- 工业互联网:技术、实践与行业解决方案
- 程晓
- 4206字
- 2021-04-01 11:02:17
1.2 比工业4.0更广泛被认可的概念
与工业互联网相比,工业4.0更偏向于生产中的自动化,而工业互联网则更偏向于一种生态的概念,目的是实现输出最优方案。
1.2.1 工业互联网的定义
美国一向特别重视技术创新,在2011年的时候,就已经创新规划了实体经济的发展布局。美国还提出了相应的先进制造计划,为打造制造业创新网络——NNMI助力。美国成立了包含通用电气、英特尔、思科等企业的IIC(Industrial Internet Consortium),即工业互联网联盟,对全世界工业互联网的发展有着重大影响。
我国也不甘落后,从信息化与工业化的初融合到深化,再到建设工业互联网,我国一直致力于实现传统工业转型。2017年11月,我国国务院发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中将工业互联网正式列入国家级战略之一。
工业互联网是一个巨大的体系,能够给中国工业带来重大变革。工业互联网不是简单的网络,也不单纯地是一个平台、一种模式,与其相关的系统化的理论将会引领制造业的革命,引领世界技术脉络与工业管理体系的变革。
明确工业互联网的定义与其中的内涵十分重要,其定位与范畴的确定对如何认识工业互联网,以及如何进行工业互联网的构建和布局有重要作用。
工业互联网的官方定义为:工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链,支撑工业智能化发展的关键基础设施,是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式,是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。基础设施、新兴业态、应用模式和核心载体是对工业互联网的内容、形式、性质的高度概括。
工业互联网包含两大内涵。首先,工业互联网是关键网络基础设施。工业互联网不仅依托于现有互联网,而且工业互联网的发展与推进还会促进现有互联网的演进。工业互联网包括工厂内网、工厂外网和标识解析,能满足制造企业安全、实时、可靠的要求。其次,工业互联网是新业态和新模式,虽然形式上与互联网和移动互联网相似,但是工业互联网是与工业生产相关的,而且有很多创新应用,如智能化生产、网络化协同等。
工业互联网的应用不仅能为制造企业带来产品质量与生产效率的提升,有利于降低生产成本,还能使制造企业的技术原理、行业知识、基础工艺和模型工具等信息规则化、软件化、模块化,同时也能使这些信息变成可重复使用的微服务组件。第三方应用开发者还可以利用这些信息根据不同的生产场景开发不同的App,进而构建基于工业互联网平台的产业生态。
例如,一家汽车生产企业计划将其生产的刹车片召回。传统制造企业的做法是先通过各种软件探寻问题来源,随后利用生产管理、库存管理系统查看存货,之后再通过销售和售后系统查看市面上的销售情况,最后汇总得出需要召回的总量。而如果该制造企业应用了工业互联网,这一流程将变得十分简单,只需一个搭载召回功能的App。App会自行按照逻辑顺序调用研发、生产、物流、库存管理、销售、售后等工业微服务组件,使所有召回信息一目了然地呈现出来。
在电脑互联网领域,微软系统曾经一统天下;在移动互联网领域,安卓系统和iOS系统几乎占了半壁江山。但是在工业互联网领域,目前各国还都在寻找出路,能够统领整个工业互联网领域的平台尚未出现,这证明我国还有很多的机会。
制造业的发展与国家发展息息相关,我国是世界第一制造大国,拥有全面的制造生产技术。如果我国能抓住工业互联网的机遇,创造出具有领先地位的工业云操作系统,推动工业互联网技术、产品、平台和服务的“引进来”和“走出去”,促进我国工业转型升级,实现工业互联网全球协同发展,我国将有可能在新一轮的工业革命中掌握主导权,实现我国从制造大国转变为制造强国的梦想。
1.2.2 突破增长极限的法宝
最近几年,我国在制造行业取得的辉煌成就全世界有目共睹,然而这并不意味着我国的制造技术已经能与发达国家相提并论。由于我国制造业信息化水平不高,导致我国工业信息化与工业化发展整体脱节,制造业大而不强,全而不优。为了弥补我国工业发展存在的不足,建设工业互联网迫在眉睫。
通过工业互联网推动工业制造业高质量、高效率的发展现今已经成为全世界的共识。德国基于多年累积的深厚工业积淀,率先提出了工业4.0的概念,意在通过互联网与制造业的结合提高国家的工业信息化、智能化水平。而拥有信息化水平较高的制造企业的美国,在发展设备数字化率、联网率等方面也具有其他国家不可比拟的优势。
虽然我国的工业发展还落后于德国和美国,但是我国也在面对工业互联网这一新的工业发展机遇时牢牢跟紧时代步伐,与德国和美国同步发展工业互联网。虽然我国在各方面依旧存在不足,面临许多挑战,但是我国也有着自己的独特优势。
我国在发展工业互联网方面具有以下三个优势。
第一,我国是互联网强国,某些中国互联网企业在世界互联网企业中占据重要地位,而且实力雄厚。工业互联网也是互联网的一类,如果我国能充分发挥在互联网方面的优势,将突破口锁定在消费领域,定能在工业互联网的建设中抢占先机。
第二,目前,世界上还没有一个国家将人工智能、大数据、云计算和网络安全作为国家级重大科技专项实施,这一个空缺将为我国实现弯道超车提供良好机遇。
第三,我国的制造业群体十分强大,并掌握了一定的工业互联网建造核心技术,如果我国在今后能出台更多的政策,引导社会重视工业互联网的建设,并进一步加强对知识产权的保护,构建良好的制造业发展生态,我国工业互联网与制造业定能实现相辅相成的高质量发展。
工业互联网首先是实现工业联网,并根据工业与网络的链接使生产设备具有感知的能力。下一步,如果我们能将工业互联网与智能制造结合,我国工业互联网的建设将迈入一个新的高度。未来很可能会出现这样的生产情景:器件加工完成后,下一个环节自动衔接,最后通过计算为已经成型的产品提供个性化服务。这样环环相扣,会让工业生产变得具有智慧。
工业互联网的建设与应用不仅能够突破我国制造业增长的极限,推动我国制造业的飞速发展,而且工业互联网还能探索出数字经济的发展方向和今后我国产业转型的路径、方法。工业互联网的建成将会带动我国整体经济增长。
虽然工业互联网的建成有着如此重大价值,但是目前,我国对工业互联网的认识与探索依旧有所不足,特别在应用模式、推广模式和商业模式方面,我国仍面临重重挑战。
1.2.3 工业互联网深层智能化过程中的难点
2019年,国务院政府工作报告指出,我国要打造工业互联网平台,拓展“智能+”为制造业转型升级赋能。但是与发达国家相比,我国工业互联网的发展仍面临诸多难题,我国工业互联网想要实现飞速发展还需要一些时间。
工业互联网的建设涉及面较广,其中,不仅包括工厂内部网络,还包括工厂外部网络,以及数量巨大的异构设备的数字化、网络化、智能化改造,而且工业互联网将对系统的开放性,系统间的互联、互通、互操作有更高的要求。这不仅意味着工业互联网对设备和系统联网及协同需求的上升,还意味着新标准化的建立也将成为迫切的需求。
标准化的问题涉及工业互联网的各方面,包括在系统中集成新旧设备,对设备和资源进行识别、标识和寻址,在海量数据中搜寻有效信息,对数据的管理和应用,实现系统中大量异构设备和节点间实时可靠的互连。可以说,标准化的问题在很大程度上会影响工业互联网的发展。
因此,建立数据标准、标识解析标准、工业互联网领域网络互联标准、平台与支撑标准、安全标准及数据表示的通用标准等是促进工业互联网发展的迫切需求。
推进我国工业互联网标准化建设,要同时兼顾问题导向和目标导向,只有这样,才能充分认识并有针对性地解决工业互联网标准化建设的问题。
第一,工业企业在工业互联网标准化建设中应进一步发挥其主体地位。
由于我国工业化和信息化发展的历史原因,相较于工业化发展较早的国家,我国工业企业在标准化建设中的主体地位仍有待加强。
由于工业企业自己最了解在数据化、网络化、智能化发展中的需求,以及在发展中遇到的问题,因此,工业企业应是工业互联网标准化建设的主要力量。接下来,我国工业互联网标准化的建设应着重挖掘我国工业企业对标准的需求,并以需求为导向,找准突破口,由工业企业带头,推动我国工业互联网标准化的建设。
第二,我国工业互联网标准化的协调机制还需进一步优化。
按行业类别进行垂直化管理是我国工业互联网标准化工作主要采用的方式,同时,我国工业领域与信息通信领域在标准化建设过程中还尚未发挥出有效的合力效果,二者在标准化建设中的合作机制还需要进一步完善。另外,我国信息通信领域的局部优势依旧尚未完全转化为工业互联网的整体优势。
工业互联网的出现还促进了新模式、新业态和新产品的诞生,这为标准化管理带来了新的空白区和重叠区。同时,随着各联盟、团体标准的增加,不仅这些标准相互之间要建立完备的协同机制,这些标准还要与国家及行业标准建立协同机制。
第三,工业互联网新标准的发展空间正遭受着已有工业网络技术体系和生态系统的挤压。
技术标准是技术产业生态中的重要组成部分,因此,技术标准之间的竞争实质就是不同技术生态之间的竞争。目前,发达国家及其龙头企业已经率先利用自身技术优势,建立了一套相对完备的且富有竞争力的产业生态。我国制造企业从国外引进先进设备与系统造成了我国制造企业对国外产业生态的依赖,这也意味着对其标准的依赖,并且这种依赖是随着设备与系统的升级而不断加深的。
在这种情况下,我国工业互联网发展将同时面临两种压力,这两种压力一种来源于社会对新技术标准的提高,另一种来源于已有技术标准。为了打破原有的国外的技术标准限制,制造企业一定要抓住信息通信技术与工业深度融合的机遇,利用互联网思维,开辟出新技术发展方向,实现换轨超车。
第四,我国工业互联网标准化对新模式、新方法的适应能力较差,并且应对方法不足。
受工业领域的国际化工作正由国际标准化组织逐渐向各类联盟、论坛、基金会等机构转移的影响,工业互联网标准的建立也正逐渐试图摆脱政府及传统势力的控制。开源技术对国际标准的取代作用逐渐增强,加之国际上工业领域的开源组织和功能相近的论坛、社区也十分活跃,这大大提高了标准的研制速度,因此,留给制造企业跟进的时间越来越少,赶超难度逐渐加大。
在这种情况下,我国一是要积极主动地参加到主流开源组织中,主动融入主流生态;二是要选择优势领域,自主探索,建立新的开源组织和新的产业生态。
工业互联网是一个崭新的标准化工作领域。为探索出一条独具中国特色的工业互联网标准化道路,加快我国工业互联网建设,为我国的制造强国梦想助力,我国技术部门及各制造企业仍需努力。