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工業4.0研究院數字孿生體研究獲得較大進展

? ? ? 在2013年工業4.0研究院成立之初,明確了“引領第四次工業革命”的歷史使命,持續不斷的對新型技術進行跟蹤、研究、驗證和開發,過去6年時間相繼完成了Ptolemy CPS、ROS、AutoWare、TensorFlow等開源項目的研究和開發,獲得了豐富的工業級開源項目研發相關經驗。

? ? ? 隨著對工業互聯網的深入研究,考慮到信息物理系統(CPS,Cyber-Physical Systems)具有高度集成、參與度低的特點,而工業互聯網擁有開放式創新的優勢,加上開源項目更適合做顛覆式創新,工業4.0研究院在2016年明確了基于開源項目來構建完整的工業互聯網體系目標。

? ? ? 為了聚集資源做好工業互聯網的研究工作,工業4.0研究院相繼設立了工業互聯網創新中心、人工智能研究中心、數字孿生體研究中心、汽車研究中心和5G開源創新中心等機構,持續對開源工業互聯網平臺、數字孿生體等相關技術進行研究和開發。

工業4.0體系中的數字孿生體研討會現場

工業4.0體系中的數字孿生體研討會現場

? ? ? 2016年12月3日,工業4.0研究院舉辦了行業內首個數字孿生體主題活動“工業4.0體系中的數字孿生體”,獲得了行業人士的高度關注。參會人員分別來自北京青云航空儀表公司、西北工業大學以及中歐工業升級發展基金等機構。

? ? ? 通過對基本工業4.0體系特點介紹,同時對數字孿生體的應用場景深入分析,與會領導和專家加深了對數字孿生體的認識,并為后續繼續探討和研究數字孿生體提供了便利。

數字孿生體高峰論壇嘉賓合影留念

數字孿生體高峰論壇嘉賓合影留念

? ? ? 2018年6月27日,在重慶市江北區政府的支持下,由工業4.0研究院主辦了國內首個“數字孿生體高峰論壇”,圍繞“數字孿生體引領工業互聯網創新發展”,中國信通院、SAP、中國科學院、中國電子集團公司等都安排了相關專家參與該論壇,并做了主題發言。

? ? ? 通過幾年時間的開源工業互聯網項目研發探索,工業4.0研究院已經掌握了基于開源項目構建數字孿生系統(Digital Twin System)的能力,可以融合工業4.0的管理殼等技術,為企業建設具有演進能力的先進制造系統,迎接第四次工業革命的到來。

數字孿生體挑戰賽籌備暨交流會與會人員合影

數字孿生體挑戰賽籌備暨交流會與會人員合影

? ? ? 為了幫助更多的企業參與數字孿生體的應用,2019年3月8日,開源工業互聯網聯盟(Openii Consortium)啟動了“數字孿生體挑戰賽籌備暨交流會”,這是全球首個針對數字孿生體的比賽,獲得了資本市場、媒體和投資基金等的關注。

? ? ? 這次“數字孿生體挑戰賽籌備暨交流會”獲得了巨大成功,來自天拓四方、銳電科技、國千集團、中工經云、共創成長、艾克信控、兮易信息和北航數字孿生體小組等單位的領導和專家參與了交流活動,為進一步推進基于數字孿生體的開源工業互聯網發展提供了新的動力。

工業4.0研究院院長胡權與安世亞太董事長張國明交流

工業4.0研究院院長胡權與安世亞太董事長張國明交流

? ? ? 最近一段時間,工業4.0研究院和開源工業互聯網聯盟分別在推動數字孿生體國際標準和落地實施兩方面取得了重大進展,前者主要體現在參與數字孿生體標準組織的工作,后者表現為與行業領先企業建立了戰略合作意向。

? ? ? 工業4.0研究院院長、開源工業互聯網聯盟理事長胡權應邀加入國際組織ISO/IEC新設JTC1 AG(由工信部四院管理),擬參與全球數字孿生體相關概念、體系和標準的討論。據ISO/IEC官方文件顯示,JTC1 AG主要對數字孿生體進行討論研究,為將來制定國際標準做好準備。

數字孿生體研究中心組織架構

數字孿生體研究中心(Digital Twin Research Center)

? ? ? 一直以來,工業4.0研究院緊密跟蹤和研究國內外仿真企業,通過長期的考察,目前建立了與國內仿真領域領先企業安世亞太公司的合作聯系,雙方承諾將在數字孿生體研究中心、數字孿生體挑戰賽和開源工業互聯網等方面建立深度合作。

? ? ? 截止到2019年上半年,工業4.0研究院已經完成數字孿生體/數字線程(Digital Twin/Digital Thread)的體系構建,有機的跟開源工業互聯網結合起來,形成了一套“數字孿生體經濟學”(EDT,Economics of Digital Twin)認知方法論,通過企業數字孿生體轉型的改造升級,將給企業帶來真正的數字化動力。

? ? ? 在2019年下半年,圍繞開源工業互聯網聯盟成員的需要,數字孿生體研究中心將加強相關研究工作,特別是數字孿生體試驗平臺的建設和完善,將大大推進開源工業互聯網體系的發展。

 

工業4.0研究院汽車研究中心淵源及發展

? ? ? 為了更好集中資源,解決第四次工業革命研究中所需要的專業知識積累問題,工業4.0研究院自2013年每年都會設定一個主題,2019年的主題為“汽車”,主要依托汽車研究中心(CRC,Car Research Center)開展相關工作。

? ? ? 前一段時間,工業4.0研究院在開源工業互聯網聯盟的內部會議上介紹了汽車研究中心,引起了與會人員的興趣,紛紛詢問相關情況,在此對汽車研究中心給大家做一個介紹。

? ? ? 汽車研究中心應追溯到2015年啟動工業4.0創新平臺的時候,當時同期發起了開放實驗室4.0(OPEN LABS 4.0)計劃,設立了汽車實驗室4.0,后來工業4.0研究院CPS研究中心關閉(2017年)之后,把相關工作轉移到人工智能研究中心,繼續深化工業級人工智能的研究。

工業4.0研究院院長胡權為中國重汽主要干部做培訓

工業4.0研究院院長胡權為中國重汽主要干部做培訓

? ? ? 作為德國工業的主要支柱,汽車一直是工業4.0研究院的重點。在2017年人工智能和工業互聯網驗證完成之后,就開始籌建“汽車研究中心”,以滿足為國家先進制造產業投資基金服務等目標。

? ? ? 在此期間,工業4.0研究院為欣旺達、歌爾股份、中國重汽、中國中車、百度汽車、國投創新等提供了培訓和咨詢服務,形成了初步的汽車行業知識體系。

工業4.0研究院院長胡權與德國大眾專家等合影

工業4.0研究院院長胡權與德國大眾專家等合影

? ? ? 2018年5月22日,來自德國大眾汽車集團未來制造技術(Future Production Technologies)專家、美國Plug and Play、國務院發展研究中心、國投創新投資管理有限公司、工業4.0研究院等多家單位聚集在奧迪中國大廈會議室,展開了一場工業4.0及未來制造技術的交流會。

? ? ? 經過充分的準備,工業4.0研究院在2018年正式整合了人工智能研究中心相關資源,設立了汽車研究中心,為2019年度主題奠定了基礎。

工業4.0研究院院長、開源工業互聯網聯盟理事長胡權在一汽大眾授課

工業4.0研究院院長、開源工業互聯網聯盟理事長胡權在一汽大眾授課

? ? ? 截止到現在,工業4.0研究院已經完成以下工作:

? ? ? >>>?汽車研究中心已經在工業4.0、工業互聯網、智能工廠等多個子課題中獲得巨大進展,針對德國三大汽車企業、博世(Bosch)、大陸(Continental)和采埃孚(ZF)等知識庫已經建立。

? ? ? >>>?通過引入曾在特斯拉、大眾集團等工作過的專業人士,汽車研究中心建立了行業經驗體系。

? ? ? >>> ?在開源工業互聯網聯盟成員單位中,大約有30%的企業跟汽車行業有較深入的關系,初步推動了相關業務對接及交流的機制。

? ? ? >>>?針對大眾集團的云戰略和工業互聯網平臺戰略,已經形成了初步的研究成果,計劃在下半年對外公開發布。

? ? ? >>>?在開源工業互聯網平臺的支持下,基于IOT 3000開源工業互聯網應用(http://iot3000.openii.cn),工業4.0研究院已經完成了汽車行業工業互聯網平臺解決方案的設計,包含工業網絡、汽車大數據分析以及智能工廠等模塊。

? ? ? 工業4.0研究院汽車研究中心最近將通過開源工業互聯網聯盟的品牌活動工業互聯網沙龍,舉辦一系列的汽車主題活動,目前已經舉辦了《德國的“上云”計劃對中國的啟示》、《中國汽車業將往什么地方走?》、《豐田開放電動車專利的戰略意圖》、《德國汽車教父看汽車產業的主導者》等,即將舉辦的活動為《德國大眾集團的工業互聯網戰略是什么?》。

? ? ? 如果大家對以上活動有興趣,可以到工業互聯網沙龍官方網站(https://www.innovation4.cn/event)查看。

? ? ? 附錄:工業4.0研究院年度主題

? ? ? 2013年,主題為“工業4.0”(Industrie 4.0),積累工業革命相關研究資料,從商業歷史角度認識工業4.0的意義。

? ? ? 2014年,主題為“信息物理系統”(CPS,Cyber-Physical Systems),積累嵌入式系統及美國NSF相關研究成果,嘗試驗證Berkeley提供的開源系統。

? ? ? 2015年,主題為“中國制造2025”(China Manufacturing 2025),重點學習了解中國工程院所做的研究成果。

? ? ? 2016年,主題為“工業互聯網”(Industrial Internet),梳理DARPA提出ARPNet以及互聯網演進過程,學習OSI,TCP/IP等標準。

? ? ? 2017年,主題為“人工智能”(Artificial Intelligence),重點是TensorFlow開源軟件的應用。

? ? ? 2018年,主題為“開源軟件”(Open Source),重點是全球(特別是美國)的開源軟件發展史,以及相關研究成果。

? ? ? 2019年,主題為“汽車”(Vehicles),重點是學習汽車構造等技術知識,深刻理解未來汽車的顛覆性創新模式,特別是跟開源工業互聯網結合起來。

 

王明芬拜訪清華產研院并交流德國工業戰略2030

? ? ? 2019年4月23日,開源工業互聯網聯盟秘書長、工業4.0研究院副院長王明芬接受清華大學全球產業研究院邀請,到訪并與產研院研究員做了深入交流。清華產研院首席研究員宋德錚對王副院長到來表示歡迎,并主持了分享和雙方的交流討論。

? ? ? 工業4.0研究院一直對全球產業有多年的跟蹤研究,特別對于美國、德國、日本等主要制造強國的跟蹤研究非常細致入微。

? ? ? 前一段時間,德國經濟與能源部(BMWi,Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie)發布了“德國工業戰略2030”,工業4.0研究院及時進行了全文翻譯和解讀。

王明芬在清華全球產業研究院演講

開源工業互聯網聯盟秘書長、工業4.0研究院副院長王明芬在分享

? ? ? 清華大學全球產業研究院依托清華大學經濟管理學院建設,緊緊圍繞國家重大發展戰略,高度貼近產業發展實踐,深度整合校內外研究力量,廣泛開展調查研究,不斷形成高水平研究成果,為企業、產業和整個國民經濟的轉型升級提供智力支持。

? ? ? 這次交流活動圍繞“德國工業戰略2030”和“工業4.0愿景2030”,王副院長做了《德國工業戰略2030的經濟學解讀》的分享,雙方進行了深入的學術交流。

? ? ? ?“德國工業戰略2030”是德國經濟與能源部發布的針對社會市場經濟新思維,“德國工業4.0愿景2030”則為德國工業4.0平臺在不久前的漢諾威工業博覽會上發布的工業4.0+,王明芬副院長認為,兩個政策的疊加,為德國未來10年的發展錨定了定位。

? ? ? ?中國制造業正在進行高質量轉型,借鑒學習“德國工業戰略2030”和“工業4.0愿景2030”的經驗,可以幫助學界和政策制定者以全球視野回看我國產業政策。

? ? ? ?參與交流的人員主要來自清華產研院的研究人員,他們對工業4.0研究院的工作機制和研究主題非常感興趣。在主題分享完之后,王明芬副院長針對與會人員提出的問題進行了進一步的闡釋,雙方也對進一步探討相關主題進行了探討。

 

“德國工業4.0愿景2030″介紹中文翻譯

說明:在德國2019漢諾威工業博覽會期間,德國教育與研究部(BMBF,Bundesministerium für Bildung und Forschung)和工業4.0平臺(Plattform Industrie 4.0)聯合舉辦了“德國工業4.0愿景2030”的研討會,對外公開發布了“德國工業4.0愿景2030”(Leitbild 2030 für Industrie 4.0)。

工業4.0研究院對相關內容作了翻譯,以便國內行業人士了解。授權方式為CC-BY-SA-3.0(注明來源即可)。

? ? ? 工業4.0是一項復雜而重大的系統工程,涉及到價值創造、商業成功要素和工作就業這些領域的創新和變革。之前固化的價值鏈將變得靈活而敏捷,并構建起在全球范圍內相互連接的價值系統,進而形成全球數字生態(globale, digitale ?kosysteme)。

? ? ? ?在這個數字生態中,數據及數據應用是數字商業模式的核心要素。

? ? ? 自2011年工業4.0概念提出以來,工業4.0的實施已經帶來長足的進展。盡管如此,我們看到的僅僅還是工業4.0潛力的冰山一角。對德國工商界而言,工業4.0的機遇在于,我們在國際競爭中已處于領先地位,以此為出發點,數字化還將帶來如下優勢:

? ? ? ?* 進一步鞏固我們作為全球工業4.0裝備領先供應商的地位;

? ? ? ?* 進一步促進價值創造(工業4.0的應用)。

? ? ? ?這些優勢能夠保障就業,改善工作環境,并促進社會繁榮,因此我們必須不遺余力地加強這些優勢(強大的制造業、先進的科研、隱形冠軍、高水平教育等)。

? ? ? ?德國各界必須同心協力,以符合德國社會基本價值觀的方式塑造變革,才能夠克服當前面臨的挑戰。這些價值觀具有德國特色,其他國家無法簡單模仿。如果能夠將這套價值觀融入工業4.0的創新和應用,將可以加強德國在國際競爭中的地位,使供應商、用戶,還有廣泛的德國中小企業充分實現工業4.0的潛力。

德國工業4.0愿景2030(Leitbild 2030 für Industrie 4.0)

德國工業4.0愿景2030(Leitbild 2030 für Industrie 4.0

? ? ? ?有三個密切相關的行動領域對工業4.0的成功實施至關重要——數字主權、互操作性和可持續性。這三大行動領域是在廣泛的社會共識上確立的,為德國各界的利益相關者制定進一步計劃提供關鍵的長期指引。

? ? ? ?上述基于價值觀的模型應視為一種競爭優勢,基于這個模型能夠給三大行動領域作出清晰的界定。德國工業4.0平臺上所有的利益相關者應遵循這一方法并將其作為未來十年的指導原則。這一方法主要考慮德國工商界的情況,同時也強調開放性,以及與歐洲及全球其他伙伴合作的重要意義。

數字主權(Souver?nit?t)

? ? ? ?數字主權是指市場參與者(企業、員工、科研人員和個體公民)擁有自主決策和參與公平競爭的自由,例如在工業4.0生態中,定義和塑造個性化的商業模式,做出個人的購買決定。

? ? ? ?全球工業4.0生態中的數字主權需要考慮這些要素:

? ? ? ?* 數字基礎設施:在不同國家之間構建持續且動態的價值網絡,要求為數字化的工業價值創造提供強大而自主的基礎設施。數字基礎設施必須對市場中所有參與者同等開放可用。數字基礎設施提供進入工業4.0生態的入口,確保廣泛參與和多元市場。數字基礎設施作為一項戰略資產,為跨國界、跨行業的數據收集、數據交換和數據應用提供重要的條件和服務。

? ? ? ?* 安全性:數據保護、信息技術和信息安全是深植于德國工業和社會的原則。這些要素是工業4.0實施和數字生態中合作的前提條件。在面臨諸多挑戰的情況下,關于安全性的這些考慮使工業4.0得以在全球贏得高度信任。企業、員工和一般民眾對安全性提出越來越高的要求——他們提供的數據需要得到保護,數據的使用需要透明化,他們要能夠自主決定數據如何使用,他們還需要享有“被遺忘權”。

? ? ? ?* 技術進步:工業4.0的數字主權原則要求我們在數字化工業價值創造的核心領域開展“技術中立”的研發和創新。除了技術進步扮演的重要角色,我們還必須重點考慮數據保護的實施、“設計安全”(security by design)、可持續性和互操作性。另外,將新技術集成到應用和數字商業模式中,能夠確保所有工業4.0生態的參與者積極推動技術進步并從中獲益。

互操作性(Interoperabilit?t)

? ? ? ?不同利益相關者通過靈活聯網來構建敏捷的價值網絡,這是工業4.0中數字業務流程的核心要素。在塑造復雜的、去中心化的價值網絡時,所有利益相關者的互操作性是關鍵的戰略要素。一方面,高度的互操作性是確保跨企業和跨行業的工廠和流程能夠直接聯網的必要條件,因此價值網絡中的所有伙伴必須對互操作性做出同等的承諾和貢獻。另一方面,可互操作的架構和接口讓制造商和客戶能夠輕松地接入數字價值網絡,在此基礎上創造新商業模式。從這個角度而言,互操作性促進了數字主權的實現。

? ? ? ?全球工業4.0生態中的互操作性需要考慮這些要素:

? ? ? ?* 標準和集成:如果說,集成個性化解決方案來形成工業4.0系統解決方案,這么做使德國工業得以占據全球領先地位,那么原因在于德國在標準制定方面長期持續的大量投入。標準制定大幅減少集成的難度,為互操作性奠定基礎。德國在標準制定方面的核心能力需要進一步發展,以適應工業4.0數字生態發展的需要。特別是,我們已經形成了跨領域的參考架構,管理殼方案也提供了真實世界映射到數字世界的方法,這些新方法已經逐漸成熟,成為了“工業4.0標配”。

? ? ? ?* 監管框架:為了確保所有的利益相關者能夠在開放的生態系統中公平、平等地連接網絡、交換數據和開展合作,我們需要在德國、歐洲和國際層面建立一個監管框架。相關的工作包括明確治理規則和完善創新體系,對數字主權、安全性、員工權益及民眾普遍利益等方面深思熟慮。

? ? ? ?* 分布式系統和人工智能:具有嵌入式智能的自主分布式系統對B2B領域數字生態的重要性遠甚于B2C領域。在工業4.0生態中,基于標準化的架構,協作地、透明地使用和連接不同種類的機器和用戶數據,使生態中的參與者得以借助各種人工智能應用來實現解決方案和商業模式的創新。在將人工智應用到不同層面的工業實踐并期望獲得收益時,智能數據(以及大數據)的收集和利用扮演著關鍵角色。

可持續性(Nachhaltigkeit)

? ? ? ?經濟、環境和社會的可持續性是德國社會價值觀的重要支柱。這可以從兩方面加以解釋:其一,可持續性是工業4.0固有的特點;其二,工業4.0有力地促進了經濟、環境和社會的可持續性。例如,經濟繁榮和民眾的高質量生活很大程度上取決于未來具有競爭力的工業。完善創新生態和實施工業4.0為我們營造了良好的大環境,從而促進了經濟、環境和社會的可持續性,這反過來促使工業4.0得以持續實施和發展,最終有力地維系德國社會的高生活標準。

? ? ? ?全球工業4.0生態中的可持續性需要考慮這些要素:

? ? ? ?* 良好的就業和教育:工業4.0將“人”放在中心位置,致力于改善人類的工作環境。德國創新的裝備制造商和具有國際競爭力的消費行業說明,工業4.0幫助德國維持高水平的就業。乘數效應和溢出效應將這一影響延伸到德國的其他行業。德國勞動力接受高水平教育,這為他們今后的終生學習打下堅實基礎。大量職業培訓機會滿足了勞動市場的需求。德國應該發揮和鞏固這方面的已有優勢,響應持續改變的技能需求。

? ? ? ?* 社會參與:工業4.0是一個變革的過程,牽涉到整個社會,給所有的利益相關者帶來深遠變革。其中,首要的目標是:工業4.0在工業和社會領域引發的創新不僅帶來挑戰,更多的是帶來機遇。社會變革的過程不僅要求我們在企業層面緊密合作,還要求所有利益相關者共同參與、共商決策:數字技術和人工智能在我們日常生活中的應用,最初僅限于個別企業及其伙伴之間的對話,后來發展為跨企業、跨行業的合作,進而成為整個社會的重要議題。

? ? ? ?* 氣候變遷:工業4.0促使資源效率進一步提高。基于設計的方法與基于流程的方法相結合可以在整個產品生命周期中實現材料的循環利用。在面向服務的商業模式中,產品是服務的基礎,制造商負責對產品進行維護,因此制造商傾向于打造更具有持續性的產品設計。這意味著工業4.0成為循環經濟、環境保護和氣候調節的關鍵使能因素。

 

注意:為了讓國內讀者從第一手資料了解”德國工業4.0愿景2030″的情況,本文內容翻譯自德文,括號中部分標注為德文。

 

工業4.0研究院胡權院長參加中國工業互聯網研究院研討會

? ? ? 2019年2月23日,中國工業互聯網研究院召開“工業互聯網推動制造業高質量發展研討會”,邀請了領導專家和企業代表共15人,其中,工業4.0研究院胡權院長也受邀參加了該研討會,并做了“中國制造業高質量發展三大命題”的發言。

? ? ? 不久前,開源工業互聯網聯盟公眾號根據工信部發布的任命文件,率先以《工信部宣布中國工業互聯網研究院院長等任命》報道了該消息,引起了行業人士的關注。

中國工業互聯網研究院研討會現場

中國工業互聯網研究院研討會現場

? ? ? 在第四次工業革命到來之際,為了加強工業互聯網的創新能力,我國成立中國工業互聯網研究院,體現了工業互聯網作為可能成為通用目的技術(GPT,General-Purpose Technologies)的潛力,同時,這也將加快我國進一步深化工業互聯網發展戰略的落地實施。

? ? ? 這次參加研討會的領導和專家包括原信息產業部部長吳基傳、十三屆全國政協經濟委員會副主任劉利華、北京理工大學校長張軍、十三屆全國政協委員尹浩、中國工程院院士王華明 、中國工業互聯網研究院院長徐曉蘭、中國工業互聯網黨委書記和副院長劉愛民、用友高級副總裁王健、阿里巴巴副總裁劉松、富士康工業互聯網公司董事長李軍旗、海爾集團副總裁陳錄城、兮易信息技術公司董事長陳廣乾、工業4.0研究院院長胡權、浪潮集團執行總裁袁誼生和中國信通院總工余曉暉等人(按原會議日程排序)。

工業4.0研究院工作人員在研討會現場

工業4.0研究院工作人員在研討會現場

? ? ? 各位領導和專家針對“工業互聯網推動制造業高質量發展”主題進行了精彩的發言,獲得了與會人員的熱烈掌聲。

? ? ? 工業4.0研究院胡權院長結合到過去6年多時間的研究及調研實踐,應用技術革命50年周期相關理論,提出應該從信息成本、創新速度和實施方法推進中國制造業高質量發展。

? ? ? 與傳統的消費互聯網解決交易成本不同,工業互聯網應該把需要解決的問題定義為信息成本,只有提供了低成本的信息,才可能為制造企業提供低成本的數字化裝備解決方案。在定義了問題之后,如何在全球各國紛紛加大工業互聯網發展力度的背景下,實現中國制造從第三梯隊到第二或第一梯隊的躍升,必然要解決創新速度問題,有可能開源工業互聯網就是一種有效的方法。最后,我國制造業還是面臨實施方法挑戰,圍繞中小企業的難題提供解決方案,這是建立工業互聯網創新生態的核心問題。

? ? ? 在長達四個小時的研討會及媒體記者交互之后,進入了媒體對領導和專家進行單獨訪談的階段。

? ? ? ?雷鋒網等媒體對工業4.0研究院胡權院長進行了采訪,胡院長進一步就中國中小制造企業所面臨的挑戰和開源工業互聯網解決方案進行了較詳細的介紹。

 

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