日本构建智能制造生态系统的战略举措

李颖

在智能制造领域，日本的国家顶层决策似乎落后于包括中国在内的先行诸国。然而，日本工业价值链促进会（IVI）结合“产学官合作优势”，充分发挥日本企业在实施过程中的“匠人精神”，在日本各地展开实证实验并与德国进行IVI平台合作，一系列具体举措不容忽视。

日本工业价值链促进会（Industrial Value Chain Initiative，简称IVI）成立于2015年6月，是典型的“产学官合作”一体化机构。日本IVI的愿景是：基于物联网环境，在制造现场（相对“云”概念的所谓边缘端，Edge）实现“互联工厂”（Connected Factory或Connected Manufacturing）。

IVI追求满足智能制造的迫切需求，快速发展。据2018年2月21日的统计数据，IVI已有会员616名，各种委员会扩展到11个，具体包括商务合作委员会、标准模型委员会、推广委员会、咨询表彰委员会、地方网络委员会、平台委员会、IoT基础设施整备委员会、未来项目委员会、教材开发委员会、跨行业委员会、数据所有权委员会等。其中，商务合作委员会已设立22个业务场景工作组（WG），标准模型委员会下设“松定义标准WG”，平台委员会下设平台WG。可以说，IVI的组织体系健全。

互联工厂和松定义标准的内涵

IVI通过“松定义标准”（Loosely Defined Standard）实现“互联工厂”，谋划在基于IoT的智能制造全球竞争中，重将“日本式制造”推向世界舞台。IVI提出的两大概念“互联工厂”和“松定义标准”内涵如下：

“互联工厂”：通过数字化数据的协同，攻克工厂业务合作中的“做不到、不安定、无用功”等三大问题。在实现自动化过程中，发挥人力资源的作用，从而形成智能价值链。

“松定义标准”：为实现工厂互联，如采用当前标准，企业须将自家的优势部分进行通用化。而IVI提出的“松定义标准”，将以合作为目标的链接规则视为信息模块从实务中剥离出来，企业在竞争领域可维持自身的优势（IVI核心概念之一，“合作领域与竞争领域”并存。比如，合作数据开放，竞争性数据封闭）。

IVI研制松定义标准考虑到如下背景与需求：“制造业现场的复杂系统及IT语言做不到互联。每一工厂都有各自的方法及技巧，即使采用同一语言，其目标也会有微妙的差异。事实上，制造业原本就没有共同的语言及标准。然而，企业为跨越篱笆提高竞争力，需将共同部分（最大公约数）标准化，同时尊重各自不同部分，强化交流讨论。” 另外，“欧美制造业的基本样态是从上到下（top-down），从上至下的标准为其最佳模式。但日本不同，日本强项在于现场的Plan-Do-Check-Action（PDCA循环）及不断改善，吸取源于现场的自下而上的技巧来创作标准是最好的方法”。

日本IVRA-Next架构的要素与主要特征

德国比日本先行，其“工业4.0”战略部署于2015年4月发布，并发表了代表性参考架构模型“RAMI 4.0”（The Reference Architectural Model for Industrie 4.0）。IVI对此深有触动，以极强的行动力，边学边改，在成立后的第二年，即2016年12月，及时公开了日本特色的参考架构IVRA（Industrial Value Chain Reference Architecture）。在持续实证及不断试错后，于2018年3月1日，发行了进化版标准“IVRA-Next”。在第4次工业革命的浪潮中，全球工业数字化在加速，IVRA-Next被日本媒体视为在大潮中航行企业的罗盘针。

IVI理事长西冈靖之教授宣称，IVRA-Next对IVRA进行了改进，深入挖掘IVRA中的抽象概念，展示实用化的技术路线，是IVRA中概念具体化的实践版，是工厂可实际运作的架构。IVRA-Next是IVI自2015年成立后，不断研讨与实证的成果。

前一个版本IVRA与德国“RAMI 4.0”基本一致，以三维立方体呈现制造业的工序，引入PDCA循环，及品质（Q）、成本（C）、交付（D）、环境（E）等制造现场改善活动中的要素。基本特征是智能制造单元（SMU，Smart Manufacturing Unit），通过SMU组合，整体优化把握制造业的多样业务。

相对“IVRA”，新版“IVRA-Next”的特点主要有：

强调循环。以循环视角捕捉制造现场。

提出自我创新的EROR循环。问题发现（Exploration）、问题认知共享（Recognition）、課题构成（Orchestration），以及课题解决（realization）。

提出“Edge-Heavy Data”（边缘大数据）。数字化发展中，将所有数据置入云端的想法广泛存在。而在生产现场处理数据（处于“边缘”）的制造业与此不同，更适合Edge-Heavy的思路。

深度数据。制造现场的数据具有多义性、因果性、分散化等特征。与大数据特征不同，称为所谓的“深度数据”。

松定义标准中通用词典的重要性。为实现“互联工厂”，需要数据协同，通用词典必不可少。IVI在2016年推出了4000个词汇的词典，2017年已增至5倍以上。

IVI平台概要与定位

什么是IVI平台？IVI平台由基础设施、应用程序、设备、工具等多数组件构成，是通过使这些组件的硬件及软件相互协同创造价值的机制。IVRA自诩为具体、可实施的框架，是有潜力、可期待的标准，这与IVI平台体系密不可分，平台是IVRA的实现手段。

IVI平台要点如下：

首要目的是将产品制造企业的价值最大化。

从构成组件的视角看，IVI平台是基于开放标准的生态系统。

企业数据的所有者为企业自身，还可设立自上而下的机制。

平台这一术语在制造业也有各种定义，IVI的界定为“不同业务及系统间数据相互利用的机制”。作为新型商务模式，制造业向服务化发展，提供各种组件服务。通过平台，企业提供组件，用户付费获得有保障的服务。IVI平台通过“松定义标准”“有弹性的基础设施”“强大的实证”，做到允许个体差异，将共同部分按阶段进行标准化；基于发展的需要，灵活创新其组件构成及规模；不公开企业内部的独特技术，同时，大胆开放共同部分，即“Open and Close”（开放与封闭）的思路。

2016年度，IVI定义了其8类（范畴）平台的参考模型（PRM，Platform Reference Model），具体为生产技术信息、现场信息管理、计划实际成果合作、企业间合作、企业全方位管理（针对中小企业）、故障预测保全、设备管理、维护服务，编制了平台的需求规范。2017年，IVI借助参与企业，验证了IVI平台的有效性。2018年IVI平台继续发展。

IVI发展规划与动态

2018年3月8—9日，IVI“春季公开研讨会”在东京召开，会议主题为“展望新时代，大胆的经营战略与宏伟的设计”。

2018年4月23日，工业4.0德国汉诺威工业博览会上，IVI理事长西冈靖之教授发表了题为“基于IVRA-Next智能制造生态系统的战略实施”的演讲。他总结了IVI的“过去、今天、未来”：

2015—2017年是“低挡”（low gear），是启动的3年，主要工作是消化吸收欧美措施，中心思想为“守”（可理解为守住日本阵地）。

2018—2021年是“第2挡”（second gear），是发力前行的3年，目标是“破”（有不破不立之意）。要完备通用词典，推广用户应用。平台间数据协同互联。激励创新型测试平台的实证。发展中小企业、地域网络。与德国及东南亚之间设置网络。完备现实（real）及数字有关的制度与基础设施。企业合作对象向海外企业扩展。

2021年后，是“高挡”腾飞期间，IVI进入高速发展阶段。实现“离”（即离开地面）。IVI要全面开花，爆炸式普及，实现多语言的自动对应，服务扩展到制造业以外的领域。

向国际标准发力

IVI于2018年3月公开的新版参考模型IVRA-Next，目标是向国际标准发展，从而将日本式制造向全球推广。IVI推进国际标准的活动主要有：在“德国汉诺威工业博览会2016”上宣传；在“德国汉诺威工业博覽会2017”上宣传；与德国“平台工业4.0”（Platform Industrie4.0）签署合作；与美国IIC（Industrial Internet Consortium）签署合作；2017年6月29日，在京津冀论坛暨智能制造论坛上宣传；在新加坡“Industry of Things World ASIA”上宣传。

为促进标准化发展，2018年3月7日，IVI与国立研究开发法人产业技术综合研究所共同发表了全面合作备忘录，IVI在日本国内寻求到了又一个强有利的合作伙伴。主要合作内容如下：通过用例共享促进智能制造的研究；共同加速国际标准化；基于官民一体促进项目发展。