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工業互聯網平臺——推動制造業網絡化、智能化發展的關鍵抓手
2019-06-28    來源:    發布者:
       作者簡介:馬良,北京理工大學管理科學與工程專業碩士,現任職于中國電子學會、中國科協信息科技學會聯合體智能社會研究所,從事研究咨詢相關工作。

[編者按]:工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的新興產物,正在成為新工業革命的關鍵支撐和深化“互聯網+先進制造業”的重要基石,將對未來工業經濟發展產生全方位、深層次、革命性的影響。加快發展工業互聯網,促進新一代信息技術與制造業深度融合,是順應技術、產業變革趨勢,加快制造強國、網絡強國建設的客觀要求,也是深化供給側結構性改革、促進實體經濟轉型升級、建設現代化經濟體系的重要舉措。為此,中國電子學會提出研究觀點及對策建議如下。

一、工業互聯網平臺以數據為核心要素加速推動制造業向網絡化、智能化演進

隨著新一代信息技術與制造業進一步加速融合,全球新一輪科技革命和產業變革正蓬勃興起,制造業愈加顯著地表現出網絡化、智能化的前沿發展趨勢,德國、美國、法國等發達國家紛紛落子工業互聯網,搶占發展先機。2017年10月30日,國務院常務會通過《深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》,明確指出要加快建設和發展工業互聯網,促進新一代信息技術與制造業深度融合。其中,工業互聯網平臺面向制造業數字化、網絡化和智能化需求,構建起海量數據采集、匯集、分析的體系,是支撐制造源泛在連接、彈性供給、高效配置的載體,是發展的核心,對于促進“互聯網+先進制造業”的融合發展具有重要的作用。

(一)全球工業領軍企業圍繞工業互聯網平臺打響數據爭奪戰

工業互聯網是互聯網通過傳感網絡向物理世界的延伸,利用傳感器、互聯網、云計算等信息技術將生產全過程進行數字化和信息化,工業互聯網平臺則成為整個工業互聯網絡中的“網關”,海量數據的采集、處理、接收與發送均通過平臺進行。當前,工業互聯網平臺已成為全球工業領軍企業搶占數據源頭,主導行業發展的重要布局領域,GE、西門子、ABB等國際工業巨頭相繼推出Predix、MindSphere、ABB Ability等工業互聯網平臺。我國工業龍頭企業航天科工、三一重工、海爾等也相繼推出航天云網、根云、COSMOPlat等工業互聯網平臺。

表1  國外主要工業互聯網平臺

  平臺

發布時間

企業

特點

Predix

2013

GE

將各類數據按照統一的標準進行規范化地梳理,并提供隨時調取和分析的能力。

ProfiCloud

2014

菲尼克斯

ProfiCloud使得用戶可以通過“云”來訪問PROFINET現場總線系統,使分散的網絡設備與“云”之間進行數據通訊。

Bluemix

2014

IBM

基于云基礎架構的一體化工業互聯網技術平臺。由Ability Edge和Ability Cloud構成。Ability Edge主要用于數據的采集,Ability Cloud通過對數據整合,結合其他工業數據,實現全球范圍內的大數據處理、分析、預測。

MindSphere

2016

西門子

MindSphere被設計為一個開放的生態系統,是西門子面向市場推出的工業云平臺,可作為工業企業實現數字化服務的基礎,可實現譬如預防性維護、能源數據管理以及工廠資源優化的功能。

EcoStruxure

2016

施耐德

實現嵌入式連接和智能化的核心技術,如支持智能傳感、嵌入式計算、IP網絡與邊緣分析等等,支持提供基于云端的應用、分析、服務、控制和監控。

ABB Ability

2017

ABB

ABB Ability由180多款數字化解決方案組成,這些解決方案通過工業互聯網構建數字互聯設備、系統與服務,從而大幅提高設備的可靠性及安全性,優化設備性能,降低維護成本,提升管理水平,并節省高達三分之一的能耗。

表2  我國主要工業互聯網平臺

平臺

發布時間

企業

 特點

航天云網

2015

航天科工

平臺已應用于高端裝備、模具、家具、電子、汽車、新材料等制造行業和領域,為近百家企業提供了基于云平臺的整體解決方案。

COSMOPlat

2016

海爾

將顧客需求、產品訂單、合作生產、原料供應、產品設計、生產組裝和智能分析等環節互聯起來并進行實時通信和分析,以滿足大規模用戶的個性化定制需求。

IUAP

2016

用友

聚焦PaaS、支撐SaaS、適配多種IaaS,為企業提供互聯網開發、測試、構造、發布、部署、云運維、云運營、云集成等各種平臺技術能力。

iSESOL

2016

沈陽機床

在生產力協同制造、個性化云制造、平臺延伸業務三大領域開展核心業務,致力于打造社會化協同的“一站式”云制造服務平臺。

根云

2017

三一重工

涵蓋物聯監控、智能服務、能耗耗材、資產管理、設備協同、二手交易、設備保險、交易支付、貨款保理、共享租賃、改裝再造等環節。

 (二)工業互聯網平臺驅動制造模式進一步向網絡化協同轉變

工業互聯網平臺打破了傳統工業生產以企業單兵作戰為主的模式,通過提供涵蓋研發、生產、管理、營銷、物流、服務等全部流程及生產要素的云端制造服務,實現資源集聚與開放共享。機器之間、車間之間、工廠之間的信息壁壘被打破,生產形態進一步向網絡化協同轉變,并引發制造業研發創新體系、生產組織方式和經營管理模式的持續變革。“云+端”的新型生產方式和服務模式逐漸顯現,通過匯聚資金、創意、工具等生產要素和資源,推動產業鏈環節形成網絡空間的集聚,達到甚至超越以往地理空間集聚所產生的協同分工效果。

(三)工業互聯網平臺促進制造業智能化水平進一步提升

工業互聯網平臺賦予每個終端通訊的能力,并通過“云+端”的方式將離散分布的設備連接在一起,使機器與機器、機器與人、人與人之間實現全面連接交互。這種交互融合了智能硬件、大數據、人工智能等技術,將單個節點或部分領域的智能控制延伸至生產的全過程,促使制造模式由自動化進一步向智能化轉變,無人工干預的機器自組織、自決策、自適應生產逐漸成為現實,智能工廠、智能服務等模式應運而生。智能化的生產模式將為客戶高效率地提供符合個性化需求的高質量定制產品,使大規模個性化、定制化的生產成為可能。

二、技術基礎薄弱是我國工業互聯網平臺發展面臨的首要挑戰

(一)核心技術自主研發能力依然不足

我國工業互聯網平臺的核心技術自主能力依然不強,對國外依賴程度仍然較高。軟硬件產品、知識產權和技術標準,主要為歐美企業所掌控。如工業軟件、工業控制芯片和數控裝備等核心技術的研發能力不足,缺乏交叉融合領域的技術創新和產業化機制,關鍵技術和關鍵零部件高度依賴進口,高端自動控制系統、高檔數控機床、高檔數控系統等產業基礎薄弱。此外,國內工業互聯網平臺開發主要使用國外成熟的或由國外社區主導的開源技術和工具,對我國工業互聯網平臺的健康發展構成潛在威脅。

(二)商業模式不清晰導致平臺發展受制約

由于創新能力、發展環境、支持力度等差異,我國制造業發展水平參差不齊,各地區、行業、企業之間存在很大差距。相當一部分企業,特別是中小企業,還處于工業2.0階段,部分企業進入工業3.0階段,極少數企業接近工業4.0水平,設備老化、標準不一、隱私保護等導致的“信息孤島”現象十分普遍,發展工業互聯網平臺面臨極高的用戶轉化成本。與此同時,商業模式、安全保障、用戶信用體系等方面的探索尚未展開或剛剛起步,工業互聯網平臺的發展受到了極大的制約。

(三)制造企業與互聯網企業合作有待加強

工業互聯網平臺的開發涉及裝備、自動化、軟件、通信、信息技術等多領域的技術和知識,對企業的技術實力、人才儲備和資金投入都提出了較高要求。與此同時,制造業與互聯網融合發展剛剛起步,貫通工業和ICT技術的通用型人才整體缺乏,工業企業缺少精通云計算、大數據等新一代信息技術的人才,互聯網軟件企業則缺少精通工業知識、流程和業務的人才,制造業與ICT產業的發展仍然處于割裂狀態,難以形成資源匯聚效應。

三、促進工業互聯網平臺發展的政策建議

一是研究設立工業互聯網產業投資基金,撬動地方資本進入。圍繞工業互聯網體系框架、集成測試、安全評估、國際合作等領域開展前瞻性、基礎性研究,制定長期發展戰略及分階段目標,重點突破數據集成、平臺管理、開發工具、微服務框架、建模分析等關鍵技術。創新資金投入機制,積極嘗試更加有效的央地合作模式,不斷探索變革性創新路徑及方法,促進工業互聯網從跟隨式發展躍升為引領式發展。

二是支持行業組織牽頭打造工業互聯網公共服務平臺,推動創業創新。在尊重客觀發展規律和市場基礎性資源配置作用的前提下,建立工業互聯網領域戰略研究、信息服務、行業推廣、產融對接、交流合作的“國家隊”,打造具備公信力、權威性的開放式、國際化公共服務平臺,系統、專門地開展戰略研究、行業推廣、產融對接、國際交流、標準編制等工作,適時向研發設計、檢驗評測、成果轉化、設備租賃等領域進行延伸,進一步推動制造業與互聯網領域的創新要素、創新體系、創新思維、創新經驗與傳統產業對接。

三是呼吁央企牽頭組建工業互聯網領域的國家隊,保障產業信息安全。圍繞自主可控的核心技術和安全可靠的解決方案,由央企牽頭打造國家級工業互聯網,著力提升安全技術支撐能力,增強隱患排查、攻擊發現、應急處置和攻擊溯源能力。重點打造工業互聯網安全監測預警和防護處置平臺、工業互聯網安全核心技術研發平臺、工業互聯網安全測試評估平臺、工業互聯網靶場等。

四是注重構建工業互聯網平臺生態體系,探索通用型人才培訓機制。鼓勵跨界企業強強聯合、優勢互補,加強產業鏈協作和不同領域的跨界合作,推動產業鏈資源整合與優化配置。著力優化工業互聯網發展環境,加大人才培養力度,加快新興學科布局,探索建設工業互聯網相關學科,協同發揮高校、企業、科研機構、產業集聚區等各方作用,大力培育通用型工業互聯網技術人才。

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