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趙敏:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與智能制造

在三月中旬剛剛結(jié)束的兩會上,不少來自業(yè)界的與會代表熱議工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。在二月初的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會上灿意,工信部部長苗圩表示,工信部將統(tǒng)籌推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的“323”行動拴孤,即打造網(wǎng)絡(luò)脾歧、平臺、安全三大體系演熟。顯然,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)是熱點中的重點司顿。最近一兩個月芒粹,關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的介紹與討論的文章,在媒體和坊間越來越多大溜,非常積極化漆、正面地促進(jìn)著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺向著推廣應(yīng)用的方向良性發(fā)展。

與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)钦奋、工業(yè)軟件等軟件產(chǎn)品不一樣座云,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一個以前從未出現(xiàn)的新生事物,有著豐富的組成付材、新穎的架構(gòu)和看得見离春、看不見的屬性。因此帜焰,對它的了解和認(rèn)識也應(yīng)該是多角度集圈、多層次和多觀點的。

更有意思的是味爷,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺不是憑空誕生的恩奢。盡管它很新穎,但是它是由既有的技術(shù)基礎(chǔ)嫩属、新穎的組合理念和創(chuàng)新的系統(tǒng)架構(gòu)所構(gòu)成的阎恒。經(jīng)過前一段時間的學(xué)習(xí)和分析陨柴,我總結(jié)了一下它的關(guān)鍵組成部分,認(rèn)為可以由六大塊已知要素來表示棺厚。這也算是我以一個與此前不同的視角來觀察和解讀工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺暮戏。請大家看以下這張示意圖。

圖的中心部分是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺痪酸,周邊圍繞的是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)垃散、CPS(賽博物理系統(tǒng))、工控通信協(xié)議/工業(yè)大數(shù)據(jù)消費互聯(lián)網(wǎng)/商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)授嘀、工業(yè)云/中小企業(yè)信息化物咳、工業(yè)技術(shù)或知識軟件化/工業(yè)APP這六大基本要素。

將逐個簡要講解每一塊基本要素的內(nèi)容蹄皱,重點講解CPS览闰、工業(yè)技術(shù)或工業(yè)知識軟件化/工業(yè)APP的內(nèi)容。首先從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)說起巷折。

首先說物聯(lián)網(wǎng)压鉴,是因為物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)的概念是由凱文?艾什頓(Kevin Ashton)在1999年互聯(lián)網(wǎng)的高峰期最早提出的锻拘。

Ashton與Sanjay Sarma和David Brock在麻省理工學(xué)院自動識別中心做了一件當(dāng)時還不知道是多么有意義的事情油吭,即用RFID標(biāo)簽將某個物件聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)上。隨后署拟,他在給寶潔高管做演講時婉宰,把通過RFID標(biāo)簽將物件聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)稱之為“Internet of Things(IoT)”,于是推穷,“物聯(lián)網(wǎng)(IoT)”的概念由此而誕生心包。

而物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,就是“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”了酵抚。2014年辛辱,世界經(jīng)濟(jì)論壇(WEF)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)和埃森哲合作,做了一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究項目遣睦,給出了他們對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理解與定義唱忠。

該研究項目命名為:“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):釋放互聯(lián)產(chǎn)品和服務(wù)的潛力”;英文原文是:Industrial Internet of Things: Unleashing the Potential of Connected Products and Services链坝,大家可以很容易在WEF的官網(wǎng)上檢索到這個報告亲敷。

在該報告中,對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)術(shù)語做出了如下定義:

英文:“Industrial Internet: A short-hand for the industrial applications of IoT, also known as the Industrial Internet of Things, or IIoT”饿婴;

中文:“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):IoT工業(yè)應(yīng)用的簡稱卒割,也稱為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或IIoT”。

大家從上面的術(shù)語定義可以看到腌馒,在WEF的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義中堂憔,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)寡花,二者沒有什么不同,只是一個簡稱奥猎,一個是全稱昼钻。當(dāng)然,這只是一家之見封寞。不同的專家對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理解和定義并不完全相同然评。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)架構(gòu)組聯(lián)合主席林詩萬先生認(rèn)為,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)比工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所覆蓋的聯(lián)接范圍要更寬泛一些狈究。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)側(cè)重聯(lián)接物碗淌,而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還會聯(lián)接物以外的要素,同時林先生也指出抖锥,在北美和歐洲亿眠,不少人不再區(qū)分工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),而是將其統(tǒng)稱為“工聯(lián)網(wǎng)”磅废。

我從去年就一直考慮一個問題纳像,為什么會產(chǎn)生工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺?促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展的驅(qū)動力在哪里拯勉?
看了WEF的報告竟趾,我找到了其中一個重要的驅(qū)動力——答案在于“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”∶蘸埃“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”對我們大多數(shù)人來說劣秦,是一個相對陌生的詞匯。

但是巨陌,在多行業(yè)相互跨界的今天,哪個行業(yè)突然進(jìn)入了另外一個行業(yè)羽矮,不是什么新鮮的事情巡抛。“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”不經(jīng)意間痪蚤,就成為了工業(yè)界的一個重要的驅(qū)動要素追艘。

按照埃森哲的定義,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展穴肄,通常要經(jīng)歷四個階段娇符。四個階段各自有不同的主題和發(fā)展重點。如圖所示人度。

該圖顯示遂撮,從近期來看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首先要達(dá)成的目標(biāo)是通過降本增效來提高運行效率拉氧,這是第一階段的目標(biāo)壳坪;第二階段則要由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來發(fā)展出新模式舶得、新產(chǎn)品、新服務(wù)爽蝴,由此而改善企業(yè)的投入產(chǎn)出比沐批。

從長期來看,在第三階段蝎亚,“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”的概念被提了出來九孩,在永遠(yuǎn)追求確定性結(jié)果的工業(yè)基因驅(qū)動下,在網(wǎng)絡(luò)泛在化發(fā)展與市場競爭的綜合作用下发框,客戶不再安于只是購買產(chǎn)品躺彬,而是希望能夠按照結(jié)果來付費,即要求生產(chǎn)企業(yè)不僅提供產(chǎn)品和服務(wù)缤底,而且提供能夠產(chǎn)生確切結(jié)果的顾患、可以量化的服務(wù),如確切的節(jié)能數(shù)量个唧、確切的谷物產(chǎn)量或較為準(zhǔn)確的機(jī)器正常運行時間等江解。

以一個通俗的例子來比喻“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”,就是客戶要的是“直徑20毫米的孔”徙歼,而不是去買一個20毫米的鉆頭废筒,也不是買回鉆頭來自己打孔。因此捆牍,當(dāng)客戶需求從“購買鉆頭”轉(zhuǎn)變成為需要“20毫米的孔”這樣一個確切結(jié)果之后棉挤,生產(chǎn)企業(yè)就必須要考慮以新模式、新技術(shù)跃躯、新生態(tài)來提供新型的“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”服務(wù)岳扒。

因此,企業(yè)必須要改變原有的商業(yè)模式了唯久!這就不難理解為什么現(xiàn)在不少生產(chǎn)企業(yè)開始免費提供產(chǎn)品掘叫,按照用戶開機(jī)使用的有效結(jié)果時間或使用效果來收費,用了產(chǎn)品才收費吕罩,不用不收費洒屡,徹底改變了原有的賣產(chǎn)品的商業(yè)模型。

結(jié)果經(jīng)濟(jì)的需求牽引要求各種設(shè)備必須時刻在網(wǎng)等跳,泛在聯(lián)接查奉,準(zhǔn)確感知,實時分析萌狂,精確計算档玻,隨時服務(wù)。于是,一批與這類服務(wù)有關(guān)的企業(yè)就找到了生存與發(fā)展空間窃肠,就能與設(shè)備生產(chǎn)廠商建立優(yōu)勢互補的關(guān)系包个,生態(tài)系統(tǒng)自然建成,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺必然出現(xiàn)冤留,人們需要構(gòu)建在云上的操作系統(tǒng)(從單機(jī)操作系統(tǒng)碧囊、工業(yè)局域網(wǎng)操作系統(tǒng)到基于云的操作系統(tǒng))來采集邊緣層的設(shè)備數(shù)據(jù),監(jiān)測客戶使用情況纤怒,預(yù)測設(shè)備壽命和客戶需求糯而,實現(xiàn)彈性供給、資源優(yōu)化泊窘、高效配置熄驼。

而到了第四階段,會出現(xiàn)大規(guī)模的“勞動力轉(zhuǎn)型”烘豹,即人體瓜贾、人腦離開系統(tǒng)回路,基于“人智”的數(shù)字化勞動力(智能機(jī)器)大規(guī)模登場苞誊,真正實現(xiàn)機(jī)器換人誊殊,以泛在聯(lián)接、自主自治的智能機(jī)器來拉動經(jīng)濟(jì)的徹底轉(zhuǎn)型盘贤。這就是智能制造發(fā)展到第三代范式的美好前景(參閱中國工程院院刊中“走向新一代智能制造”文章)鱼练。

生產(chǎn)企業(yè)需要注意的是,為客戶(買方)提供量化結(jié)果蚣枝,意味著廠家(賣方)需要承擔(dān)更大的風(fēng)險响攘,而管理這些風(fēng)險,需要自動量化的能力歼呼,而自動量化的能力千有,只有高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化犁捕、并具備一定智能化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以提供這種能力护丢。

以上介紹不難看出,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺產(chǎn)生與應(yīng)用的時代背景和客戶需求纲盟。全球的工業(yè)體系在轉(zhuǎn)變,客戶的需求在轉(zhuǎn)變烫扼,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺面世曙求,既是“互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)深度融合”的結(jié)果,也是由“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”的拉動與牽引的結(jié)果映企。

安筱鵬博士前不久在信通院與智研院聯(lián)合舉辦的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺高端研討沙龍”中悟狱,專門講了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺所帶來的“兩個不變”和“六個變化”。講得通俗易懂,非常精彩挤渐。

我們再來看組成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的第二大要素CPS(賽博物理系統(tǒng))苹享。

德國的工業(yè)4.0,在技術(shù)上是通過建立CPS來構(gòu)織一張基于物聯(lián)網(wǎng)的超級大網(wǎng)浴麻,由此而建立“智巧工廠(Smart Factory)”——請注意“智巧工廠”是我在2017年提出的對“Smart Factory”的一種翻譯方式得问,并且在今年一月份發(fā)表的中國工程院的“中國智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究報告”解讀文章中也專門講了這個術(shù)語。

美國NIST提出了由產(chǎn)品软免、生產(chǎn)宫纬、業(yè)務(wù)三個維度構(gòu)成的三維模型,每一個維度都在裝置膏萧、機(jī)器漓骚、工廠和企業(yè)信息化系統(tǒng)的垂直集成中發(fā)揮著作用,被稱之為“制造金字塔”尤稍。

日本人則在學(xué)習(xí)領(lǐng)會工業(yè)4.0的基礎(chǔ)上衬咐,提出了“社會5.0”視野下的“互聯(lián)工業(yè)”,面向各種各樣的產(chǎn)業(yè)弓匪,通過企業(yè)晨偿、人、數(shù)據(jù)跟努、機(jī)械相互連接价忙,而創(chuàng)造出新價值,新產(chǎn)品和新服務(wù)垛撬。 SMU(智能制造單元)是工業(yè)價值鏈中的基本組件皮围。日本人其實追求的是一種“工4+工互”的、符合自己國情的工業(yè)發(fā)展模式达快。

不管是中國的智能制造捏裂、德國的工業(yè)4.0、美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)甸胃、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或智能制造生態(tài)系統(tǒng)吩屹、日本的“互聯(lián)工業(yè)”或工業(yè)價值鏈,智研院認(rèn)為拧抖,其最大公約數(shù)是“CPS”煤搜。如圖所示。

走向智能研究院認(rèn)為唧席,CPS是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)擦盾,關(guān)鍵中的關(guān)鍵。必須充分重視CPS與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關(guān)系的研究淌哟。我稍感遺憾的是迹卢,在今年二月初的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會上辽故,我聽了那么多的報告,沒有幾個講演者提到CPS腐碱,只有IIC的林詩萬先生在講演中明確提到了CPS與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關(guān)系誊垢,認(rèn)為CPS是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基本使能技術(shù),在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下沉到制造業(yè)以及工業(yè)軟件的架構(gòu)演進(jìn)中起著基礎(chǔ)性症见、關(guān)鍵性的支撐作用喂走。

在德國ZVEI提出的“平臺工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)中,給出了“工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型(RAMI 4.0)”筒饰,其中的資產(chǎn)層须彼,是指企業(yè)的所有“物件(Thing)”,而通信層捶益、信息層司箫、功能層,則共同構(gòu)成了“管理殼”锌拾,形成一種提供服務(wù)架構(gòu)的管理軟件绕众。兩者之間的集成層,成為了物理系統(tǒng)與賽博系統(tǒng)的融合層肴摊。由此姆已,當(dāng)常規(guī)的“物”,按照RAMI 4.0的規(guī)定與步驟加上管理殼之后碉晾,就形成了多種種級別CPS急响。一個智能工廠與外界智能工廠的互聯(lián),將形成“互聯(lián)世界”陋窗。由此嘱悄,從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的視角,有效地管理实愚、配置與優(yōu)化企業(yè)的各種資產(chǎn)兼呵。

我們再來看工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參考架構(gòu)。如圖所示腊敲。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)中击喂, IIC給出了對跨行業(yè)IIoT的獨到理解,強調(diào)跨行業(yè)的通用性和互操作性(如圖中所示的“跨域功能”)碰辅,即通過安全懂昂、可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來實現(xiàn)諸如制造業(yè)、醫(yī)療保健没宾、交通運輸忍法、能源、公共領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)榕吼、互通和互操作。

德國平臺工業(yè)4.0自主開發(fā)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)模型(RAMI 4.0),美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟獨立開發(fā)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)羹蚣,看似各不相同原探,實際上二者是有對應(yīng)關(guān)系的。IIC聯(lián)合平臺工業(yè)4.0的專家忘当,在去年2月專門寫了一個白皮書——《架構(gòu)對齊和互操作性白皮書》芯妇,將兩個參考體系架構(gòu)進(jìn)行映射和對齊,揭示了兩個參考體系架構(gòu)的相互補充圈蛹、相互支撐的要素肃刁,以此共同應(yīng)對和解決來自不同角度和跨不同工業(yè)領(lǐng)域的IIoT挑戰(zhàn)。

《架構(gòu)對齊和互操作性白皮書》指出:IIRA和RAMI4.0的創(chuàng)建都是為了實現(xiàn)物理和數(shù)字世界的融合奇茫,特別是信息技術(shù)(IT)和業(yè)務(wù)技術(shù)(OT)的融合孙泵。而區(qū)別在于,工業(yè)4.0是關(guān)注巧妙地制造事物上绅,而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是讓事情巧妙地工作崇审。二者之間可以相互配合,相得益彰岛宵,即IIRA所強調(diào)的工業(yè)分析將有利于構(gòu)建智能工業(yè)4.0系統(tǒng)任汪,工業(yè)4.0組件將有助于在制造環(huán)境和其他領(lǐng)域為工業(yè)4.0和IIoT系統(tǒng)提供廣泛的互操作性。

根據(jù)我對RAMI 4.0和IIRA的跟蹤研究與對比滚吱,我認(rèn)為二者的“落腳點”都聚焦在“物理和數(shù)字世界的融合”枷窿,都需要賽博物理系統(tǒng)CPS作為技術(shù)使能系統(tǒng)。如圖所示荣月。

CPS在RAMI 4.0中講得很清楚管呵,但是在IIRA中關(guān)于CPS的介紹不是很多。根據(jù)IIC給出的參考架構(gòu)圖喉童,實際上其藉由“感知-控制-執(zhí)行-物理效應(yīng)”智能閉環(huán)所形成的CPS過程已經(jīng)展示出來(藍(lán)色圖的下方)撇寞。如果一定要做一個對比的話,那么堂氯,可以參照管理殼的表現(xiàn)方式抽取出IIRA中的CPS結(jié)構(gòu)蔑担,立即可以看出它與RAMI 4.0中的CPS組件結(jié)構(gòu)非常類似。二者大道相通咽白,機(jī)理相同啤握。

根據(jù)RAMI 4.0的介紹,當(dāng)眾多的CPS組件聯(lián)接到一起的時候晶框,就形成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(也即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))排抬,當(dāng)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的CPS中的通信層、信息層授段、功能層逐漸云化之后(即各類要素上云蹲蒲,后面繼續(xù)介紹)番甩,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺從技術(shù)層面就逐漸現(xiàn)身了。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)牲羊、CPS的關(guān)系如下圖所示磅芬。

該圖是我在2017年12月24日“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺研討沙龍”上首次提出的,是對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與智能制造及CPS之間關(guān)系的首次獨創(chuàng)

角的圖示化解讀蛮血。

電標(biāo)院孫文龍副院長也描述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與CPS的關(guān)系:CPS通過感知和自動控制着癞、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等“一硬”和“一網(wǎng)”技術(shù),可將制造末端的數(shù)據(jù)接入芽刨,在虛擬的信息空間構(gòu)造一個新的制造體系役霍,有效支撐了平臺數(shù)據(jù)的匯聚和流動;通過工業(yè)軟件等“一軟”技術(shù)瘩浆,可構(gòu)建數(shù)據(jù)流動的規(guī)則體系磷尊,實現(xiàn)資源的有效配置;通過大數(shù)據(jù)和數(shù)字孿生等“一平臺”技術(shù)熏迷,可將物理世界的隱性數(shù)據(jù)顯性化赵腰、知識化,并能反向控制物理世界谐歪,為工業(yè)App的創(chuàng)新應(yīng)用提供實現(xiàn)手段敦间。

下面介紹工控協(xié)議和數(shù)據(jù)采集彭铐。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最大特點就是聯(lián)接各種工業(yè)設(shè)備欠慢,保持良好人機(jī)交互,解決“數(shù)據(jù)從哪里來” 买决、“數(shù)據(jù)到哪里去”的問題契沫。

理論和技術(shù)上常見設(shè)備都能聯(lián)接带猴,但是實踐中阻力非常大。企業(yè)自己缺乏動力懈万,不愿意去聯(lián)接拴清。我在調(diào)研中匯總了幾條常見的企業(yè)不愿意聯(lián)接的原因:

1、因網(wǎng)絡(luò)協(xié)議太多而不愿意聯(lián)会通,技術(shù)開發(fā)有困難口予;

2、因機(jī)床數(shù)量太少而不愿意聯(lián)涕侈,單獨開發(fā)效益上不合算沪停;

3、因安全和保密要求而不愿意聯(lián)裳涛,擔(dān)心黑客攻擊盒止、震網(wǎng)病毒等問題;

4念焙、忌諱讓別人或競爭對手看到自己的數(shù)據(jù)而不愿意聯(lián)扑跌。

以上這些原因扇殃,是在推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺過程中需要特別注意的事項。

設(shè)備聯(lián)接了嘀醋,數(shù)據(jù)采集了张域,數(shù)據(jù)量特別大了,就需要有足夠的數(shù)據(jù)容身之地讲侵。而數(shù)據(jù)湖就是為此而生的解決方案。

數(shù)據(jù)湖聯(lián)通了人呜款、機(jī)耸壮、物,大量的數(shù)據(jù)都可以在湖中聚集起來剩症。如果比較通俗地說的話笑驶,數(shù)據(jù)湖的技術(shù)特點是:

隨意流入,可以存儲任何來源于不同地方的各種類型的數(shù)據(jù)胞饭;

隨取隨用嫌变,任何許可的用戶可以進(jìn)入湖中提取所需要的數(shù)據(jù);

過程動態(tài)躬它,隨時發(fā)生腾啥。

數(shù)據(jù)湖的定義和益處如下圖所示。由圖中可以看出冯吓,“數(shù)據(jù)從哪里來”倘待、“數(shù)據(jù)到哪里去”都一目了然。

數(shù)據(jù)采集组贺,通常發(fā)生在廣泛聯(lián)接物理設(shè)備的邊緣層凸舵。

工業(yè)設(shè)備的特點是網(wǎng)絡(luò)相對封閉,數(shù)據(jù)輸入和輸入必須遵從形形色色的工控通信協(xié)議失尖。常見工業(yè)控制通信協(xié)議有CANBUS啊奄、MODBUS、LAN掀潮、ProfiBus等菇夸。當(dāng)然,工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集還需要解決壓縮胧辽、計算嗤矾、清洗等數(shù)據(jù)處理問題。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值鏈上悄锈,智研院認(rèn)為拒牡,誰能掌握并貫通工業(yè)大數(shù)據(jù)的“采、管菌渐、用”三大環(huán)節(jié)随去,誰就能更準(zhǔn)亮钩、更快地?fù)尩檬袌鱿葯C(jī),創(chuàng)造高附加價扔泵。

在“采”的方面巢驶,如果能將多種工控協(xié)議“吃透”,自主研發(fā)出自己的數(shù)采設(shè)備闭厕,就可以做到“一盒采百機(jī)”——華龍迅達(dá)研制的“機(jī)器寶”在數(shù)據(jù)采集與邊緣計算方面做得不錯个滓。

在“管”的方面,海量匯聚的大數(shù)據(jù)多吁,為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供了源源不斷的數(shù)據(jù)尼可,PaaS層如何管理好這些數(shù)據(jù)考驗著一個平臺水平。數(shù)據(jù)的權(quán)利歸屬将鸵,也是一個敏感的話題勉盅,如何將區(qū)塊鏈技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合起來,讓數(shù)據(jù)的使用有據(jù)可查顶掉,是一個非常有意義的事情草娜。樹根互聯(lián)通過區(qū)塊鏈+根云平臺+邊緣計算,實現(xiàn)了邊緣側(cè)到云端可信數(shù)據(jù)采集痒筒、傳輸和分析宰闰,以及基于邊緣測所捕捉的可信事件驅(qū)動來驅(qū)動區(qū)塊鏈智能合約,由此而對數(shù)據(jù)有了更可靠的把握凸克。這樣將提高數(shù)據(jù)在整個管理過程中的可信度议蟆。

在“用”的方面,華龍迅達(dá)的龍總給出了自己的見解:“在云平臺開發(fā)API接口萎战,通過授權(quán)咐容,對需要數(shù)據(jù)的制造企業(yè)、軟件公司蚂维、行業(yè)大數(shù)據(jù)分析企業(yè)戳粒、服務(wù)商、供應(yīng)商侦广、營銷商開放應(yīng)用恼芙,使制造數(shù)據(jù)與供應(yīng)鏈、銷售鏈和服務(wù)鏈融合成猴」甓常” 即大家都用起來的數(shù)據(jù),才

真的好用陶份,才是真的用好了陋抵!

由此,我要更加突出強調(diào)一個新認(rèn)識:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅“姓工”,而且還要“姓公”撼柳,即具有某些公益铺描、公用、公平的屬性促壕。

談工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺最常用的一個術(shù)語是“互聯(lián)網(wǎng)”蟆导。人人都說“互聯(lián)網(wǎng)”,背后含義不一樣眷滤⊥苫停“此互聯(lián)網(wǎng)”與“彼互聯(lián)網(wǎng)”之間的異同必須梳理清楚。

從具有互聯(lián)的屬性上來說诬留,世界上的“互聯(lián)網(wǎng)”其實有很多種幌绍。物質(zhì)、能量故响、信息、知識颁独、人際關(guān)系彩届、意識等,都可能組成某種“互聯(lián)網(wǎng)”誓酒,大家在談?wù)摶ヂ?lián)網(wǎng)時樟蠕,最好明確自己在說哪張網(wǎng)。

工信部原副部長楊學(xué)山教授對此有精辟見解靠柑,他在信通院與智研院聯(lián)合舉辦的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺高端研討沙龍上指出:

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“姓工”寨辩,是機(jī)器設(shè)備之間的聯(lián)接,難點在工控協(xié)議歼冰;

消費互聯(lián)網(wǎng)“姓網(wǎng)”靡狞,是電腦及使用者的聯(lián)接,成熟且分布廣泛众桨。

二者常有交集显瞒,但是又互有明顯區(qū)別。

我認(rèn)為宪凹,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與消費互聯(lián)網(wǎng)的不同之處在于:

1朦盲、基礎(chǔ)不同:

消費互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的是“數(shù)字化原住民(電腦、手機(jī)举么、平板结款、服務(wù)器等)”;

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的是 “數(shù)字化移民” 考瘪,即可以遷移到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而成為網(wǎng)絡(luò)終端的人昼薯、機(jī)、物继棉。

2挽饺、響應(yīng)不同:

消費互聯(lián)網(wǎng)無需毫秒級的實時響應(yīng)够菊,適度延遲不影響使用結(jié)果;

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要毫秒或百納秒級的實時響應(yīng)恨溜,需要時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN符衔。

3、聯(lián)接量級不同:

消費互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接幾十億消費人群和電腦設(shè)備糟袁;

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接幾百億設(shè)備——PTC預(yù)測2020年IoT設(shè)備接入量為500億判族;Gartner預(yù)計2020年IoT設(shè)備聯(lián)網(wǎng)量為260億;DHL和思科預(yù)測2020年IoT設(shè)備聯(lián)接數(shù)為500億项戴;

4形帮、屬性不同:

絕大多數(shù)電腦、手機(jī)等周叮,只具備個人屬性辩撑,而絕大多數(shù)的機(jī)器具備單位的屬性,是國有仿耽、公有合冀、集體的;

消費互聯(lián)網(wǎng)是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議项贺,開放網(wǎng)絡(luò)君躺;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是不兼容協(xié)議、封閉網(wǎng)絡(luò)开缎。

5痹埠、場景不同:

試圖以一種領(lǐng)域場景去直接套用另一種領(lǐng)域經(jīng)驗,是難以奏效的妙帆。

6仙尔、用戶心態(tài)不同:

在消費互聯(lián)網(wǎng)用戶群體,人們愿意嘗試新事物屠途,擁抱變化莺肌;

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)用戶群體,人們趨于保守带诊,駐足觀望辈喜,想變又擔(dān)心變化。

兩個領(lǐng)域兩回事于箩,認(rèn)識上不可混同砖伴,但是可以相互跨界,可以相互借鑒經(jīng)驗判嘀。

消費互聯(lián)網(wǎng)/消費互聯(lián)網(wǎng)以及相關(guān)的ICT技術(shù)愧汽,正在快速融入制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)領(lǐng)域。其作用是:聯(lián)接兩頭,輔助中間横朋。

所謂 “聯(lián)接兩頭”:上游銜接消費互聯(lián)網(wǎng)對產(chǎn)品的需求仑乌,作為研發(fā)輸入,下游銜接產(chǎn)品銷售及服務(wù)信息琴锭,消除“產(chǎn)品孤兒”晰甚。

所謂“輔助中間”:異地的生產(chǎn)設(shè)備之間,或者異地物理設(shè)備與數(shù)字孿生設(shè)備之間决帖,往往用現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)(如寬帶厕九、4G、專線等)來傳輸數(shù)據(jù)地回。

云計算從計算領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域扁远,已經(jīng)成為工信部定義的“新四基”中的“一平臺”——“工業(yè)云和智能服務(wù)平臺”。

工業(yè)云為中小企業(yè)提供了一種全新的基于互聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境刻像。其特點是:

不限時空畅买,彈性服務(wù),按需獲取工具和資源细睡;

以租代買皮获,按用付款,大幅降低企業(yè)信息化應(yīng)用的門檻和成本抠衬;

眾籌眾創(chuàng),網(wǎng)絡(luò)分享届辽,支持海量設(shè)計結(jié)果锹肾;

支持多客戶端互操作,實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)映贞、外部相互聯(lián)接奥泛。

工業(yè)云天生具有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基因。從工業(yè)云到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一個不斷演變的進(jìn)化過程裁堤,安筱鵬博士指出這個過程可分為“成本驅(qū)動導(dǎo)向虫弓、集成應(yīng)用導(dǎo)向、能力交易導(dǎo)向灵吃、創(chuàng)新引領(lǐng)導(dǎo)向抛伏、生態(tài)構(gòu)建導(dǎo)向”五個發(fā)展階段。

前三個階段相對容實現(xiàn)(例如杭州新迪公司已經(jīng)讓CAD軟件工具上云灵界,金蝶公司已經(jīng)開始讓企業(yè)做到核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)上云鳍泥,樹根互聯(lián)和徐工信息可以讓設(shè)備和產(chǎn)品上云等,現(xiàn)有成果恕不一一列出)溉委,而從第四個階段開始鹃唯,就到了攻堅階段,“工業(yè)PaaS、工業(yè)微服務(wù)+定制化工業(yè)APP”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的難點坡慌,業(yè)內(nèi)少數(shù)公司諸如索為系統(tǒng)等已有所建樹黔酥,正在努力擴(kuò)大和挖掘工業(yè)APP的數(shù)量。關(guān)于微服務(wù)架構(gòu)和工業(yè)APP洪橘,我會在下面專門講到跪者。

下面介紹工業(yè)技術(shù)(知識)軟件化以及軟件定義。這是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中最重要的內(nèi)容梨树,沒有之一坑夯。

軟件是運行在芯片中的數(shù)字化指令和數(shù)據(jù)的集合。以人類語言的代碼格式抡四,模擬表達(dá)一系列源自人腦的邏輯規(guī)則和知識柜蜈,最終以“0/1”的機(jī)器代碼格式,驅(qū)動芯片(硬件)底層功能指巡,驅(qū)動工業(yè)設(shè)備淑履。

工業(yè)軟件封裝了工業(yè)知識、經(jīng)驗和模型溜屡,建立了數(shù)據(jù)自動流動的規(guī)則體系蹂曾。工業(yè)軟件大體有兩類: 嵌入式軟件和非嵌入式軟件。因此盗闯,相對應(yīng)的數(shù)字化工作有兩大類蕴嘹。

產(chǎn)品本身數(shù)字化:嵌入式軟件是嵌入在控制器、通信球灰、傳感裝置之中的采集闹只、控制、通信等軟件迂溉;

研發(fā)手段數(shù)字化:非嵌入式軟件是裝在通用計算機(jī)或者工業(yè)控制計算機(jī)之中的設(shè)計羡逃、 編程、工藝狡舞、監(jiān)控硬白、管理等軟件『Я恚——當(dāng)然畴栖,研發(fā)手段類的軟件還可以細(xì)分,例如分為工具類和集成框架類兩大類軟件八千。

我將工業(yè)軟件細(xì)分為8類:1驶臊、研發(fā)工具類;2叼丑、生產(chǎn)控制類关翎;3扛门、運營管理類;4纵寝、嵌入產(chǎn)品類论寨;5、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)類爽茴;6葬凳、環(huán)境安全類;7室奏、人工智能類火焰;8、標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)類胧沫。

工業(yè)技術(shù)軟件化塘憨,是當(dāng)前“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”、“工業(yè)技術(shù)軟件化聯(lián)盟”按照工信部信軟司的部署正在抓的一項重要工作智础。工業(yè)技術(shù)軟件化是工業(yè)技術(shù)士到、工藝經(jīng)驗、制造知識和方法的顯性化助安、數(shù)字化和系統(tǒng)化的過程辰诱。

工業(yè)技術(shù)軟件化的成熟度,直接代表了一個國家工業(yè)化能力和水平莽裤。這是一種典型的人類使用知識和機(jī)器使用知識的技術(shù)泛在化過程拱缆。

中國科協(xié)黨組書記懷進(jìn)鵬院士曾指出:“工業(yè)技術(shù)的軟件化,是中國制造業(yè)走向強國的必由之路店烛,而實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)云影凿,是我們搭建平臺,實現(xiàn)全球共融和推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)茎贩。”

我必須強調(diào):工業(yè)軟件首先是一個工業(yè)產(chǎn)品逃铝,而且是高端工業(yè)品锅锨!工業(yè)軟件是一門集工業(yè)知識與“Know-how” 大成于一身的專業(yè)學(xué)問。只學(xué)過計算機(jī)軟件的工程師恋沃,是設(shè)計不出先進(jìn)的工業(yè)軟件的必搞。

這是中國制造2025主要的難點,而工業(yè)界(特別是高層領(lǐng)導(dǎo))對這一點的認(rèn)識囊咏,還極不充分恕洲。如果說還有什么高端工業(yè)品中國不能制造的話,工業(yè)軟件就首當(dāng)其沖梅割。中國可以設(shè)計生產(chǎn)512種細(xì)分門類的工業(yè)品霜第,但是卻生產(chǎn)不了多少門類的工業(yè)軟件葛家。這個形勢非常嚴(yán)峻。但是現(xiàn)在看不到高層有什么國家戰(zhàn)略規(guī)劃來振興中國的工業(yè)軟件泌类。我和南山書院林雪萍院長癞谒,專門就此事寫過文章呼吁,希望有關(guān)部門特別是高層能夠加深認(rèn)識刃榨,拿出辦法弹砚,切實支持

請大家記住我的話——工業(yè)軟件是工業(yè)裝備中的軟裝備,是裝備的神經(jīng)脈絡(luò)和靈魂寺斟,沒有軟裝備的支撐虫棚,就不可能有“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溪胖、智能化”黔琢。假如抽掉軟件,改革開放40年以來信息化的一切成果都將不復(fù)存在峰毙!

經(jīng)過前面對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的六大組成要素諸方面的介紹坯公,我相信大家對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可能會有了一個不同的觀察角度。在信通院發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》中失臂,安筱鵬博士在前言中清晰簡明地指出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的本質(zhì)和定位——“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺酷匹,本質(zhì)上是一個面向云應(yīng)用的軟件平臺”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是新工業(yè)體系的‘操作系統(tǒng)’”。

作為一個本質(zhì)上屬于軟件(云或“操作系統(tǒng)”)的新生事物权洼,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺必定要求與之相適應(yīng)的硼琢、全新的工業(yè)軟件架構(gòu)。

現(xiàn)有德献蛔、美的工業(yè)發(fā)展(智能制造)架構(gòu)模型瞄邪,從工業(yè)4.0到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),都屬于“功能導(dǎo)向”允瞧。因為不管用什么維度來展現(xiàn)简软、用什么尺度來衡量,看似模式不同述暂、花樣翻新的智能制造的架構(gòu)模型痹升,其實都是在提供“以功能為核心的服務(wù)”。

但是畦韭,大家平時頻繁使用的常規(guī)工業(yè)軟件疼蛾,功能都分散、深嵌在各種不同的模塊中艺配。如果需要不同的功能察郁,則需要單獨購買不同的工業(yè)軟件。甚至同類工業(yè)軟件之間的功能也無法相互替代转唉。這是傳統(tǒng)制造業(yè)信息化軟件的先天弊病皮钠。

由于沒有任何一個工業(yè)軟件廠商能夠提供覆蓋所有專業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)軟件稳捆,因此這就不難理解制造業(yè)信息化搞了30多年,兩化融合推動了十多年鳞芙,企業(yè)里開發(fā)運行的信息化系統(tǒng)眷柔,往往是呈千島湖狀態(tài),孤島遍布防弧,煙囪林立允纬,產(chǎn)品孤兒比比皆是。一家或幾家廠商獨大历恨,既不合乎市場情理與規(guī)律氯也,也沒有“通吃”的希望。

只有天生既“姓工”又“姓公”的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺有可能解決這個問題啃栋,基于微服務(wù)的面向角色和場景的工業(yè)APP是發(fā)展方向饮估。于是,我們就有了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》中所描述的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)殴据。如圖所示墙目。

第一層是邊緣層(下面深藍(lán)色部分),主要是剛才講的數(shù)據(jù)采集和工控協(xié)議又信。第二層(中間深藍(lán)色部分)是平臺層胰绢,處理大數(shù)據(jù),創(chuàng)建工業(yè)微服務(wù)抛冗;第三層是應(yīng)用層(上面深藍(lán)色部分)切省,調(diào)用下層微服務(wù),形成各種場景的工業(yè)APP帕胆,滿足企業(yè)所需要的各種“以功能為核心的服務(wù)”朝捆。

這張圖是我根據(jù)軟件開發(fā)架構(gòu)中的微服務(wù)架構(gòu)定義、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》和安筱鵬博士講解的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的四個基本問題”講稿中的內(nèi)容懒豹,所理解的在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展的第4階段(攻堅階段)所應(yīng)該做的一些工作芙盘。如圖所示。

在圖中右下角的“迷宮”中脸秽,不同形狀的符號儒老,代表了散落在企業(yè)內(nèi)部不同部門、不同流程豹储、不同位置、不同形式的“工業(yè)知識”淘这,這些知識分散剥扣、隱蔽、難找铝穷、難用钠怯,隨時流失佳魔。過去的”知識管理“與自用軟件開發(fā),往往只是把這些知識收集到一個相對集中的地方(如企業(yè)知識中心)福信,或者將其嵌入某些軟件中惧仪,或?qū)氲侥撤N數(shù)據(jù)庫中。

那么蹲楷,這就是《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》中講到的“三是知識積累蠕艳,能夠提供基于工業(yè)知識機(jī)理的數(shù)據(jù)分析能力,并實現(xiàn)知識的固化茬蒿、積累和復(fù)用磺则。”道理很簡單附扭,沒有工業(yè)知識牧俩,就沒有工業(yè)軟件,也就沒有工業(yè)微服務(wù)叔寓,當(dāng)然也就沒有工業(yè)APP妨迈。

因此,我認(rèn)為開發(fā)APP的工作可以兩條路徑齊頭并進(jìn):一個是讓現(xiàn)有的工業(yè)軟件逐漸解構(gòu)穷窃,變身成為工業(yè)微服務(wù)呈枉;一個是工業(yè)技術(shù)軟件化,直接將工業(yè)技術(shù)和知識轉(zhuǎn)變成為工業(yè)微服務(wù)檐什。讓所有來自企業(yè)實踐一線的工業(yè)技術(shù)碴卧、經(jīng)驗、知識和最佳實踐都沉淀下來乃正,經(jīng)過模型化住册、軟件化、再封裝瓮具,成為互不相關(guān)荧飞、高度適應(yīng)外部需求變化的微服務(wù),然后再根據(jù)具體的工業(yè)場景名党,為組建工業(yè)APP提供服務(wù)叹阔。

這就是該圖所強調(diào)的主題,也是創(chuàng)建工業(yè)APP的具體路徑:傳統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)-微服務(wù)池-調(diào)用-工業(yè)APP-面向具體場景传睹、不限時空的工業(yè)服務(wù)耳幢。這種新型的工業(yè)服務(wù),將為“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”提供強大而堅實的平臺基礎(chǔ)欧啤。

在企業(yè)的具體工業(yè)APP開發(fā)實踐中痪僵,已經(jīng)有了一些早期的嘗試和喜人的結(jié)果。下面倍挚,我舉例給出開發(fā)工業(yè)APP的一些具體的方式和做法暮诫。如圖所示诵城,這是一個開發(fā)工業(yè)APP的界面。

從該圖中最下方的流程中可以清晰看出参唆,在給出的GUI界面中慷组,可以封裝一個工業(yè)APP,而通用工具軟件躯殷,隱身在APP后面溢棱,不直接參交互。

一旦確定了APP的具體算法和功能跪篷,就可以把與此相關(guān)的公式刊搁、模型等封裝到其中。

例如桃姐,索為公司在他們自己開發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上钻局,給出了大約5700個工業(yè)APP。

由此而形成了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的工業(yè)技術(shù)體系口柳。大量的工業(yè)知識被標(biāo)準(zhǔn)化苹粟、模型化和封裝化,形成了基于工業(yè)知識的交互界面跃闹,即客戶在研發(fā)時嵌削,第一進(jìn)入的界面已經(jīng)不是以前的通用CAX軟件,而是基于知識的自用研發(fā)軟件望艺。研發(fā)人員的一切精力聚焦在問題場景導(dǎo)向上苛秕,而不是軟件使用導(dǎo)向上。如圖所示找默。

下面做一下本次宣講的小結(jié):

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和落地抓手艇劫;

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺由六類基本要素組成(當(dāng)然也可以有其它視角的不同分類結(jié)果);

基于CPS惩激、匯聚海量數(shù)據(jù)店煞、工業(yè)APP前置、通用軟件隱身风钻、微服務(wù)興起顷蟀、基于問題場景研發(fā),成為了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基本特征缎选;

傳統(tǒng)架構(gòu)的工業(yè)軟件將通過解構(gòu)而實現(xiàn)重構(gòu)展管;

工業(yè)APP逐漸增多,形成生態(tài)否胜;傳統(tǒng)架構(gòu)的工業(yè)軟件將不斷向APP遷移瓣老;

未來對工業(yè)軟件的使用、購置、管理等都將面臨重大改變狞衷。



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