产业分析

标准是工业互联网竞争制高点

作者:闵杰来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2015-04-14 08:40我要评论

张鹏摄

中国有类似GE公司工业互联网的应用案例,如在大型鼓风机领域,陕西鼓风机、沈阳鼓风机等都在自己的产品上加装了传感器、在线监测装置,通过互联网在线实时监控设备的运行状况,提供远程服务。但中国工业互联网目前也只是单点、小范围的尝试,距离整个工业应用互联网还差很远。

中国电子技术标准化研究院信息化中心副主任代红认为,现在德国已经率先研制的工业4.0标准和美国国家标准技术院(NIST)提出的工业互联网标准框架,都是将标准化作为快速推动产业发展、提高竞争力的重要手段,标准化是工业互联网竞争的制高点。

工业互联网存在三大障碍

从目前来看,中国各行业领域有一些类似工业互联网的例子,不过都只是初具模样。

北京机械工业自动化研究所首席专家蒋明炜透露,中国有类似GE公司工业互联网的应用案例,如工程机械领域的三一重工、中联重科、徐州工程机械,大型鼓风机的提供商陕西鼓风机、沈阳鼓风机等都在自己的产品上加装了传感器和在线监测装置,通过互联网在线实时监控设备的运行状况,提供远程服务。不过,这些系统都是专用系统,在大数据的分析应用方面有待提高。

而据记者了解,在光伏领域,阳光电源通过逆变器接入电力系统的远程运维平台,加入了云计算和大数据应用,是工业互联网更进一步的尝试。近两年进军光伏逆变器行业的华为公司也是如此,凭借在通信、网络、软件、云计算、大数据多领域的自主技术实力,构建了光伏用电远程运维系统。不过,尽管有这些案例,中国的工业互联网目前也只是单点、小范围的尝试,离全工业领域应用工业互联网还差很远。中国信息通信研究院政策与经济研究所副所长辛勇飞认为,在中国,工业互联网发展存在三大障碍:

一是标准不统一。发展工业互联网的目的是实现工业生产全流程、产品全周期的扁平化和数据链打通,目前在工业不同层级、不同环节的信息系统间,软硬件接口、协议、数据结构纷繁复杂,多种标准并存应用,难以实现数据的互联互通。

二是创新要素分布不均。最突出的问题是缺少软件人才,发展工业互联网的关键在于和工业生产紧密结合的软件创新,需要具有工业专业背景的高端软件人才,但高端软件人才较多集中在互联网和IT企业,我国工业企业在这方面欠缺明显。

三是安全可控问题。理念上工业互联网希望实现从用户到智能机器的连接和信息互通,为智能化生产奠定基础;但公共互联网尽力而为的特性和长期存在的诸多网络风险与工业生产对安全性、稳定性、可靠性的严格要求不相符合,与工业控制风险相叠加,加大了问题的复杂性,成为制约工业互联网发展的关键症结。

在辛勇飞看来,目前工业互联网最为关键的一步,是要尽快形成多方协同的推进机制,以消除融合壁垒、发挥市场机制作用、集聚并优化配置创新资源。

标准化是产业竞争制高点

不少业内专家表示,标准不统一是工业互联网发展最大的障碍。代红认为,现在德国已经率先研制的工业4.0标准和美国国家标准技术院提出的工业互联网标准框架,都是将标准化作为快速推动产业发展、提高竞争力的重要手段。标准化是产业竞争的制高点。

蒋明炜也认为,由于中国装备的智能化水平不高,形成事实上标准的可能性不大,在这种环境下,应该标准先行,让企业按照标准开发装备的集成接口。由国家出面组织通信、软件、设备制造商、国内外标准化组织共同联合开发。

赛迪智库软件和信息服务业研究所研究员安琳介绍,工业互联网有三个必备的条件,一是数字化,二是标准化,三是流程化。数字化是指设备、工厂、企业三个层面通过信息化建设,实现生产过程监控的全程数字化。

标准化是指在企业内部以及产业链企业之间,建立统一的互联规范和互通标准,其中互联规范主要解决系统之间的兼容通信问题,比如福建中海创的IAP平台就是解决不同工业控制器之间的兼容组态问题;互通标准主要建立数据结构和规范,使得数据不仅能够通过互联实现传递和交换,还能够基于统一的结构化标准,能被有效地利用和分析,比如GE的Predix就是解决各类传感器的数据集成和分析问题。流程化指企业固化、细化、标准化自己的生产流程环节,为工业互联网的优化反馈提供对象。标准化无疑是工业互联网的关键一步。

安琳还指出,如果我们把流程化也看作是一种流程标准化的过程,那么工业互联网的发展就是数字化和标准化两大步。标准化主要解决互联、互通、有效反馈三个问题,其中互联主要是技术标准层面,互通更多是市场标准、话语权。

生产执行面标准最难形成

不过,一说起标准,究竟哪些是最缺的、哪些其实已经解决的、哪些是能够比较容易克服的?还得从工业互联网的各个产业链环节、技术关键点说起。

工业控制系统层面的互联互通在中国已有案例。福建中海创集团研究院院长郑松表示,过去的互联互通主要是在数据层面,而现在不仅是要实现数据层面的互联互通,还需要实现系统控制层面的互联互通。控制层的互通要求控制语言标准化,目前只有IAP控制平台能够做到这一点。而且,各个系统、人与人、机器与机器之间交流所需要的标准,是需要有可实现并且低成本的技术来做支撑。对于中海创来说,互通的标准没有问题,只是互通的市场话语权还有待提升。

更具体更复杂更深入一点来解释,需要从智能工厂的几个技术层级来说。安琳解释,智能工厂的技术解决方案包括4个层级。“层级一”是设备层面上的基本功能组件,比如流程工业的智能仪表、现场仪表、调试工具、各类控制阀门等;离散工业比如包括工业机器人、数控机床设备等。“层级二”是车间层面上的控制系统,比如包括安全仪表系统(SIS)、分散式控制系统(DCS)、组态监控系统(SCADA)、各类PLC控制系统等,它们的主要功能是把设备的监控信息集成,通过控制算法来实现自动实时控制的功能。“层级三”是工厂层面的生产执行系统(MES),它的主要功能是实现生产任务的调度和执行。“层级四”是企业层面的集成应用软件,比如包括OA、ERP、业务管理应用平台等。

安琳进一步解释,“层级一”之间一般不互联,而是直接接到“层级二”,然后在“层级二”的层面上实现互联。“层级二”的互联所使用的通信标准是工业以太网协议或者工业总线协议,已经标准化,从技术上讲不存在障碍,所以像GE以及中海创等企业,才能够通开发出相应的平台产品,实现不同类型、厂家的传感器、控制器的数据集成。“层级三”的互联是打通制造层面和企业层面两套信息化系统的关键桥梁,也是目前我国比较难实现的,因为MES系统通常是定制的,数据标准不统一,定制成本也很高。“层级四”的互联基于计算机语言,基本不存在技术难题。

按照这样的分析,目前我国工业互联网最难形成统一标准和规范的环节,就集中在了MES系统层面。

代红还补充说,标准化也面临工业领域和信息技术领域两个技术体制的协调问题,而且很多新兴信息技术,例如物联网、云计算、大数据等在工业领域应用并不成熟,也同样成为标准化的难题。


责任编辑:吴丽琳
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