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工業互聯網能為制造行業帶來哪些變革呢

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-02-16  瀏覽次數:21
核心提示:工業互聯網是人類生產力再度飛躍的關鍵基礎。網絡化、智能化推動人類生產力再上一個臺階已經成為全球共識。根據德國國家科學和工
 工業互聯網能為制造行業帶來哪些變革呢

工業互聯網是人類生產力再度飛躍的關鍵基礎。網絡化、智能化推動人類生產力再上一個臺階已經成為全球共識。根據德國國家科學和工程院研究,基于工業4.0將使生產效率和能源利用率分別提升40%和50%。而這一巨大變革的基本前提在于將工業各類信息孤島連線成網,形成支撐工業大數據流動的“高速公路網”。
 
一、工業互聯網的重大意義
 
當今世界,網絡信息技術加速向實體經濟領域滲透融合,深刻改變著各領域的生產理念、生產工具、生產方式。網絡空間與物理實體融為一體,加速了新工業革命的到來,推動著數字經濟的繁榮。在網絡信息技術與工業深度融合的孕育下,在數字化、網絡化、智能化新型工業形態的驅動下,以泛在互聯、智能控制、安全可靠為特征的工業互聯網蓬勃興起。
 
工業互聯網是人類生產力再度飛躍的關鍵基礎。網絡化、智能化推動人類生產力再上一個臺階已經成為全球共識。根據德國國家科學和工程院研究,基于工業4.0將使生產效率和能源利用率分別提升40%和50%。而這一巨大變革的基本前提在于將工業各類信息孤島連線成網,形成支撐工業大數據流動的“高速公路網”。從信息和控制兩個角度來看,民用/商用互聯網基于“盡力而為”的傳輸方式無法滿足工業生產高可靠、高穩定的要求,工業控制網則由于傳輸距離短、擴展性弱、互聯互通能力不足的因素,制約了數據的跨系統、跨區域流動,因此都無法滿足這張“高速公路網”在安全、功能、性能等方面的高要求。在各類網絡基礎上疊加、融合、創新,打造全新的工業互聯網,成為決定工業智能化發展水平的關鍵。換句話說,未來制造業必將構筑在工業互聯網之上,工業互聯網將像蒸汽機、電力、計算機一樣給人類勞動生產效率帶來又一次飛躍。
 
工業互聯網是加快經濟轉型升級的重要動力。工業互聯網首先是多領域科技的復雜融合,繼而引發一批新技術的裂變式創新,抓住時機發展工業互聯網,將使我國能夠掌握一批支撐未來高端制造的基礎技術、非對稱技術、殺手锏技術,推動我國產業躍上全球競爭新的制高點。工業互聯網是服務工業實體背后的新型網絡空間,使各類工業大數據資源被充分挖掘、傳輸和利用,實現生產要素的優化配置,支撐智能化生產、大規模個性化定制、網絡化協同制造、服務型制造等一系列新模式新業態,有力促進產能優化、存量盤活、綠色生產和質量提升。工業互聯網還將打破創新個體的封閉圍墻,為分布全國乃至全球的智力資源、制造能力提供匯聚平臺,推動企業從封閉式創新走向開放式創新,從而加速制造業領域的大眾創新萬眾創業,為制造業乃至整個經濟發展增加新動力、注入新活力。
 
工業互聯網是確保我國產業安全乃至國家安全的應有之義。一方面,美、德、法、日等制造強國為鞏固全球高端制造既有霸主地位,并進一步形成智能時代新的壓倒性優勢,都在依托強大的技術、市場能力,由龍頭企業為牽引,由產業合作為抓手,面向全球市場加緊工業互聯網布局。我國制造業關鍵技術設備對外依賴嚴重,自主產品生態不健全,如果國外企業率先構建起互聯互通的工業互聯網,形成“知名品牌+高端產品+先進網絡”的立體優勢,那么國產品牌和生態很可能將不可逆的失掉打贏“翻身仗”的機會,同時作為國家戰略資產的海量工業數據也將難以掌控在我們自己手中。另一方面,制造業網絡化的大趨勢將網絡空間的邊界大大拓寬,網絡安全、網絡治理的外延進一步擴大。沒有網絡安全就沒有國家安全,積極發展工業互聯網是提升主動安全保障能力、構建全面網絡安全體系的重要一環。
 
二、工業互聯網的全球發展態勢
 
1、工業互聯網內涵理解形成新認識
 
對于什么是工業互聯網,事實上國際上并未形成嚴格統一的概念,不同國家、行業基于不同的發展基礎和需要,說法并不統一,有工業互聯網,有信息物理系統(CPS),還有工業物聯網(IIoT)等等。但隨著人們認識的加深,不同說法逐漸呈現殊途同歸的態勢,在基本要素和發展目標上形成了統一。一是強調以網絡為基礎,構建工業全系統、全價值鏈、全產業鏈和產品全生命周期異構集成、深度互聯的網絡體系。二是強調以數據為核心,圍繞工業大數據的存儲集成、建模分析和智能反饋,形成線上數據流動分析與線下生產經營活動的無縫對接與同步映射。三是強調以安全為前提,將連接安全、數據安全、應用安全等線上“網絡安全”與功能安全、設備安全、控制安全等線下“物理安全”全盤考慮,并將這種要素更廣泛、要求更嚴格的安全作為產業部署的首要前提。四是具有鮮明的共同目標,即都是打造工業高端化、智能化、綠色化、服務化發展的新型信息基礎設施,形成工業數字經濟的產業新生態。
 
從國內外相關組織發布的體系架構和企業實際案例來看,可以通過“三個是否”來區分工業互聯網與傳統網絡。一是工業設備或工業物聯網裝置是否可以通過網絡介質發送數據。這是工業互聯網與互聯網或其他領域物聯網的區別。二是是否有基于這些數據的云平臺計算和服務。這是工業互聯網與傳統工業控制網的區別。三是計算結果是否可以通過網絡介質反饋到設備現場對生產和運行起到優化作用。這工業互聯網能夠形成閉環的保證,也是工業互聯網的直接目標。而網絡介質的種類、網絡速度、網絡規模等,都會隨著技術的進步不斷升級,這與互聯網發展類似,并非工業互聯網的本質特征。
 
2、工業互聯網全球推進呈現新特點
 
美國、德國是全球工業互聯網推進最為活躍的國家,這也與兩國作為最積極的“再工業化”和新工業革命發起國相一致。在兩國產業合作組織和龍頭企業的帶動下,全球工業互聯網發展呈現兩強引領、多國共進、強強聯合的新特征。
 
一是國際工業互聯網聯盟(IIC)的全球影響力持續擴大。美國主導的IIC是目前全球推動工業互聯網(包括CPS、工業物聯網等)發展最具影響力的產業組織,吸納了全球各國家數百家企業、研究機構和非營利性組織,包括GE、IBM、Intel、Oracle、SAP、博世、華為、海爾等一大批具有國際影響力和地區影響力的企業,得到了美、德、歐盟等政府的關注與支持,與ISO、IEC、3GPP等國際標準化組織建立合作,目前已建立了23個測試床,參與測試床建設會員覆蓋全球41家企業。該聯盟在推動技術創新合作的同時,非常重視標準化、商業模式和大中小企業聯合,未來隨著其成員的進一步增加、成果的不斷發布、聯合的不斷加強,其國際影響力將進一步增強。
 
二是美德強強聯合不斷加深。美國與德國的發展曾呈現各自不同的發展路徑,美國依托信息技術優勢著力推動工業互聯網在各產業的橫向覆蓋,范圍涉及制造業、能源、交通、運輸、醫療、城市建設各領域;德國則重在強化本國高端制造優勢,推進工業互聯網在智能制造領域的縱向延伸。2016年德國漢諾威工業博覽會上,在奧巴馬和默克爾的共同見證下,美國IIC與德國工業4.0平臺實現對接,通過“架構對接”、“測試床協作”、“標準與互操作”等六個聯合工作組的深入合作,形成廣度與深度上的“T”型互補。
 
三是新的競爭者不斷涌現。我國工業互聯網推進步伐顯著加快,中國工業互聯網產業聯盟已吸納各領域成員近300家,發布了我國首個工業互聯網指導性文件《工業互聯網體系架構》以及14個驗證示范平臺,同時我國企業在IIC中的數量與活躍度不斷提升。日本在產經省的推動下成立了工業價值促進聯盟,囊括了幾乎所有著名的日本制造企業,聚焦工業互聯網研發與合作,并積極與IIC對接,另一個相關組織日本物聯網促進聯盟也與IIC建立合作。法國企業積極引入GE工業互聯網解決方案在本土落地,法國著名自動化巨頭施耐德成為IIC指導委員會主席。印度企業軟件巨頭印孚瑟斯成為IIC測試床建設參與最多、活躍度最高的企業之一。
 
3、工業互聯網為產業生態帶來新變革
 
回顧過去,全球化的浪潮使得國與國之間的制造業競爭,突出表現為對產業生態的掌控。工業互聯網的發展,催生新的基礎設施、業務模式和產業關系,正在給全球制造業產業生態帶來新的變革。
 
一是平臺成為生態核心。這是互聯網基因、特征、優勢充分融入制造業所帶來的最突出的生態變遷,也是制造業傳統生態與工業互聯網支撐下的新生態之間最顯著的區別。一方面,平臺提供資源集聚的途徑和開放協同的空間。如研發設計平臺對接全球智力資源實現眾包眾設,再如云制造平臺連接各地閑置生產能力實現協同制造。這是互聯網作為一項通用目的技術,其便捷優勢、集聚優勢和規模優勢由生活領域向生產領域延伸的集中體現。另一方面,也是更為深刻的,是平臺提供工業大數據分析的載體和工業應用服務的引擎。它將終端設備、控制系統這些制造業最內部的要素作為集聚對象,帶來 “云+端”的新型生產方式和服務方式。就像生活領域社交、視頻、娛樂平臺的高粘性一樣,未來,工業企業為了提高能效、降低成本很有可能對這類平臺產生強依賴。誰能夠掌控這類平臺,誰就能掌控整個產業鏈。因此,GE、IBM、微軟、Intel、SAP、博世、西門子等一批領先企業,都積極在全球部署各自平臺并提供多樣化服務,以此展開激烈的生態競爭。
 
二是集團作戰成為常態。過去制造業發展以單兵作戰為主,一家龍頭企業就能夠具備掌控產業鏈的能力。但在工業互聯網時代,涉及到眾多學科、領域的融合,單個企業很難精通所有領域。不同產業領域、產業鏈不同位置的企業跨界合作、形成聯盟或者集團軍,成為這個生態的新型運轉方式。比如,GE、施耐德、英特爾、IBM、SAP、AT&T等來自制造、軟件、通信等不同領域的企業,形成工業互聯網聯盟,共同開展技術、標準、市場、競爭規則等多維度合作,通過優勢互補、強強聯合最終實現集團壟斷。再如今年7月,GE公司與微軟合作,GE的Predix平臺登錄微軟的Azure云平臺,將GE的制造業和工業數字化經驗與微軟的信息技術優勢充分結合,提升Predix在人工智能、自然語言處理、高級數據可視化等方面的能力。
 
三是馬太效應風險加劇。工業互聯網不是空中樓閣,是現有自動化控制系統、設備裝備、計算機處理系統、新一代信息技術等各類核心元素的升級與融合。發達國家在上述領域的核心技術、市場份額、品牌效應、人才供應等各方面都具備強大基礎,細分領域的中小企業創新活躍,跨領域、跨國界的強強聯合和企業并購又進一步加強了各國在交叉融合領域的優勢。發展中國家仍處于工業化進程中,與發達國家差距明顯,工業互聯網的全球興起,使得發展中國家 “補課”與“加課”的雙重挑戰再次升級,二者差距進一步拉大的風險不容忽視。
 
三、我國推進工業互聯網的建議
 
盡管全球工業互聯網競合已經提速,但總體仍然處于起步初期,技術、標準等關鍵問題并未取得明顯進展,產業格局尚未形成,我國工業互聯網發展存在寶貴的時間窗口。近年來,我國在這方面已逐漸形成先行企業自發探索、產業協同日益緊密、政府推進因勢利導的良好局面,整體推進具備一定基礎。這里結合國際工業互聯網發展趨勢再提三點思考。
 
一是聚焦本質,加快務實發展。當前“泛工業互聯網”的概念較多。如果從學術研究角度看,對不同概念深入辨析有利于加深對新思想、新技術的理解,但從產業推進和政府引導角度看,更應該聚焦這些不同名稱背后共通的本質,即網絡、數據和安全。國際上對于不同概念也更多的是求同存異,以抓本質、促行動為第一要務,不追求嚴格定義。因此對繁雜的概念,應借鑒小平同志當年指出的“不爭論”思想,這樣政府可以避免政出多門、減少重復投入,企業可以減少迷惑、集中精力探索,從而使得我國制造業數字化、網絡化、智能化的推進效率進一步提升。
 
二是強化平臺,完善自主生態。工業互聯網平臺是未來生態競爭的核心,面對發達國家巨頭企業們的提速,我國由于缺少在制造業與網絡信息技術方面具備綜合競爭能力的龍頭企業,在工業互聯網平臺發展上已經落后。盡管一些先行企業也在平臺建設方面取得積極探索,但在技術水平、應用水平、行業覆蓋面以及應用開發生態上都與發達國家存在較大差距。當前亟需加強政府引導,凝聚我國互聯網、電信、工業自動化、制造業等領域的優勢力量,共同打造若干具有先進技術和規模效應的工業互聯網平臺,重點培育一批平臺解決方案提供商和應用服務提供商,同步推進示范應用,同時圍繞平臺積極構建開源開放社區,形成供需良性循環的產業生態。
 
三是避免割裂,確保整體推進。美、德、日等國在工業互聯網發展上,除了強調關鍵技術、資源、標準,還非常注重大中小企業聯合發展、人才隊伍建設、應用生態培育等工作,并制定具體措施促進整體推進。我國應當借鑒國外經驗,在工業互聯網推進中強調整體能力提升。比如在相關試點示范中,要求大企業與小企業聯合申報、要求解決方案企業與應用企業聯合申報,又如在工業互聯網創新中心建設中注重技術轉化與新一代勞動者培訓并重,再如工業互聯網測試床建設要求兼顧技術創新和商業模式規劃等,從而不斷提升主體協同、業務協同、創新與產業化協同、發展與安全協同,避免出現明顯短板。
 
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