，以飛行5000萬小時計算，每年全球的航空公司用于飛機維護(hù)的開支達(dá)到600億美元，其中飛機發(fā)動機維護(hù)開支達(dá)到43%。如果航空智能運營服務(wù)系統(tǒng)將發(fā)動機維護(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)生在航空運營領(lǐng)域，在各行各業(yè)都有著巨大的實施的可能性和效率提升優(yōu)化的空間。
對于中國而言，過去30年快速的工業(yè)發(fā)展也帶來了粗放化經(jīng)營和效率不高的問題，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)每一個企業(yè)必須著手思考的切入點，也將是非常務(wù)實的一步。
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，完整的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計需要具備三大步驟：
第一步，收集各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并操控智能設(shè)備和機器。目前的方法就是通過大量使用和安裝傳感器，從而讓機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，尤其是面對海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，管理人員要通過構(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，真正大幅提高生產(chǎn)效率，實施恰當(dāng)?shù)臎Q策，而這些決策往往來自某些不起眼的生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘分析所帶來的靈感。在這個領(lǐng)域沒有預(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，以及對不同問題的深入洞察。
在中國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)，通過傳感器傳輸數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行分析挖掘，在多個火車之間實現(xiàn)同步控制，從而縮短了30%的剎車距離和22%的剎車時間。
這項原來旨在提高火車運輸安全性的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)嘗試，卻讓大秦鐵路公司意外地發(fā)現(xiàn)，單列火車的最大運輸量翻了一倍，達(dá)到2萬噸。2012年大秦線全年運輸量提高至4.26億噸，過去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)，通過監(jiān)控汽輪機、壓縮機、泵、風(fēng)扇、熱交換等機器的振動、溫度、排放等信息，提前發(fā)現(xiàn)機器故障隱患，并在第一時間做出維修響應(yīng)。根據(jù)賽科乙烯廠內(nèi)部測算，這項基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，每月能挽回超過220萬美元的非計劃停機生產(chǎn)損失；到2013年，賽科的關(guān)鍵設(shè)備從投產(chǎn)到安全運行已持續(xù)正常運轉(zhuǎn)超過了700天。
在中國的其他傳統(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。通過這三個關(guān)鍵步驟，并且建立起相關(guān)的分析模型，從1%入手，將使每一個企業(yè)看到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施中務(wù)實的一面。
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)實的第一步。
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