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工業互聯網,您真的懂嗎?


工業互聯網,您真的懂嗎?

廣義和狹義

 

工業互聯網分為廣義的工業互聯網和狹義的工業互聯網。廣義的工業互聯網就是第四次工業革命的代名詞。和德國工業4.0以及中國制造2025類同,都是工業體系轉型的國家發展規劃。我們首先論述狹義的工業互聯網,狹義的工業互聯網僅僅指的是設備的聯網。

設備聯網指的就是產品研制過程中設計用的設備(包括硬件和軟件,其中軟件叫軟設備)、工藝設備、生產制造中用的裝備、以及保證生產制造過程的水暖電氣等等環境設備;當然,制造出來的零件、組件、部件、全機產品;都要做大量的物理實驗和測試計量工作;這些用于物理實驗和測試計量的各類設備也是工業設備。因此狹義的工業互聯網:包含了設計工藝、生產制造、環境控制、實驗室測試、計量等等用的各種設備。這些設備的連接就是狹義的工業互聯網連接。

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而現在我們國家推動的工業互聯網行動計劃,實際上指的是廣義的工業互聯網。廣義的工業互聯網就復雜了。不僅僅包括設備的聯網。核心是提升一個國家的工業能力和工業水平,當然也是我們國家制造業轉型升級的一個重大推手和抓手。我們來看一看到底什么是廣義的工業互聯網。

從1946年第一臺計算機的出現;到1956年提出人工智能的概念;再到1967年美國國防部預研局為連接幾臺不同的大型計算機建立的ARPA(阿帕網,國際互聯網前身),到90年代國際互聯網的推廣和應用。這些都是連接。

設備連接起來了,我們就可以快速的互通信息、快速的交流。連接的網絡點數越多,我們所能交流的信息量就越大,這個在國際互聯網的很多書中都有論述。當然,我們所能掌握和控制的設備、信息以及材料和他們之間的物流交通就越便利。

這個是國際互聯網。國際互聯網連接的是PC機、各種Ipad、以及移動的手機等等,工業互聯網的連接要素是工業制造中的生產要素。不是國際互聯網上的IP、不是地址、更不是帶寬。

 生產要素是什么?

它是世界上各類工業設備和裝備上用的總線和通信協議;關注的是工業設備;關注的是底層的工業總線和通訊協議。據我不完整的統計數據,工業總線現在有120多種;在此上衍生的通訊協議超過5000種。這些總線和協議構成了我們的基礎。我們現在在工業部門和制造業部門采用的各種控制器,各種設備,它的基礎連接靠的是總線和通訊協議。

 

這些總線和通訊協議對下連接了世界上各類復雜的傳感器,對上連接到了設備。他有硬件接口標準和通訊協議,也有軟件標準和通訊協議;這樣的硬件接口和軟件接口才能夠連接各類各種設備,形成統一的交流控制和反饋機制。

 

工業互聯網的特殊性

 

工業的三個工業特征決定了工業互聯網的特殊性:

 第一個特征是行業特征;

工業同行業內,每個企業都是產品的競爭關系。比如說美國GE公司的工業互聯網,它的predix自己和下游企業以及配套企業,以及產品交付后的用戶企業,都可以用這個網;但是英國的羅羅、美國的普惠以及相關企業;不會用這個工業互聯網。因為有工業產品的技術秘密,商業秘密等,它不可能把自己的企業的生命線交給同類的競爭企業。拿國內來說,同樣,三一重工、徐工、中聯重科等,海爾、美的、格力等等家電巨頭,他們不可能用同一張工業互聯網來解決問題。

 第二個特征就是產品的復雜度。

我們把國際互聯網形容成X軸的話,網上可以接入任何人員和任何電腦類設備,溝通的是信息流,接入的數量越大就越有價值,他是被平的。但是工業互聯網就不一樣了,它像Y軸,做的越深、垂直深入越深越好。

為什么呢?行業特征,就是說產品的復雜度,比如說拿海爾的產品來講,他們的家電最復雜的產品可能就幾十個傳感器,就可以深入檢測需要的零組件工作狀態。據我了解工程機械產品傳感器一般來說有100多個,這100多個傳感器的整體感知,深入檢測需要的零組件工作狀態,判斷診斷機器設備的健康情況,它連接的復雜度、傳輸的復雜、應用的復雜度、管理的復雜度、工業APP開發的復雜度。就和家電復雜度不一樣。

 

查閱相關的材料可知,目前單一產品傳感器最多的是空客A380飛機;380飛機,每個發動機有2000個傳感器,他有四臺同樣的發動機,每架飛機上總共有超過2萬個傳感器。因此應用于飛機的工業云平臺以及工業互聯網平臺,和汽車,工程機械以及家電的工業互聯網平臺復雜度完全不在一個層級。個人認為:工業互聯網平臺降維可用;升維非常困難。就是說為復雜產品研制的工業互聯網平臺可以降維用于簡單產品;為簡單產品研制的工業互聯網平臺沒有升維用于復雜產品的機會。

 第三個就是工業產品的安全性。

眾所周知:在伊朗核電站的問題上,在工業設備中植入了病毒,就使的核電站運行不靈,鈾濃縮機工作不了。因此工業互聯網的安全性是國際互聯網的安全性所不能比擬的。一個國家的工業安全是國家命脈,不能有任何疏忽。

? 圖一:工業互聯網平臺架構


 

工業互聯網邊緣層對接工業設備和設施,中間平臺層重點就是工業機理模型,應用層是工業SAAS。類比計算機的操作系統,可以參考下圖。

 

 ?圖二:操作系統和工業互聯網 

(工業操作系統)

 


 

工業互聯網有三大系統需要系統思考:

 

1.工業機理模型,是中國的薄弱環節;

2.工業APP的建設;

3.前端傳感器以及工業總線、通訊協議的自主化。

 

工信部苗部長多次講過:推動中國制造業百萬工業APP建設,也安排了多項研究項目,以此推進工業互聯網的建設。

 

?圖三:工業互聯網APP建設架構

 


(來源:工業互聯網平臺白皮書)

 

工業互聯網APP(以下簡稱工業APP)是基于工業互聯網,承載工業知識和經驗,滿足特定需求的工業應用軟件,是工業技術軟件化的重要成果。

工業APP是面向工業產品全生命周期相關業務(設計、生產、實驗、使用、保障、交易、服務等)的場景需求,把工業產品及相關技術過程中的知識、最佳實踐及技術訣竅封裝成應用軟件。其本質是企業知識和技術訣竅的模型化、模塊化、標準化和軟件化,能夠有效促進知識的顯性化、公有化、組織化、系統化,極大地便利了知識的應用和復用。

工業APP作為一種新型的工業應用程序有6個典型特征:

(1)完整地表達一個或多個特定功能,解決特定問題;

(2)特定工業技術的載體;

(3)小輕靈,可組合,可重用;

(4)結構化和形式化;

(5)輕代碼化;

(6)平臺化可移植。

 

工業互聯網是實現智能制造的抓手,推動工業互聯網是長期的工作,我們相信:在工信部的領導下,正確規劃,努力前行,避免或者減少“無用功”。我們一定能夠循環漸進,攀登工業互聯網的技術高峰。

 

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