工业互联网，工业4.0，智能制造，工业AI。

这些概念我们已经听了很多年了。各种大会，各种论坛，各种专家，把未来描绘得无比美好。但是很多工厂老板心里一直有一个疑问：这些东西听起来都很好，但是到底能帮我省多少钱？能帮我多赚多少钱？

过去很长一段时间，这个问题是没有很好的答案的。很多工业AI项目，最后都变成了大屏演示项目。领导来参观的时候，大屏上各种数据，各种图表，看起来非常炫酷。但是参观完了，该怎么干活还是怎么干活，对实际的生产没有任何帮助。老板花了几百万，最后只得到了一块好看的屏幕。

这就是整个行业过去最大的问题：为了数字化而数字化，为了智能化而智能化。技术很先进，概念很时髦，但是不解决实际问题，不创造实际价值。

但是最近这两年，情况正在发生根本性的改变。工业AI终于走出了概念炒作的阶段，开始真正地落地，开始真正地为工厂创造真金白银的价值。

博世的"智造协同大脑"系统，就是其中最典型的代表。它在全球上百家工厂落地之后，平均把意外停机时间减少了40%以上，设备综合效率提升了15%，单厂年节省成本超过千万人民币。

这不是PPT上的宣传数字，这是实实在在的财务收益，是工厂老板能真真切切在财报上看到的钱。

今天我们就来聊聊这个正在发生的变化，看看工业AI到底是怎么创造价值的，以及这套系统的硬件终端设计，都有哪些特别的地方。

首先我们来搞清楚一个最核心的问题：为什么过去那么多工业AI项目都失败了？到底难在哪里？

很多人以为工业AI的难点在算法。只要算法够厉害，准确率够高，就万事大吉了。但实际上，算法反而是整个问题里最容易解决的部分。

真正难的是什么？是数据。

工厂里的数据环境，和互联网公司的数据环境，根本就是天差地别。互联网公司的数据是天生数字化的，用户的每一次点击，每一次浏览，每一次购买，都自动记录在数据库里，非常干净，非常结构化，非常完整。

而工厂里的数据是什么样的？首先是大量的设备根本就没有数字化接口，根本不产生数据。很多老机床，老设备，已经在那里跑了十几年二十年了，连个网线接口都没有。能输出的最多就是几个开关量信号。

其次是接口和协议的碎片化。不同厂家的设备，不同年代的设备，用的通讯协议都不一样。有的是Modbus，有的是Profinet，有的是EtherCAT，有的是厂家自己定义的私有协议。有的甚至连协议都没有，就是一堆干接点信号。

然后是数据质量非常差。传感器的数据有噪音，有漂移，有时候准有时候不准。有时候数据断了，有时候数据重复了，有时候时间戳不对。各种你想象不到的问题都有。

最后还有数据孤岛的问题。设备的数据在设备系统里，生产的数据在MES里，质量的数据在QMS里，供应链的数据在ERP里。这些系统互相之间根本不通，数据格式也不一样，根本没法合在一起分析。

所以过去很多工业AI项目，做的时候数据都是工程师手动导出来，手动清洗，手动标注，最后做出来一个模型，看起来效果很好。但是一到实际部署的时候就傻了，现场的数据根本就不是那个样子，模型一跑就错，根本没法用。

那博世的这套系统，是怎么解决这些问题的？它到底厉害在哪里？

首先第一个核心的突破，就是它从第一天开始，就不是从算法出发的，而是从数据采集和数据治理出发的。

博世做了一个非常厉害的边缘采集终端，硬件形态就是一个小小的工业盒子，但是它内置了几百种工业设备的驱动协议，几乎能连上你能想到的所有工业设备。不管你是新的还是旧的，不管你是什么牌子什么年代的，通通往上面一插，就能把数据读出来。

这个东西看起来很简单，一点都不酷炫，但是它是整个工业AI大厦最底层的基础。没有它，后面所有的算法所有的分析都是空中楼阁。很多公司看不起这种脏活累活，都想去做高大上的算法和大屏，最后才发现，连数据都拿不到，一切都是白搭。

然后第二个核心突破，就是它不是做单点的AI应用，而是做整个生产过程的协同智能体。

过去的工业AI，都是单点的。比如做一个单独的刀具磨损检测模型，做一个单独的质量预测模型。这些模型单独看都挺好用的，但是它们之间是孤立的，是不协同的。

而博世的这套系统，是把整个工厂看成一个完整的智能体。它知道每一台设备的状态，知道每一个订单的进度，知道每一个工人的位置和状态，知道每一种物料的库存。所有这些信息放在一起，它就可以做全局的优化和调度。

比如某一台机床检测到刀具快要磨损了，快要坏了。系统不是简单地报个警就完了。它会自动算出来，这把刀大概还能用多长时间，现在手里正在做的这批订单还有多少个，能不能撑到这批做完。如果撑不到，那它会自动查询，库房里有没有备用的刀具，换刀需要多长时间，换刀会影响后面的哪些订单，哪些订单会因此延期，要不要提前通知客户。甚至会自动调整后面的生产计划，把对生产的影响降到最低。

你看，这才是真正的智能，而不是简单的检测和报警。它不是一个旁观者，而是一个深度参与到生产流程中的决策者和协同者。

第三个核心突破，就是它的预测性维护能力，真正做到了可用、可靠、省钱。

过去的预测性维护，准确率非常低，经常误报。说这个设备快要坏了，结果拆开一看什么事都没有，白白停机浪费了好几个小时。次数多了，工厂根本就不信了，该怎么保养还是怎么保养，模型的输出根本没人看。

而博世的这套系统，经过了几十万台设备十几年的数据积累，准确率已经做到了非常高的水平。它说这个设备一周之内会坏，那大概率真的会坏。工厂就可以安排在周末或者节假日的时候，有计划地停机保养，更换备件。不会在生产最紧张的时候突然坏掉，造成巨大的损失。

这个价值是非常非常直接的。一台关键设备意外停机一小时，损失可能就是几十万甚至上百万。能提前几天预测到，安排计划内的维护，这里面省下的钱，就是实实在在的真金白银。

当然，所有这些软件和算法的能力，最终都要落到硬件上，落到我们能看得到摸得到的工业终端产品上。这就是工业设计师发挥作用的地方。

这套系统的硬件终端，主要有三种形态。第一种是刚才说的边缘数据采集网关，第二种是部署在每台设备旁边的智能操作终端，第三种是给工人和工程师用的手持PDA和平板。

这些硬件产品的设计，和普通的消费电子产品非常不一样，有很多非常独特的要求和挑战。

第一个最大的设计要求，就是极致的可靠性和环境适应性。

工厂里的环境，有多恶劣，没有去过的人是想象不到的。夏天车间里可能有四五十度，冬天可能零下。到处都是机油，金属粉尘，切削液。有的地方还有很强的电磁干扰，有的地方震动非常厉害。

所以工业终端的设计，所有的东西都要往最恶劣的情况去考虑。工作温度范围要宽，从零下几十度到零上几十度都要能正常工作。防护等级要高，IP65是起步，IP67是常态，泼点水溅点油根本不能有事。要做非常好的电磁兼容设计，不能被干扰，也不能干扰别人。要做抗震抗冲击设计，掉在地上摔一下不能坏。

所有的元器件选型，都要选工业级甚至军级的。消费级的芯片哪怕性能再强，再便宜，也绝对不能用。因为消费级芯片的工作温度范围是0到70度，夏天车间里随随便便就超过了，一超过就死机，这是绝对不能接受的。

第二个设计要求，就是极致的易用性和容错设计。

工厂里用这些设备的人，很多是一线的工人，他们可能不懂电脑，不懂复杂的操作。他们每天的工作已经很累很辛苦了，不能让他们再花很多精力去学习怎么用一个复杂的系统。

所以工业终端的界面设计，一定要做到极致的简单。字要大，按钮要大，操作步骤要少，逻辑要简单。最好一个功能就是一个大大的按钮，按一下就完事了。不能有复杂的菜单，不能有多层的跳转，不能有任何需要思考的地方。

还要有非常强的容错设计。工人按错了怎么办？能不能撤销？会不会把系统搞坏？会不会把重要的数据删了？好的设计，要允许用户犯错，要尽可能地防止用户犯错，哪怕用户真的按错了，也不会造成不可挽回的后果。

第三个设计要求，就是优秀的人机工程学设计。

工人可能每天拿着这个PDA，在车间里走八个小时，不停的扫码，不停的操作。所以设备的重量要尽可能轻，拿在手里不能太累。握持的手感要好，长时间握着也不会硌手，不会酸。按键的位置要合适，大拇指一伸就能按到。扫描的角度和距离要足够宽容，不用特意对准半天才能扫上。

还有就是戴手套操作的问题。车间里的工人很多都是戴着劳保手套干活的，普通的电容屏戴着手套根本就没法用。所以工业终端的触摸屏，一定要支持手套操作，或者干脆就用实体按键。很多时候，实体按键反而比触摸屏更好用，更可靠，更不容易出错。

第四个设计要求，就是可维护性和长生命周期支持。

消费电子产品用个两三年就换代了，坏了就换个新的。但是工业设备不是这样的。一套系统装到工厂里，是要用上十年十五年，甚至二十年的。所以在设计的时候，就要考虑到十年之后的维护问题。

所有的元器件选型，都要选生命周期长的，不能选很快就停产的芯片和部件。所有的易损件，比如电池、屏幕、按键，都要设计成可以方便更换的。最好用户自己在现场就能换，不需要寄回厂家，不需要专门的工程师。接口和尺寸要长期保持兼容，新一代的设备换上去，原来的支架和安装方式还能继续用。

很多时候，工业产品的设计，不是追求多么先进，多么酷炫，而是追求可靠，追求稳定，追求二十年不变。这是和消费电子最大的不同。

当然，现在的工业AI系统，还有很多不完善的地方。还有很多问题需要解决，还有很多场景需要落地。但是方向已经非常清晰了，价值也已经得到了验证。

工业革命的下一个阶段，就是智能化。而中国，拥有全世界最大的制造业基础，拥有最多的工厂，最多的应用场景，拥有全世界最完整的产业链。我们本来就应该是这场工业智能革命的主角。

作为工业设计师，我们是这场革命中非常重要的一员。算法再先进，软件再厉害，最终都要变成实实在在的硬件产品，放到工厂里去给人用。而我们，就是把先进的技术封装成好用、可靠、接地气的工业产品的那个人。

让我们一起努力，让中国的制造业，在智能化的道路上走得更快，走得更稳。


*江苏创品工业设计有限公司，在工业物联网和智能化终端领域拥有丰富的设计经验，深刻理解工业产品对可靠性、环境适应性、易用性的极致要求。我们致力于用专业的设计，把最先进的技术，变成真正能在工厂里落地、真正能创造价值的好产品。*