《電子技術(shù)應(yīng)用》
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我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)面臨四大瓶頸

2018-05-06

  《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》提出,,“到2025年,形成3-5個具有國際競爭力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”,。培育具有國際競爭力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,,事關(guān)未來10-15年工業(yè)操作系統(tǒng)主導(dǎo)權(quán)之爭,,事關(guān)一個國家制造業(yè)競爭優(yōu)勢的確立、鞏固和強(qiáng)化,,打造本土工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺時間緊迫,、任務(wù)艱巨、使命偉大,。從供給側(cè)來看,,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在工業(yè)數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)建模分析,、行業(yè)機(jī)理模型沉淀,、工業(yè)APP培育等方面面臨四大“卡脖子”瓶頸,,亟需盡快取得突破。

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  瓶頸一:設(shè)備聯(lián)網(wǎng)難,,工業(yè)數(shù)據(jù)采集能力薄弱

  數(shù)據(jù)采集是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎(chǔ),,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺首先要解決的問題是連接工業(yè)中的人、機(jī)器設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng),,但是設(shè)備連接在工業(yè)現(xiàn)場并不是一件容易的事情,。當(dāng)前,我國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)里,,80%以上的機(jī)器設(shè)備都是沒有聯(lián)網(wǎng),、不會說話的“啞”設(shè)備,只有20%的設(shè)備聯(lián)了網(wǎng),、會說話,,但是這些設(shè)備遵循不同的通信協(xié)議,存在嚴(yán)重的“語言障礙”,,成為制約工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)的卡脖子瓶頸,。

  一方面80%的設(shè)備沒有聯(lián)網(wǎng),設(shè)備數(shù)字化水平低,。我國制造業(yè)總體水平處于2.0向3.0過渡階段,,老舊設(shè)備多、數(shù)字化水平低,,2017年我國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率為44.8%,、數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率為39.0%,需要通過加裝傳感器等方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng),,導(dǎo)致工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)采集難,、成本高、效率低,。

  另一方面20%的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)了,,但通信協(xié)議不統(tǒng)一。近30年來,,全球各類自動化廠商、研究機(jī)構(gòu),、標(biāo)準(zhǔn)化組織圍繞設(shè)備聯(lián)網(wǎng)推出了成百上種現(xiàn)場總線協(xié)議,、工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和無線協(xié)議,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)眾多且相對封閉,,工業(yè)設(shè)備互聯(lián)互通難,,嚴(yán)重制約了設(shè)備上云,亟需構(gòu)建能夠兼容,、轉(zhuǎn)換多種協(xié)議的技術(shù)產(chǎn)品體系,。

  瓶頸二:數(shù)據(jù)不好用,,工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析能力薄弱

  工業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)不是目的,目的是在賽博空間對工業(yè)設(shè)備建立數(shù)字鏡像,,利用工業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能“訓(xùn)練”出解決實(shí)際業(yè)務(wù)痛點(diǎn)的工業(yè)APP,。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的本質(zhì)就是對機(jī)器設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)設(shè)備和業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化的應(yīng)用服務(wù),。當(dāng)前,,受限于數(shù)據(jù)采集瓶頸和工業(yè)大數(shù)據(jù)自身的專業(yè)性、關(guān)聯(lián)性,、流程性,、時序性和解析性等特點(diǎn),工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析需要平臺企業(yè)兼具工業(yè)基因和大數(shù)據(jù)基因,,導(dǎo)致現(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析能力較為薄弱,。

  一是數(shù)據(jù)種類不全,制約了工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析和工業(yè)APP功能,。相對于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)注重數(shù)據(jù)的“量”和“相關(guān)性”,,工業(yè)大數(shù)據(jù)更注重數(shù)據(jù)的“全”和“關(guān)聯(lián)性”,以保證能夠從數(shù)據(jù)中提取出工業(yè)設(shè)備真實(shí)狀態(tài)的全面信息,。受限于設(shè)備數(shù)據(jù)采集能力不足,,數(shù)據(jù)源不全,這在一定程度上會制約工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析和工業(yè)APP的開發(fā),,當(dāng)前,,基于單一數(shù)據(jù)源開發(fā)的工業(yè)APP多,基于設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)開發(fā)的工業(yè)APP少,。

  二是數(shù)據(jù)質(zhì)量不高,,制約了工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析和工業(yè)APP性能。工業(yè)大數(shù)據(jù)往往會出現(xiàn)遺漏,、分散,、斷續(xù)等現(xiàn)象,低質(zhì)量的數(shù)據(jù)會直接導(dǎo)致建模分析結(jié)果無法利用或者更為嚴(yán)重的后果,,需要對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行預(yù)判和修改,,因此數(shù)據(jù)“清洗”工作甚至?xí)嫉焦I(yè)APP開發(fā)時間的70%左右?;跀?shù)據(jù)質(zhì)量問題,,當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷類工業(yè)APP較多,,預(yù)測預(yù)警類尤其是智能決策類工業(yè)APP較少,。

  瓶頸三:模型跟不上,行業(yè)機(jī)理模型沉淀能力薄弱

  行業(yè)機(jī)理模型是工業(yè)PaaS的核心,,是平臺技術(shù)能力的集中體現(xiàn),。行業(yè)機(jī)理模型就是通過軟件技術(shù)對工業(yè)研發(fā)設(shè)計,、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理等制造全過程運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行顯性化,、模型化,、代碼化,每個行業(yè)機(jī)理模型都是一個積木式的模塊,,可供工業(yè)APP開發(fā)者靈活調(diào)用,,促進(jìn)工業(yè)知識的沉淀、傳播,、復(fù)用與價值創(chuàng)造,。當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺面臨的突出問題是開發(fā)工具不足、行業(yè)機(jī)理模型缺失,,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完全滿足工業(yè)級應(yīng)用需要,。

  一是我國工業(yè)軟件落后,很難把線下能力快速遷移成線上模型,。中國制造業(yè)體量占世界制造業(yè)的份額20%強(qiáng),,但是中國工業(yè)軟件的市場份額僅占世界工業(yè)軟件市場份額的1.7%,同時中國90%以上的工業(yè)軟件靠進(jìn)口,,這充分說明我國工業(yè)技術(shù)軟件化水平和積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,,缺乏短時間內(nèi)把行業(yè)機(jī)理模型化、代碼化的線下實(shí)力,。

  二是我國工業(yè)門類龐雜,,建立體系完整的行業(yè)模型庫尚需時日。我國擁有39個工業(yè)大類,,191個中類,,525個小類,是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類的國家,,每個行業(yè)均有自身獨(dú)特的行業(yè)知識,,把每個行業(yè)的工業(yè)基礎(chǔ)原理、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,、核心基礎(chǔ)零部件(元器件),、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)封裝成數(shù)字化模型是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,,需要政府和全社會共同努力,。

  瓶頸四:應(yīng)用數(shù)量少,現(xiàn)象級工業(yè)APP培育能力薄弱

  工業(yè)APP是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關(guān)鍵,。但是受限于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展尚屬于初級發(fā)展階段,工業(yè)PaaS平臺賦能不夠,,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上所謂的工業(yè)APP基本上都是工業(yè)云平臺上的云化軟件“移民”而來,,依靠工業(yè)PaaS上的行業(yè)機(jī)理模型“生長”出來的 “原居民”工業(yè)APP較少,,現(xiàn)象級工業(yè)APP更是匱乏。

  一方面,,基于工業(yè)PaaS平臺開發(fā)的工業(yè)APP數(shù)量少,。據(jù)GE預(yù)測,2020年左右工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將出現(xiàn)類似于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)平臺的爆發(fā)式增長,,Predix平臺工業(yè)APP總量將超過50萬個,。根據(jù)航天云網(wǎng)、海爾,、樹根互聯(lián),、東方國信、徐工信息,、用友,、索為、清華紫光,、浪潮,、浙大中控、智能云科等國內(nèi)領(lǐng)先工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)公開的數(shù)據(jù),,我國工業(yè)APP數(shù)量不超過5000個,,遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以滿足企業(yè)上云求。這5000款工業(yè)APP中,,很多是傳統(tǒng)軟件云化而來的,,只能算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上的“移民”,真正從工業(yè)PaaS平臺“生長”出來的工業(yè)APP屈指可數(shù),。

  另一方面,,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺尚沒有培育出現(xiàn)象級工業(yè)APP。美國初創(chuàng)企業(yè)Uptake圍繞卡特彼勒工程機(jī)械開發(fā)了狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警的工業(yè)APP,,接入了超過300萬的工程機(jī)械,,公司目前的估值已經(jīng)達(dá)到23億美金。截至目前,,盡管我國很多企業(yè)都在朝著建設(shè)跨行業(yè),、跨領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的方向努力,但尚沒有一家企業(yè)開發(fā)出現(xiàn)象級工業(yè)APP,,來引爆工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用推廣,。

  對策建議

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺領(lǐng)域跨度大、體系復(fù)雜,,從技術(shù),、產(chǎn)業(yè)到應(yīng)用均處在發(fā)展初期,打造具有國際競爭力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,需要有戰(zhàn)略定力,,需要堅(jiān)持政府引導(dǎo)和市場主導(dǎo),,需要10-15年的長時間努力。

  (一)補(bǔ)短板,,夯實(shí)“一硬,、一軟、一網(wǎng),、一安全”四基

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺不是一項(xiàng)孤立的技術(shù),,而是一套綜合技術(shù)體系,是現(xiàn)代信息技術(shù)的集大成,,當(dāng)前要以“一硬,、一軟、一網(wǎng),、一安全”四基為重點(diǎn),,加大支持力度,推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,。一是提升自動控制與感知產(chǎn)業(yè)支撐能力,,加快推動智能傳感器、可編程邏輯控制器,、分布式控制系統(tǒng),、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)等研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。二是實(shí)施工業(yè)技術(shù)軟件化工程,,推動工業(yè)云操作系統(tǒng),、新型工業(yè)軟件、工業(yè)大數(shù)據(jù)建模分析,、微服務(wù)組件等核心技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,。三是夯實(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),推進(jìn)工廠內(nèi)網(wǎng)的IP化,、無線化,、扁平化、柔性化技術(shù)改造和建設(shè)部署,,加快NB-IoT等新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部署,,加快軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和部署試點(diǎn),。四是構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系,,強(qiáng)化設(shè)備、網(wǎng)絡(luò),、控制,、應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全保障能力,,實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)的全方位保護(hù)。

  (二)建生態(tài),,大力培育工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開源社區(qū)和開發(fā)者

  當(dāng)今時代,,軟件開源和硬件開放已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢,掌控開源生態(tài),,將已成為全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的焦點(diǎn)。一是建議培育開源社區(qū),,引導(dǎo)自動化企業(yè)開放各類標(biāo)準(zhǔn)兼容,、協(xié)議轉(zhuǎn)換的技術(shù),實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)在多源設(shè)備,、異構(gòu)系統(tǒng)之間的有序流動,,確保工業(yè)設(shè)備“聯(lián)得上”,引導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)開放開發(fā)工具,、知識組件,、算法組件,構(gòu)建開放共享,、資源富集,、創(chuàng)新活躍的工業(yè)APP開發(fā)生態(tài),確保模型行業(yè)機(jī)理模型“跟得上”,。二是加快工業(yè)APP開發(fā)者人才隊(duì)伍建設(shè),,支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)舉辦開發(fā)者創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽,打造基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的 “雙創(chuàng)”新生態(tài),,推動工業(yè)APP短時間內(nèi)“上數(shù)量”,。

  (三)重測試,堅(jiān)持建平臺用平臺測平臺協(xié)同發(fā)展

  堅(jiān)持“建平臺” ,、“用平臺”,、“測平臺”協(xié)同推進(jìn),邊建設(shè),、邊測試,、邊推廣,以測帶建,、以測促用,,打造平臺功能豐富與海量使用雙向迭代、互促共進(jìn)的良性循環(huán),。一是跨行業(yè)跨領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺培育方面,,建議參照國家制造業(yè)創(chuàng)新中心培育方式,出臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺遴選標(biāo)準(zhǔn),,堅(jiān)持“一事一議,、成熟一家、遴選一家”的原則,用三年時間培育10家跨行業(yè)跨領(lǐng)域平臺,。二是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用推廣方面,,建議加強(qiáng)部省聯(lián)動,遴選一批地方積極性高,、企業(yè)上云基礎(chǔ)好的省作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用示范省,,推動示范省“塊狀經(jīng)濟(jì)”產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)的企業(yè)整體上云。三是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是試驗(yàn)測試方面,,圍繞設(shè)備協(xié)議兼容性,、平臺功能完整性、數(shù)據(jù)安全性等內(nèi)容開展試驗(yàn)驗(yàn)證,,為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺大規(guī)模應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐,。


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