朱森第：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
中國(guó)工業(yè)正進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的重要時(shí)期，作為工業(yè)之主體，制造業(yè)正處于前所未有的重大變革中。信息社會(huì)制造業(yè)地位如何，智能時(shí)代制造業(yè)如何發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何與制造業(yè)融合，一系列復(fù)雜問題急待求解。有必要從制造業(yè)發(fā)展、制造系統(tǒng)演進(jìn)，到數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來梳理發(fā)展和演化的脈絡(luò)。
制造企業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型是應(yīng)對(duì)重大變革的唯一正確選擇。
大多數(shù)制造企業(yè)尚處于轉(zhuǎn)型的前夜或初期，
少數(shù)企業(yè)已開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
圖/受訪者提供
在各方倡導(dǎo)推動(dòng)下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)風(fēng)起云涌，高潮迭起，一時(shí)成為各地各行業(yè)的熱點(diǎn)重點(diǎn)，亦成為制造企業(yè)擁抱的對(duì)象。與此相伴，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、邊緣計(jì)算等新技術(shù)紛至沓來，目不暇接。公有云、私有云、云制造、霧計(jì)算等新詞層出不窮，真讓企業(yè)尤其是中小企業(yè)，感到云里霧里，摸不著頭腦。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，應(yīng)是圍繞工業(yè)、服務(wù)工業(yè)、提升工業(yè)。我國(guó)工業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的重要時(shí)期。作為工業(yè)之主體，制造業(yè)正處于前所未有的重大變革中。轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展，異常緊迫地提到日程上來。如此多的新技術(shù)密集地“+”到制造業(yè)領(lǐng)域，制造業(yè)有些不知所措。制造業(yè)將被重新定義，如制造業(yè)將服務(wù)化為服務(wù)業(yè)、制造業(yè)將被平臺(tái)經(jīng)濟(jì)覆蓋，種種提法，引發(fā)人們的困惑與思考。信息社會(huì)制造業(yè)的地位如何，智能時(shí)代制造業(yè)如何發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何與制造業(yè)融合，一系列復(fù)雜問題急待求解。為此，有必要從制造業(yè)的發(fā)展、制造系統(tǒng)演進(jìn)到數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來梳理發(fā)展和演化的脈絡(luò)。
制造業(yè)發(fā)展和制造系統(tǒng)的演進(jìn)
時(shí)代的變遷，社會(huì)的進(jìn)步，不是弱化制造業(yè)、消亡制造業(yè)，而是演化制造業(yè)、提升制造業(yè)。考察制造業(yè)發(fā)展，最基本的視角是研究制造系統(tǒng)的演進(jìn)。制造系統(tǒng)凝結(jié)了科學(xué)技術(shù)的成果、思想理論的精華、社會(huì)人文的良知
無論是遠(yuǎn)古時(shí)代，還是信息社會(huì)，人類生活的基本需求，衣食住行使用的物品，以及更進(jìn)一步的精神文化生活所需的物品，都離不開制造業(yè)。難以想象，當(dāng)社會(huì)沒有制造業(yè)將是何種情形。信息社會(huì)的信息采集傳輸、數(shù)據(jù)的挖掘分析，所用的裝備是制造出來的；智能時(shí)代人們須臾不可離開的智能手機(jī)、智能終端，是制造出來的；探索未知的天眼和飛船，也是制造出來的。時(shí)代的變遷，社會(huì)的進(jìn)步，不是弱化制造業(yè)、消亡制造業(yè)，而是演化制造業(yè)、提升制造業(yè)。
制造是一種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，是指經(jīng)物理變化或化學(xué)變化后成為新產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。不論人類社會(huì)如何發(fā)展、產(chǎn)業(yè)形態(tài)如何變化，其經(jīng)濟(jì)活動(dòng)始終存在。但隨著社會(huì)不斷發(fā)展、技術(shù)不斷進(jìn)步，制造業(yè)也在不斷發(fā)展。而制造業(yè)的發(fā)展又推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步。
可以說，千百年來人們從未停止過對(duì)制造技術(shù)研究和制造活動(dòng)方式探求的步伐。在某一時(shí)期按一定技術(shù)和邏輯以某種相對(duì)定型的方式來組織制造活動(dòng)，從而形成一定的制造模式。
近百年來，制造模式不斷涌現(xiàn)、層出不窮。制造系統(tǒng)則是制造活動(dòng)賴以進(jìn)行的載體，是由人和勞動(dòng)資料構(gòu)成的。“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)。勞動(dòng)資料不僅是人類勞動(dòng)力發(fā)展的測(cè)量器，而且是勞動(dòng)借以進(jìn)行的社會(huì)關(guān)系的指示器。”①因此，考察制造業(yè)的發(fā)展，最基本的視角是研究制造系統(tǒng)的演進(jìn)。制造系統(tǒng)凝結(jié)了科學(xué)技術(shù)的成果、思想理論的精華、社會(huì)人文的良知。可以說，制造系統(tǒng)的不斷演進(jìn)，是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。
工業(yè)革命初期最早的制造系統(tǒng)，無疑是由人和簡(jiǎn)單的工具組成。以后，有了流水線生產(chǎn)；之后，有了自動(dòng)化生產(chǎn)線，工人跟著生產(chǎn)線的節(jié)拍走；再后，自動(dòng)化程度不斷提高，工人成為生產(chǎn)線不可分割的一部分，像機(jī)器那樣工作，而機(jī)器又如人那樣靈巧地動(dòng)作。可謂人如機(jī)器、機(jī)器如人。制造系統(tǒng)的演進(jìn)，從未停止過，如今，正朝向智能化方向發(fā)展。
觀察制造系統(tǒng)的演進(jìn)，可以從中抽取什么特征來表征其演進(jìn)過程？
從制造系統(tǒng)演進(jìn)過程可發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特征性的變化：一是從“人力為主”到“人是機(jī)器，機(jī)器是人”，再到“人力逐漸退出”；二是從“人操作生產(chǎn)工具”到“機(jī)器按程序運(yùn)行”，再到“自學(xué)習(xí)系統(tǒng)”。第一個(gè)變化反映了人力在制造系統(tǒng)中的比重逐漸降低；第二個(gè)變化反映了制造系統(tǒng)中固化的人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)所占比重逐漸提高。圖1展示出了這種變化趨勢(shì)。由此可以預(yù)期制造系統(tǒng)演進(jìn)的方向，人們力求人力（強(qiáng)調(diào)是人力而不是人）從制造系統(tǒng)中退出，使系統(tǒng)學(xué)會(huì)像人一樣思考和工作，成為一個(gè)自學(xué)習(xí)系統(tǒng)。新一代信息技術(shù)、人工智能與制造業(yè)的融合發(fā)展，有力促進(jìn)了制造業(yè)逼近這個(gè)方向。
智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型
制造企業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型是應(yīng)對(duì)重大變革的唯一正確選擇。大多數(shù)制造企業(yè)尚處于轉(zhuǎn)型的前夜或初期，少數(shù)企業(yè)已開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型。相對(duì)于數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化空間大，其復(fù)雜程度和實(shí)施難度也大，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)
我國(guó)制造業(yè)在實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的第一個(gè)十年中，以兩化融合為主線、以智能制造為主攻方向。之所以做出這種戰(zhàn)略選擇，是基于對(duì)全球制造業(yè)發(fā)展格局重大變化的把握，是基于對(duì)如何提升我國(guó)制造業(yè)的思考，是基于對(duì)有效解決效益效率、質(zhì)量品種、資源消耗、環(huán)境影響等突出問題的權(quán)衡。早期的制造業(yè)兩化融合，就是力圖解決這些問題。
20世紀(jì)80年代開始，我國(guó)制造業(yè)在信息化的推動(dòng)下，經(jīng)過甩圖板、CAD應(yīng)用工程、甩賬表、CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）工程，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用、信息集成、快速響應(yīng)市場(chǎng)、提高效率等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路的快速發(fā)展，為制造系統(tǒng)構(gòu)建起神經(jīng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)成為可能。從而有利于制造系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于制造系統(tǒng)的物料流、信息流、能量流、資金流、業(yè)務(wù)流、人員流的順暢、準(zhǔn)確、有效。幾十年來，人們?yōu)榇硕Γ鞣N不同的制造模式應(yīng)運(yùn)而生。精益生產(chǎn)（LP）、敏捷制造（AM）、柔性制造（FM）、計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）、現(xiàn)代集成制造（CIM）、協(xié)同制造（HM）、網(wǎng)絡(luò)合作制造（NCM）、可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RCMS）、大批量定制化生產(chǎn)（MCP）、分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)（DNPS）、自組織生產(chǎn)系統(tǒng)（SOPS）等等制造模式和制造系統(tǒng)集中體現(xiàn)了人們對(duì)提升制造業(yè)的不懈努力和孜孜追求。但在那個(gè)年代，未能解決制造系統(tǒng)信息孤島的問題。
當(dāng)今時(shí)代，新一代信息技術(shù)和其他高新技術(shù)發(fā)展迅猛異常，加速了制造模式的創(chuàng)新和制造系統(tǒng)的演進(jìn)。讓制造系統(tǒng)更具智能，使其更能自動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)變化和制造條件的變更，智能制造已不是遙不可及的追求，而是可以腳踏實(shí)地的實(shí)施。智能制造是以往努力的延續(xù)，是幾十年技術(shù)的積淀。有關(guān)智能制造內(nèi)涵的表述，仁者見仁、智者見智，眾說紛紜。筆者比較認(rèn)同這種表述：“智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。”②
智能制造是制造業(yè)的發(fā)展方向和目標(biāo)，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)則需經(jīng)過制造業(yè)智能化的過程，關(guān)鍵是構(gòu)建智能化制造系統(tǒng)。一般來講，一個(gè)智能化制造系統(tǒng)由五個(gè)層級(jí)構(gòu)成（圖2）。各個(gè)層級(jí)間需要實(shí)現(xiàn)信息集成，底層設(shè)備間更需要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。目前，制造系統(tǒng)底層設(shè)備間的信息互聯(lián)，通過各種現(xiàn)場(chǎng)總線得以實(shí)現(xiàn)，如Profibus、CanBus、LonWorks、CC-link、DeviceNet、Modbus等等。層級(jí)間則通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信。信息集成的前提是設(shè)備的各種各樣信息需表達(dá)為計(jì)算機(jī)能讀懂的數(shù)字語言。這就要求凡在制造系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備必須先進(jìn)行數(shù)字化，然后才有可能按照智能制造的要求進(jìn)行調(diào)度并運(yùn)行。智能制造還需要將企業(yè)的各類業(yè)務(wù)流程、運(yùn)營(yíng)過程均納入制造系統(tǒng)中。因此，業(yè)務(wù)流程、運(yùn)行過程也需進(jìn)行數(shù)字化并貫穿于全生命周期。一句話，制造企業(yè)必須成為數(shù)字化企業(yè)、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，才能適應(yīng)信息時(shí)代。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要內(nèi)容包括要素、過程和產(chǎn)出的數(shù)字化。③要素?cái)?shù)字化體現(xiàn)在推動(dòng)數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化改造、培育融合型數(shù)字化人才；過程數(shù)字化主要涉及研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、銷售等業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化升級(jí)；產(chǎn)出數(shù)字化體現(xiàn)在產(chǎn)品的智能升級(jí)和服務(wù)模式的數(shù)字化創(chuàng)新。
制造企業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型是應(yīng)對(duì)已經(jīng)到來的重大變革的唯一正確選擇。當(dāng)前，大部分制造企業(yè)尚處于轉(zhuǎn)型的前夜或初期，少數(shù)先進(jìn)企業(yè)已開始和實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字經(jīng)濟(jì)的熱潮正迎面涌來，相對(duì)于數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的空間要大得多，其復(fù)雜程度和實(shí)施難度也大得多，因而發(fā)展速度低得多。產(chǎn)業(yè)數(shù)字化是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)字化技術(shù)和工業(yè)（尤其是制造業(yè)）兩者連接起來，使物物相聯(lián)成為可能，使制造系統(tǒng)的智能化易于實(shí)現(xiàn)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和平臺(tái)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)有三種情況，一是基礎(chǔ)云建設(shè)方，向上延伸到應(yīng)用行業(yè)；二是互聯(lián)網(wǎng)公司，向自身熟悉的行業(yè)靠攏；三是制造企業(yè)智能化改造中取得經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)后，建設(shè)面向行業(yè)的平臺(tái)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施。④對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理解也是多種多樣，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相類似的名稱有產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)中的互聯(lián)網(wǎng)等。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將原已在企業(yè)內(nèi)部運(yùn)行的內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)間相互通訊的外網(wǎng)均涵蓋在內(nèi)，于是成為制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐，成為制造業(yè)智能化必需的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施。智能化制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)密不可分，智能化制造依工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)扶植制造業(yè)走向智能化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用場(chǎng)景和用武之地在制造業(yè)。但是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并非狹隘的“設(shè)備聯(lián)網(wǎng)”或“機(jī)器換人”，而是需要將制造業(yè)知識(shí)、軟件與硬件三者相互融合。⑤
由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可將位于各處的成千上萬的設(shè)備和硬件接入網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)，由此又遇到了突出的問題，即大量的數(shù)據(jù)都上到云上，使網(wǎng)絡(luò)不堪重負(fù)。于是有了邊緣計(jì)算技術(shù)，將若干底層設(shè)備的數(shù)據(jù)先行處理，再將經(jīng)過“預(yù)處理”數(shù)據(jù)放到云上。從云端著眼，“預(yù)處理”位于云的邊緣，故而稱作邊緣計(jì)算。有些單位在構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)時(shí)，將其稱為“霧計(jì)算”。云計(jì)算、霧計(jì)算，還有眾多新名詞、新概念，難免有點(diǎn)讓人感到云里霧里。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在體系架構(gòu)1.0版本的基礎(chǔ)上，繼續(xù)不斷完善，于2019年8月在重慶正式發(fā)布了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0（圖3）。⑥這一體系架構(gòu)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)生態(tài)協(xié)同發(fā)展的基礎(chǔ)指南，對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的融合發(fā)展，厘清了相互關(guān)系和工作側(cè)重。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于大企業(yè)和行業(yè)骨干企業(yè)，因其資金、技術(shù)等實(shí)力較強(qiáng)，在早年兩化融合階段，即已建立了企業(yè)自己的專網(wǎng)。現(xiàn)在這些企業(yè)中不少單位應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建起了私有云。也有些企業(yè)依托自己的技術(shù)基礎(chǔ)，建立公有云，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，為行業(yè)內(nèi)外提供平臺(tái)服務(wù)。
制造業(yè)中企業(yè)數(shù)量占90%以上的中小企業(yè)，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面前，深感力不從心。因此，急需一些面向行業(yè)的公共服務(wù)平臺(tái)為它們提供咨詢、培訓(xùn)，提供簡(jiǎn)便的云服務(wù)。可喜的是，已出現(xiàn)不少這樣的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。
這些平臺(tái)，相當(dāng)多的在為本企業(yè)兩化深度融合、智能化制造、數(shù)字化車間、智能工廠的建設(shè)中，形成積累了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，在此基礎(chǔ)上加以固化、形成規(guī)范、制定標(biāo)準(zhǔn)，為同類企業(yè)提供相應(yīng)服務(wù)。取得成效后，又進(jìn)一步擴(kuò)展延伸，成為有影響的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。
美的美云智數(shù)是在建設(shè)智能家電工廠的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；樹根互聯(lián)、徐工漢云，則是在工程機(jī)械遠(yuǎn)程運(yùn)維的業(yè)務(wù)上擴(kuò)展形成的；蘇州博眾精工先在公司的機(jī)械加工車間進(jìn)行智能化改造，有了體驗(yàn)后，建立TSAMO工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，為類似企業(yè)提供服務(wù)；富士康集團(tuán)的工業(yè)富聯(lián)，建設(shè)智能工廠的同時(shí)，總結(jié)手機(jī)背板加工中材料、工藝、設(shè)備等方面的技術(shù)問題，構(gòu)建工業(yè)富士專業(yè)云，為12個(gè)行業(yè)提供服務(wù)。海爾的COSMO
Plat是整合海爾集團(tuán)工業(yè)智能研究院等有關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)與機(jī)構(gòu)后形成的一個(gè)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)的平臺(tái)，既為海爾的家電、中央空調(diào)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造提供網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)支撐，也形成了“1+7+N”的業(yè)務(wù)模式。“1”即COSMO
Plat，“7”即研發(fā)設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)、智能物流、智能服務(wù)等7個(gè)領(lǐng)域，“N”則為衣、食、住、行、醫(yī)、康、養(yǎng)、教等等方面。至今，COSMO
Plat已可為15個(gè)行業(yè)、7大領(lǐng)域提供3大類、28個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景、179項(xiàng)解決方案。
目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)單位有三種情況，一是基礎(chǔ)云建設(shè)方，向上延伸到應(yīng)用行業(yè)；二是互聯(lián)網(wǎng)公司，向某些自身熟悉的行業(yè)靠攏；三是制造企業(yè)智能化改造中取得經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)后，建設(shè)面向行業(yè)的平臺(tái)。第三種情況，相對(duì)而言，成效較明顯。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施，制造活動(dòng)在其上方得以進(jìn)行，一系列數(shù)字化轉(zhuǎn)型的業(yè)務(wù)借此才有可能開展。通過近幾年實(shí)踐和思考，制造企業(yè)已逐漸看到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向和著力點(diǎn)，聚焦十個(gè)領(lǐng)域
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施，智能制造活動(dòng)在其上方得以進(jìn)行，一系列數(shù)字化轉(zhuǎn)型的業(yè)務(wù)借此才有可能開展。制造企業(yè)通過近幾年的實(shí)踐和思考，已逐漸看到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向和著力點(diǎn)。隨著技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用的創(chuàng)新突破和協(xié)同推進(jìn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將與制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化制造更加緊密結(jié)合，加速制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。如何實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)兩方面都在摸索和實(shí)踐，制造企業(yè)更是期望工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠帶給它們轉(zhuǎn)型紅利。從一些企業(yè)的實(shí)踐和制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求看，以下十個(gè)領(lǐng)域（方面）是當(dāng)前重要的切入點(diǎn)、結(jié)合部和著力點(diǎn)。
1.遠(yuǎn)程運(yùn)維。制造中的大型關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)制造工廠來說，相當(dāng)于大腦和心臟，一旦發(fā)生故障，整個(gè)工廠將停產(chǎn)甚至發(fā)生重大事故。對(duì)這些設(shè)備的智能監(jiān)控、故障診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)，極大地保障了工廠的安全運(yùn)行。一些實(shí)力較強(qiáng)的先進(jìn)企業(yè)，通過在裝備和產(chǎn)品中集成傳感、控制、通信等功能，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面聯(lián)網(wǎng)，打造大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析的服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)裝備在線狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程運(yùn)維和全生命周期管理，加快了裝備制造企業(yè)向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。陜鼓、沈鼓較早開展了大型鼓風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程運(yùn)維業(yè)務(wù)，取得較好成效。大型挖掘機(jī)、起重機(jī)械的安全操作和運(yùn)行也十分重要，徐工、三一重工通過對(duì)工程機(jī)械的遠(yuǎn)程監(jiān)控，建立起以工程機(jī)械遠(yuǎn)程運(yùn)維為主和幾十萬臺(tái)設(shè)備接入的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。金風(fēng)科技建立風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)的智能監(jiān)控、故障診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)，比傳統(tǒng)方法維護(hù)成本減少20%－25%，故障預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)91%以上，發(fā)電效率提高10%－15%。
2.質(zhì)量管控。自動(dòng)化生產(chǎn)線上各個(gè)工序間的質(zhì)量檢測(cè)和最終的成品檢驗(yàn)，是生產(chǎn)作業(yè)中重要環(huán)節(jié)，也是制造智能化的必要組成。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集和大數(shù)據(jù)分析，再反饋到生產(chǎn)線調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，從而提高成品率、減少質(zhì)量損耗。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)此得心應(yīng)手。結(jié)合人工智能的應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，則可大大提高檢測(cè)效率和降低人工檢測(cè)的強(qiáng)度。為保障用戶對(duì)產(chǎn)品使用的安全信任，也為了不斷改進(jìn)提升產(chǎn)品質(zhì)量，特別是藥品和食品的生產(chǎn)過程的可控制、可追溯，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合傳感、識(shí)別技術(shù)，將幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)制造和用戶的互信。康恩貝藥業(yè)建立覆蓋采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)、質(zhì)檢、銷售等全流程的數(shù)字化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)藥物生產(chǎn)過程的全程有效監(jiān)控和自動(dòng)化控制，改善了生產(chǎn)工藝，降低了藥物生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提升了藥品的安全性、有效性、穩(wěn)定性。
3.協(xié)同設(shè)計(jì)。制造企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大、業(yè)務(wù)的國(guó)際化、市場(chǎng)響應(yīng)速度的加速，不同地域、不同部門的協(xié)同設(shè)計(jì)，成為企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為協(xié)同設(shè)計(jì)提供了便捷的環(huán)境和工具。尤其在5G環(huán)境下，設(shè)計(jì)人員間的對(duì)話、交流、討論，變得十分方便有效。協(xié)同設(shè)計(jì)的開展，需要圖像、三維圖形的快速傳遞，目前5G的技術(shù)，下載速度可以滿足要求，而上行速度較慢，尚滿足不了協(xié)同設(shè)計(jì)的要求。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，協(xié)同設(shè)計(jì)將變得如同在一個(gè)會(huì)議室里進(jìn)行交流討論一樣。上海商飛建立的全球網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同研發(fā)平臺(tái)，通過國(guó)內(nèi)跨地區(qū)協(xié)同研發(fā)和制造，使C919飛機(jī)研制周期縮短20%，生產(chǎn)效率提高30%，制造成本降低20%，制造質(zhì)量問題發(fā)生率降低25%。
4.共享制造。制造資源越來越不需要也不可能完全集中在一個(gè)企業(yè)內(nèi)部。整合制造資源，開展企業(yè)的制造活動(dòng)，完成從訂單到交貨以及后服務(wù)的一系列制造環(huán)節(jié)，已有可能通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)。這已在一些企業(yè)的某些制造環(huán)節(jié)實(shí)行，并取得成效。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造，早些年就有研究人員提出，并做了初步嘗試，希望充分利用和整合分散在各地各處的制造資源，以高效開展制造活動(dòng)。只是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)和環(huán)境尚未成熟而未能實(shí)現(xiàn)。航天云網(wǎng)，是在863項(xiàng)目研究工作的基礎(chǔ)和技術(shù)積累上，建立起來的面向制造業(yè)和其他領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。可以為制造企業(yè)提供交易、協(xié)作、配套以及智能化改造所需的服務(wù)。已為某電視機(jī)和智能終端制造企業(yè)，分析其產(chǎn)線上影響生產(chǎn)效率的關(guān)鍵工藝，并進(jìn)行仿真模擬，從而提高了產(chǎn)線的日生產(chǎn)量；也為十幾家生產(chǎn)航天機(jī)械元器件的制造企業(yè)開展新產(chǎn)品研制服務(wù)，使企業(yè)新產(chǎn)品研制周期從6.5個(gè)月縮短到5個(gè)月，新產(chǎn)品上線從24個(gè)月縮短到18個(gè)月。
5.定制生產(chǎn)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的提高和個(gè)性化需求的普及，大批量定制的制造模式日益為制造業(yè)推崇和客戶的歡迎。自動(dòng)化技術(shù)和智能化制造的發(fā)展，有可能在同一生產(chǎn)線上以大批量生產(chǎn)的單件成本生產(chǎn)出個(gè)性化的產(chǎn)品，這是大批量定制這一制造模式的要義。大連大楊服裝、青島紅領(lǐng)服裝，首先在服裝行業(yè)實(shí)施大批量定制生產(chǎn)方式。服裝企業(yè)可根據(jù)消費(fèi)者的體形、身材以及對(duì)款式、面料、品位等的喜好，幾天內(nèi)即可做出令消費(fèi)者贊賞的合身、漂亮的服裝，既提高了產(chǎn)品的附加值，加快了企業(yè)的發(fā)展，又滿足了人們?nèi)找嫣岣叩纳睢⑽幕男枨蟆＞S尚家具通過構(gòu)建“新居網(wǎng)”互動(dòng)開放設(shè)計(jì)，建立“大規(guī)模家具設(shè)計(jì)定制生產(chǎn)系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)，企業(yè)得以快速擴(kuò)張。尚品宅配可根據(jù)客戶的需求，定制生產(chǎn)板式家具，滿足不同消費(fèi)群體的個(gè)性化需求。
6.物流倉(cāng)儲(chǔ)。制造活動(dòng)離不開物料的移動(dòng)、配送、倉(cāng)儲(chǔ)，智能物流是智能化制造的重要環(huán)節(jié)。物流已越出一個(gè)制造企業(yè)的范圍，也逐漸成為一項(xiàng)專業(yè)的業(yè)務(wù)活動(dòng)。大多制造企業(yè)的進(jìn)貨物流、出貨物流已普遍交由專門的物流企業(yè)承擔(dān)，而物料適時(shí)適量地配送到企業(yè)生產(chǎn)線各個(gè)工序的上線物流，也開始委托專業(yè)公司來承擔(dān)。第三方、第四方物流應(yīng)運(yùn)而生，智能物流裝備（AGV、叉車、立體庫(kù)）制造業(yè)也得到快速發(fā)展。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，可有效掌握物料的移動(dòng)、調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)，對(duì)物料跟蹤追溯，減少差錯(cuò)、降低庫(kù)存、提高效益。無錫中鼎集成已累計(jì)生產(chǎn)了700多個(gè)立體庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，可開展立體庫(kù)裝備的遠(yuǎn)程運(yùn)維，也可根據(jù)用戶的需要和許可，對(duì)物流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以幫助用戶企業(yè)實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)和智能化制造。
7.工藝革新。制造活動(dòng)是按照一定工序、一定工藝、一定組織而進(jìn)行的。制造工藝是將物件如何做出來和如何做得更好的技術(shù)。制造工藝是制造業(yè)的核心技術(shù)，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手，是制造企業(yè)的看家本領(lǐng)和商業(yè)秘密。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)代替不了制造工藝，但可以賦能工藝革新，可以促進(jìn)研究出更好的工藝。在當(dāng)前智能化制造的推進(jìn)中，對(duì)工藝革新重要性的認(rèn)識(shí)和艱巨性的預(yù)估都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工藝革新的研究、優(yōu)化過程結(jié)合，在參數(shù)優(yōu)化、反饋補(bǔ)償、智能迭代、工藝仿真、數(shù)值模擬和方案比較等方面發(fā)揮作用，從而縮短工藝研究和優(yōu)化周期，觸發(fā)新工藝產(chǎn)生和應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，還可在工藝過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控，改善工藝質(zhì)量，保證成品率的提高。
智能手機(jī)品牌企業(yè)，從響應(yīng)消費(fèi)者美感出發(fā)，不斷改變手機(jī)背板材料，而代工企業(yè)必須短期內(nèi)滿足和適應(yīng)手機(jī)企業(yè)的變化。工業(yè)富聯(lián)為達(dá)到材料改變后的手機(jī)背板大批量生產(chǎn)的要求，從材料性能到加工工藝，從切削工具到切削參數(shù)，從加工機(jī)床到質(zhì)量檢測(cè)，進(jìn)行了一系列深入研究，其深度不亞于研究機(jī)構(gòu)和高校。研究成功后在企業(yè)內(nèi)首先實(shí)現(xiàn)工藝驗(yàn)證和批量生產(chǎn)，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將加工設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)管控生產(chǎn)過程，既按智能手機(jī)企業(yè)要求完成了訂單，又依此為基礎(chǔ)建立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。山東臨沂中瑞電子有限公司生產(chǎn)的鐵氧體磁環(huán)線圈，批量大、手工作業(yè)多，為實(shí)現(xiàn)電感器智能化制造，首先從研究鐵氧體磁環(huán)線圈的自動(dòng)繞制工藝入手，進(jìn)而研制自動(dòng)化裝備，再進(jìn)行車間一系列智能化改造，最后完成電感器數(shù)字化車間的建設(shè)。與原工藝和老工廠比較，研發(fā)周期從8天縮短到3天，交貨期從35天縮短到7天，作業(yè)人員從70人減少到7人，不良品率從80ppm降到20ppm。
8.精益管理。精益是制造業(yè)的哲學(xué)和重要理念。從精益生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)到精益管理、精益思維，制造企業(yè)進(jìn)入到新的發(fā)展階段。但多數(shù)制造企業(yè)并未重視這一點(diǎn)，不免有些遺憾。精益生產(chǎn)、精益管理是智能制造的基礎(chǔ)和前提。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)和管理，提供了新的機(jī)會(huì)和手段，也為精益生產(chǎn)與智能制造的結(jié)合，提供了環(huán)境和可能。天津愛波瑞公司，在多年從事精益管理咨詢和幫助制造企業(yè)實(shí)施精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，研究完成精益數(shù)字云（LDC），為大量中小制造企業(yè)提供便捷的工具和服務(wù)。九江石化通過建立一體化的能源管控中心平臺(tái)，建立針對(duì)高附加值用能的氫氣和瓦斯的產(chǎn)耗平衡模型和優(yōu)化系統(tǒng)，以及對(duì)能源計(jì)劃、生產(chǎn)、優(yōu)化、評(píng)價(jià)的閉環(huán)管控，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，近三年，能源利用效率提高了4%。
9.營(yíng)銷服務(wù)。制造業(yè)從“提供產(chǎn)品”向“產(chǎn)品+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，后服務(wù)在制造業(yè)中的比重越來越大、越來越重要。伴隨企業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模擴(kuò)大，服務(wù)地域擴(kuò)展、服務(wù)門類增多，信息通暢實(shí)時(shí)、物品調(diào)度供應(yīng)、人員及時(shí)達(dá)到，顯得格外重要。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)給制造業(yè)營(yíng)銷服務(wù)帶來便捷、實(shí)時(shí)、高效，并將從中數(shù)據(jù)反饋給制造過程，使制造更有效、更敏捷、更貼近用戶。樹根互聯(lián)、徐工漢云可為三一重工、徐工在各地使用的工程機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)了解備品配件的情況，合理調(diào)度備品配件，就近安排維修和技術(shù)人員，為企業(yè)節(jié)省了時(shí)間，減少了開支，提高了效益，也為用戶提高了開機(jī)效率，減少了停工帶來的損失。
10.解決方案。將業(yè)務(wù)數(shù)字化、流程數(shù)字化等的經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范凝結(jié)成數(shù)字化解決方案，從為本企業(yè)或幾個(gè)企業(yè)解決本行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型問題，提升為細(xì)分行業(yè)的解決方案，并將其轉(zhuǎn)成適合上云的產(chǎn)品。行業(yè)內(nèi)一批企業(yè)尤其是中小企業(yè)可從平臺(tái)企業(yè)獲取SaaS、PaaS等服務(wù)，從而在面上促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。美云智數(shù)，依托美的集團(tuán)的智能制造業(yè)務(wù)實(shí)踐和KUKA機(jī)器人的自動(dòng)化能力經(jīng)驗(yàn)，已為汽車、家電、新能源等十多個(gè)行業(yè)提供覆蓋全價(jià)值鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)。蕪湖埃夫特公司，在為衛(wèi)浴行業(yè)提供打磨機(jī)器人的基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉成衛(wèi)浴行業(yè)機(jī)器人打磨解決方案，并提供云服務(wù)，為衛(wèi)浴行業(yè)的綠色、高效發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。
制造業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展遠(yuǎn)不止以上十個(gè)方面或領(lǐng)域，創(chuàng)新和創(chuàng)造永無止境，制造業(yè)發(fā)展永不停息，制造系統(tǒng)演進(jìn)持續(xù)進(jìn)行。演進(jìn)的方向是“六個(gè)自”：自度量、自決策、自診斷、自維護(hù)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)。在努力逐漸降低人力在制造系統(tǒng)中比重、逐步提高人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)固化于制造系統(tǒng)中比重的過程中，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造的進(jìn)程中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際，探求各種不同的模式，實(shí)行多種多樣的方式。
不論制造系統(tǒng)規(guī)模的大小、水平的高低、工作的難易，須始終不忘構(gòu)建智能制造系統(tǒng)的目的：生產(chǎn)效率更高、單件成本更低、產(chǎn)品品質(zhì)更好、市場(chǎng)響應(yīng)更快、資源消耗更少、環(huán)境影響更小、持續(xù)發(fā)展更強(qiáng)、職工生活更美。這“八個(gè)更”也是制造業(yè)永恒的主題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合發(fā)展將使“八個(gè)更”更加豐富多彩，使制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提速提效，使我國(guó)制造業(yè)邁向又大又強(qiáng)的戰(zhàn)略目標(biāo)盡早實(shí)現(xiàn)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與中小企業(yè):“1+M+N”模式
制造業(yè)總體水平的提高和數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)，僅僅有一批先進(jìn)企業(yè)的引領(lǐng)和示范遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。需要一批為中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP），他們本身就是中小企業(yè)，需要政府扶持
制造業(yè)總體水平的提高、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)現(xiàn)，僅僅有一批先進(jìn)企業(yè)的引領(lǐng)和示范遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。數(shù)量占90%以上的中小企業(yè)，如何數(shù)字化轉(zhuǎn)型、如何提升生產(chǎn)力水平、如何增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，是我國(guó)制造業(yè)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要課題和突出重點(diǎn)。這方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)肩負(fù)著重要任務(wù)。平臺(tái)企業(yè)應(yīng)通過自身的設(shè)施和服務(wù)，讓廣大中小企業(yè)受益、扶植廣大中小企業(yè)提升。可喜的是，一些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已面向中小企業(yè)開發(fā)出部分適用產(chǎn)品，開展了受人歡迎的服務(wù)。但制造業(yè)中小企業(yè)身處眾多行業(yè)、面臨種種問題，除了平臺(tái)的利用，還需得到具體的幫助和指導(dǎo)。
因此，需要一批為中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）。這些ASP，人員不一定要很多，但對(duì)中小企業(yè)所處的行業(yè)熟悉，解決中小企業(yè)的問題很實(shí)在。同時(shí)，這些ASP，盈利不高，本身就是中小企業(yè)，因而需要政府的扶植。
從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合發(fā)展和一些企業(yè)的實(shí)踐中，筆者思考提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“1+M+N”模式（圖4）。
這一模式中，“1+M”已為人們所認(rèn)識(shí)，“N”則需要培育。這一模式中，中小企業(yè)受益方式主要有：SaaS、解決方案、咨詢、培訓(xùn)、后服務(wù)。中小企業(yè)從平臺(tái)通過SaaS、PaaS等服務(wù)，便捷得到所需軟件的使用和輔導(dǎo)；獲取所在行業(yè)的整體解決方案，為本企業(yè)所遇到的生產(chǎn)、工藝、裝備等問題，找到解決問題的鑰匙；提出問題和困難，在平臺(tái)中找到提供相應(yīng)咨詢的機(jī)構(gòu)或單位；所需的技能和技術(shù)人員可利用網(wǎng)絡(luò)教育，得到培訓(xùn)；產(chǎn)品出廠后，借助平臺(tái)開展后服務(wù)，這方面，中小企業(yè)能力有限，恰好可以發(fā)揮平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)和作用。
隨著制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，智能化制造的大力推進(jìn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)深度融合取得實(shí)效，經(jīng)過幾年的不懈努力，我國(guó)制造業(yè)終將實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。
(本文首刊于2020年1月6日出版的《財(cái)經(jīng)》雜志)
(作者為中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)專家委員會(huì)名譽(yù)主任、國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)委員、工業(yè)和信息化部智能制造專家咨詢委員會(huì)主任；編輯：張燕冬)
①馬克思《資本論》第一卷，第三篇《絕對(duì)剩余價(jià)值的生產(chǎn)》第五章《勞動(dòng)過程和價(jià)值增殖過程》，P.204人民出版社，1975年6月第1版
②工業(yè)和信息化部、財(cái)政部，智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年），2016年9月
③中國(guó)信息通信研究院，《中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展與就業(yè)白皮書（2019年）》，2019年4月
④工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》（版本1.0）
⑤謝麗容等，《數(shù)字科技清明上河圖》，《財(cái)經(jīng)》，2019年第12期
⑥余曉暉，中國(guó)信息通信研究院，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0》，2019年8月
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