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5G赋能的新生产与新商业管理模式 ——专访海尔集团CTO 刘超

 导 读 

随着5G赋能智能制造升级转型的推进,未来工厂将形成一种高度灵活性、深度定制化、全面智能化的产品与服务的新生产模式

工厂的需求痛点

人单合一模式:物联网时代新商业管理模式

制造业中的5G优势

如何补齐制造业信息化的短板

2019年12月,海尔集团进入第六个发展阶段即“生态品牌战略阶段”,目标是创全球引领的物联网生态品牌。海尔开始进一步探索“链群共赢进化生态”,这是“人单合一”模式下的新范式。

海尔在智能制造领域一直在进行积极的探索和实践。在2018年9月的夏季达沃斯论坛上,海尔中央空调互联工厂从全球1000多家工厂中脱颖而出,被评为全球首批9家“灯塔工厂”之一,海尔也是当时唯一一家入选的中国企业。2020年1月10日,新一批全球“灯塔工厂”名单中,海尔沈阳冰箱互联工厂成功登榜。至此,海尔成为唯一一个在全球同一个国家拥有两座灯塔工厂的企业。

面对工业互联网的时代机遇,海尔早有准备。依托在智能制造领域的深度耕耘,海尔在全球先后主导和参与了31项国家标准、6项国际标准的制定,让中国工业互联网的大规模定制模式实现了世界范围的引领。2019年,卡奥斯COSMOPlat被国家工信部认定为十大跨行业跨领域工业互联网平台之首。


工厂的需求痛点

《中国投资》:海尔很早以前就已经在实践智能制造,并率先应用5G,海尔是怎么看待自身发展对5G的需求?

刘超:网络技术作为实现工业互联与智能制造的基石,也正在经历转变。传统来说,工业数据和控制信号传输采用线缆来传输,但由于工业现场的复杂多样,移动的设备数据传输往往会遇到困难。无线网络提供了有线解决方案的许多优势,并增加了许多新的可能性,例如更高的移动性、灵活性,更简单的网络管理以及更低的构建成本,是未来工厂柔性化、数字化和智能化的重要支撑。

但是不可避免无线传输的普适性也受制于工厂复杂的现场环境:一是工厂电磁环境复杂,无线网络的干扰源较多;二是工业特殊工位通信要求通信周期为us级,同步精度为数十ns级,可靠性99.999%甚至更高,目前大多无线通讯技术还无法满足此类需求;三是有限空间内传感、控制、作业等大量设备需要同时接入智能工厂,对无线网络的接入能力提出较高要求。

作为新一代无线通信技术,5G技术的迅猛发展正好切合了传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求。从行业来看,5G技术定义的三大场景不但覆盖了高带宽、低延时等传统应用场景,而且还能满足工业环境下的设备互联和远程交互应用需求,这种广域网全覆盖的特点为企业构建统一的无线网络提供了可能。5G技术的发展可以帮助制造企业摆脱以往无线网络技术较为混乱的应用状态, 这对于推动工业互联网的实施以及智能制造的深化转型有着积极的意义。

《中国投资》:具体而言,5G作为基础设施,它可以为海尔智能制造带来什么?解决了什么问题?

刘超:制造业从数字化、网络化向智能化转变。网络技术作为底层的基础设施,是制造业实现智能化的前提。关于网络,现在工厂主要面临两个层面的需求痛点,一是工厂生产环节对网络的强依赖性,二是智能化工厂广泛建设中,对自动化、信息化强依赖性,同时对网络提出更高要求。

主要表现在:
1、柔性生产对制造设备的数字化和互联互通有较高需求。当前制造业中设备的联网节点比例小于5%,生产过程的数据标记比例小于3%,导致生产效率无法评估,设备间数据无法统计等问题。此外,有线电缆传输方式的后期扩展难度大,移动性低。

2、关键生产设备的移动性需要有高可靠性的网络保障。目前移动性网络多采用WIFI,当多个WIFI接入点覆盖同一设备的同一信道时,接入点就会因过度部署而产生性能降低的情况,导致安全可靠性低。

3、生产车间的网络安全要求高,WIFI无法满足需求。WIFI网络安全性比较低,未对用户身份进行合法性校验。在同一子网的WIFI环境下,攻击者很容易通过ARP扫描,探测到其他上网设备的IP和MAC地址进行攻击,极易造成大面积断网。

4、智能终端的应用,对网络带宽提出更高要求。海尔互联工厂内机器视觉、AR/VR、高清安防视频监控、园区安防巡逻车有广泛的应用需求。GigE Vison通信协议和新的软件平台对网络带宽、实时性提出较高要求,有线传输则在工厂布线、传输距离、日常维护等方面有较大壁垒。

5G网络技术发展切合了传统制造企业在智能制造转型过程中对无线网络的应用需求,其高带宽、低延时的特性,能更好满足工业环境下设备互联和远程交互等需求,并且为边缘计算、云边结合等发展提供有力支撑。5G网络相比有线网络、WIFI或4G网络具有更高的可靠性、移动性和灵活性,并降低网络的整体部署和运维成本。

随着海尔建设智能园区(规划)的各种需求,需要建设一套供企业内部使用的专有5G网络,支持工厂生产、视频监控,移动办公、现场数据采集和传输等实时高带宽移动应用,实现大连接、智能计算、工厂应用快速部署,生产数据不出园区等等功能,同时保证移动网内终端访问企业内网的独立性和安全性。

目前,海尔青岛园区在原有工业以太网和WIFI网络的基础上,与中国移动合作部署了5G虚拟企业专网,并在专网内进行了5G应用场景的合作探索,在青岛中德生态产业园内进行了5G端边云智能制造场景的落地实践,在海尔冰箱互联工厂试点了5G
MEC机器视觉检测项目,海尔中央空调互联工厂试点了5G+AR远程协作项目。此项目联合中国移动入选GSMA 2020年中国5G 边缘计算应用案例,并在全国第二届绽放杯5G应用征集大赛中获得一等奖。

《中国投资》:那么在海尔的应用实践中,还面临哪些困难?在融合方面有哪些挑战?

刘超:目前5G技术的应用尚面临一些问题:首先是基站覆盖率不足。5G使用了更高的通信频段,比4G网络的穿透性要差。因此,若要实现超密集组网,运营商需要架设比4G更密集的基站。5G基站的成本又比4G基站高的多,预计未来一段时间内都会是长期4G和5G并存的状态。很多美好的场景,都需要建立在5G网络成熟覆盖的基础上,显然这还需要更长的时间。

其次是5G配套产业尚未成熟。在场景应用方面尚需要成熟的5G工业终端的支持。目前大家使用5G大多还是通过CPE等设备转换为WIFI供终端连接,这种方式在工厂实际落地还有一定的缺陷。尽管目前已经出现了植入5G模组的工业相机、AR眼镜、工业网关等产品,但配套终端的丰富度还是难以支撑5G在智能制造领域的大规模应用。

再次是5G应用的成本较高。目前企业应用5G技术往往需要承担网络部署费用、传输线路费用和流量费用。相较于传统的WIFI网络,5G网络的收费模式比企业自建WIFI多了持续性投入。

《中国投资》:那么前期5G较高的成本如何消化?海尔的做法是怎样的?

刘超:5G网络的建设初期成本肯定是高的,所以我们选择了最具代表性的场景去做试点,当场景成熟后,再进行规模的推广,这样可以在前期节省成本,当形成一定规模后,平均成本自然就降低了。现在5G才正式商用一年,很多终端及应用还未形成规模,所以价格较高。参考4G发展初期,终端价格会逐渐降低,典型应用会不断孵化。由此可知,在未来几年5G终端及应用的成本和价格必然会逐步降低。为了合理的控制5G的应用成本,海尔前期采用以点及面、以面带片的方式进行5G专网和场景的部署,最大程度上增加所投入资源的利用率。

另外我们选用的试点场景,虽然投入了5G建设的成本,但也节省了原本有线网络或WIFI网络建设的成本。而且5G网络的便捷性、可靠性也提升了工厂生产效率,降低了质量损失,并节省了人力成本,这也在很大程度上抵消了5G初期建设的投入。


人单合一模式:物联网时代新商业管理模式

《中国投资》:能否介绍海尔集团在信息化方面的战略以及下一步的计划?

刘超:物联网时代,用户与企业的关系正在发生着改变:第一,企业和用户之间实现了信息零距离,原来企业的大规模制造注定要被大规模定制所代替;第二,去中心化,每个人都是生态中心,同时也为其他节点提供资源;金字塔式的组织架构变成平台化、变成以自组织为单元的生态圈;第三,分布式管理,全球的资源都可以为我所用,全球就是企业的研发部和人力资源部。

人单合一模式是海尔引领物联网时代进行管理探索的命脉所在。于世界首创的海尔人单合一模式,就是员工和用户结合到一起,员工在为用户创造价值的同时实现自身价值,即员工与用户合一、创造价值与分享价值合一。海尔人单合一模式曾被知名管理史研究者图尔特·克雷纳认为是未来重要的管理哲学。海尔人单合一模式正在成为物联网时代全球认可的新商业管理模式。

链群,就是小微或是与小微的合作资源方通过共同创造市场机会,共同创造用户最佳体验,形成一个开放的以自组织为核心的生态系统,也就是生态链。在生态链上的小微构成链群。诚信生态、共赢进化,链群是实践物联网场景生态新模式的自组织网络。

以“人单合一,链群合约”为指导的生态品牌战略阶段,海尔集团的信息化发展,相比数字化转型,更注重“数字化重生”,用数字化颠覆企业,使它重新充满活力,让数字网络经济中各节点共创共赢,标志就是企业成为生态系统。海尔体验云是海尔数字化重生道路上一次大胆探索和尝试,是海尔数字化转型道路上一次探索和实践,并联品牌生态合作方,聚焦用户全流程无缝体验目标,不断为用户提供体验迭代,实现多方共赢。海尔张瑞敏曾说过“产品在数字化时代会被场景替代,行业在数字化时代被生态覆盖”,无独有偶,生态的基础在海尔也正是“体验云”。

借用张瑞敏的一句话,"没有成功的企业,只有时代的企业,企业所有的成功只不过是踏准了时代的节拍而已,而海尔的挑战,就在于踏准物联网时代的节拍”。


制造业中的5G优势

《中国投资》:在智能制造的全球竞争下,您怎么看5G的部署对中国整个智能制造的推动作用?

刘超:放眼全球,德国的“工业4.0”,日本的“工业价值链计划”,英国的“英国工业2050战略”都是围绕着智能技术升级和打通制造业各环节,加速制造业的转型和发展,提升国家竞争力。

当前我国人口红利逐渐消失,很多制造业工厂,尤其是长三角珠三角等地区的劳动力密集型工厂,都开始通过机器人换人、利用机器视觉技术进行产品检测等智能化改造,但是其基础性网络连接的主要模式依然是有线网络。有线网络的优势在于稳定,但也存在很大的弊端,布线困难、运维困难、成本过高就是摆在眼前的首要问题。因此,有的制造企业会采用工业WIFI以及蓝牙、RFID等近距离无线技术,然而由于WIFI属于非授权频段,存在严重的互相干扰、信号不稳和数据安全性等问题,而蓝牙、RFID等技术则存在距离过近、传输数据量偏小等问题,以上网络的痛点通过5G的优势可以得到明显的改善。

5G网络在智能制造工厂的应用,一方面可以减少机器电缆的成本,并且利用5G网络大带宽、低延时优势,通过5G无线接入AGV小车、工业机器人使其移动灵活性大大提高,从而实现在各个不同场景、不同工作内容的灵活切换。另一方面,5G网络能够构建起人-工厂-管理中心的一体化信息生态系统,将企业生产过程控制、运行、管理作为一个整体进行控制与管理,深化制造企业的自动化和信息化融合,并且让消费者可以跨越空间限制参与产品的设计生产成为可能。

随着5G赋能智能制造升级转型的推进,将渐渐勾勒出未来工厂的大致形态:以用户为导向,以软件定义生产的方式,以按需定制替代大规模的生产模式。基于5G通信模组集成将现实物理世界与虚拟网络世界融合、产品全生命周期、全制造流程信息化,形成一种高度灵活性、深度定制化、全面智能化的产品与服务的新生产模式,进而帮助制造企业摆脱以往无线网络技术较为混乱的应用状态,这对于推动智能制造的深化转型有着积极的意义,“5G+智能设备”、“5G+机器视觉”、“5G+AR协作”等场景变得更易得到,“中国智造”也将从梦想走向实际。


如何补齐制造业信息化的短板

《中国投资》:当前制造业信息化的短板是什么?还需要哪些领域的协同配合努力才能实现进一步的发展?

刘超:顺应时代潮流,制造业信息化转型已是企业势在必行之路,但是挡在机遇面前的挑战也必然存在,当前制造业信息化发展一方面缺乏统一的行业标准和体系,另一方面专业技术与管理人才、复合技能、高精尖人才匮乏,这就需要政府、协会、企业立足当下,展望未来,从政策、环境、人才、机制、项目等各方面统筹考虑、协同配合,共同促进制造业信息化转型与发展。

1、建立制造业信息化发展战略委员会以及推进机构,构建分级负责、并联的工作体系,统筹协调制造业信息化发展规划、政策制定、项目设立、项目论证以及企业服务等工作;

2、制造业信息化发展缺乏整体规划。输出制造业信息化发展规划,确定制造业信息化产业发展重点项目和实施应用示范工程,建设制造业信息化产业园区、技术孵化及产业化基地;

3、完善企业信息化领域配套政策。在充分调研的基础上提出发展制造业信息化产业的总体思路、目标、工作重点、工作措施和扶持政策,对企业信息化产业自主创新、项目建设、人才聚集以及产业集群培育等方面提供资金支持;

4、搭建信息化研发平台。促进制造业信息化产业技术研发和服务平台,构建产业技术联盟;

5、制造业生产与应用同步推进。一方面加强产业园区和产业基地建设,另一方面启动应用示范工程,确定制造业信息化示范项目,树立行业标杆。

6、搭建开放共赢的人才发展平台,精准引进急需紧缺人才,加大对信息化领域高精尖、复合型人才的培养力度。

编辑 | 杨海霞

设计 | 孙子悦

本文将发表于《中国投资》8月号封面文章栏目