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烽火通信全面推動工業互聯網的發展

2018-10-25  來源:中國信息產業網  作者:李鏗 烽火通信戰略市場部總工

近些年來起,以智能制造為主導的第四次工業革命正在悄然發生并逐步推進,目的是通過技術的整合特別是工業與信息技術的整合來提高企業、行業生產效率繼而提高行業的競爭力。特別是以互聯網為代表的信息通信技術的發展為傳統制造業的轉型提供了動力和條件,云計算、物聯網、大數據等信息技術與制造技術、工業知識的集成創新不斷加劇,新一代工業互聯網體系應運而生。這個過程既是對工業企業的挑戰,也是信息服務企業的挑戰。

一、為什么要搞工業互聯網?

消費互聯網對經濟的增長出現了瓶頸

隨著移動互聯網和手機用戶的增長的紅利接近頂峰,面向個人的消費互聯網的增長遇到了天花板,在互聯網進入存量時代后,用戶增長變得日益艱難。

傳統制造業已經不適應新經濟的發展

面對由于市場需求多變、勞動力等資源要素成本上升、節能減排約束趨緊所形成的多重壓力和困境,傳統制造業的優勢不斷削弱,生存空間日漸縮小。

信息和制造的結合是新經濟的動力引擎

在工業互聯網體系架構下,能有效集成海量工業設備與系統數據,實現業務與資源的智能管理,促進知識和經驗的積累和傳承,驅動應用和服務的開放創新。工業互聯網體系架構將是新型制造系統的數字化神經中樞,在制造企業轉型中發揮核心支撐作用,從而將生產工廠轉變為一個智能環境,構成實現第四次工業革命的基礎。

二、工業互聯網的關鍵點在哪里?

智能制造從技術上來說,有三個大的方面:

第一,將工廠內部的原有的分層的各種系統集成起來,實現工廠內的垂直集成,

第二,將工廠和工廠之間的協調做起來,這是橫向集成,

第三,從產品生命周期出發實現端到端的流程整合,這就是端到端的數字工程。

而這三個集成的核心就是數據的流動和融合。這涉及到工業領域信息技術的兩大類應用,IT類應用:跟管理相關,包括辦公協同、人力資源管理、ERP、CRM,以及財務管理等應用,主要圍繞人為主體的工作流。

OT類應用:跟設備和流程相關,包括MES、DCS、SCADA、TPM、TQM相關的應用。

智能制造的三大集成,最最重要的是如何將原有的屬于通信IT技術領域的信息和屬于工業OT領域的數據和信息在一個系統中得以統一,從而實現跨層跨域的融合處理。

數據是核心

在工業領域的數據大致包括幾個方面:

第一類是企業經營相關的業務數據,這類數據來自企業信息化范疇,包括企業資源計劃 ( ERP ) 、產品生命周期管理 ( PLM ) 、供應鏈管理 ( SCM ) 、客戶關系管理 ( CRM ) 和環境管理系統 ( EMS ) 等,此類數據是工業企業傳統的數據資產。

第二類是機器設備互聯數據,主要是指工業生產過程中,裝備、物料及產品加工過程的工況狀態、環境參數等運營情況數據,通過 MES 系統實時傳遞,目前在智能裝備大量應用的情況下,此類數據量增長最快。

第三類是企業外部數據,這包括了工業企業產品售出之后的使用、運營情況的數據,同

時還包括了大量客戶、供應商、互聯網等數據狀態。從制造金子塔的層級來看,在每一個層面都會產生數據。

以上這些數據必須通過合適的方式,實時,安全,完整地收集下來并通過對數據的融合實現業務流程的打通和重構。這也是工業互聯網的核心價值所在。

數據的收集

如何用最合適的手段,將生產過程中的數據收集起來是工作的第一步,目前工業傳感網絡具備很強的行業特征,呈現封閉狀態,數據接入網絡的不完善,對于工業數據的可靠性,完整性,實時性和安全性提出了挑戰。

數據的融合

如何將數據系統打通,實現跨層和跨域的流動,實現業務和商務模式的創新是工業互聯網的真正價值所在。目前受底層工業網絡協議,數據庫差異性,數據服務框架不統一,工業互聯網平臺能力等因素的影響,數據的真正融合還有很多工作要做。

網絡聯接是基礎

從ICT技術和設備角度看,工業領域呈現的和消費端巨大差異是系統的封閉性和標準差異性。基于各自需求,甚至同一行業內不同企業在軟硬件實現方式和外部接口上可能迥異。這意味著,不同公司生產的、軟硬件不兼容,功能不相同的設備需要經過邏輯抽象后實現互聯協作,這是一個浩繁的工程,可能促成標準的收斂和系統集成需求大增。這個網絡聯接不光是指底層網絡的連接還有應用層網絡的聯接。

鏈路層的橫向兼容

目前工業鏈路層網絡普遍采用現場總線或者工業以太網協議,這些設備都是基于不同供應商的內部標準和規范開發的,難以形成互聯和互通。迫切需要既滿足不同行業的通信要求,又能使鏈路層網絡實現獨立于底層設備協議的連接的解決辦法,這需要統一的鏈路層協議來兼容這些異構的網絡。

應用層和操作層縱向聯接

制造企業的各層級數據由于存在不同網絡和不同平臺間的異構問題,還需解決在不同的總線、應用平臺間的語義互操作問題。這就需要有建立有效的信息模型與生產流程,分析與優化的應用結合。形成統一的、標準的數據互聯接口。

盈利是決定成敗的關鍵

工業互聯網總體來說需要投入的資金和技術力量是很大的,而是否能有效提升運營效率達到增效降費的目的和很多因素有關。但制造企業的盈利能力是網絡改造前提,這可能會影響工業互聯網的推廣和發展。

中小企業是未來服務的主體

中小型企業是解決就業,激發經濟活力的主體,各國中小型企業是工業互聯網的重要服務群體。但目前中小型制造企業由于互聯網的沖擊,在應對勞動力成本上升,商業模式的改變方面表現乏力,面臨融資能力弱,技術力量薄弱,盈利的壓力非常大。所以需要有新業務模式的創新,才能促進工業互聯網在中小型企業的應用。

大企業的模范作用

大企業目前是工業互聯的主要推動者和主要應用者,同樣也面臨著是業務模式創新的問題,由于傳統行業的慣性在大企業中表現更為明顯,工業互聯網的應用需要在企業的短期效果和長期投入之間會做平衡。

三、信息服務提供商的機會

工業互聯網產業聯盟從工業和互聯網兩個視角出發,提煉出未來工業智能化發展的三大優化閉環:

一是面向機器設備運行的優化閉環,基于對機器操作數據、生產環境數據的實時感知和邊緣計算,實現機器設備的動態優化調整,構建智能機器和柔性產線。

二是面向生產運營的優化閉環,主要基于信息系統數據、制造執行系統數據、控制系統數據的集成處理和大數據分析,實現生產運營管理的動態優化調整,形成各種場景下的智能生產模式。

三是面向企業協同、用戶交互和產品服務化的閉環,基于供應鏈,用戶需求,產品服務數據的綜合集成與分析,提升企業資源活動組織和商業活動的創新,網絡協同、個性化定制和服務延伸。

以上這些優化的方向給信息服務和設備提供商帶來了新的機會,特別表現在網絡技術能力和大數據處理能力在工業領域的應用上。

提供了用先進技術改造工業網絡的機會

智能制造對網絡提出了新型的內部、外部互聯的需求:

一是工廠內海量的傳感器和終端,對接入帶寬和處理能力都提出了更高要求;

二是工業企業應用場景復雜,安全性要求高,需要設備支持用戶安全隔離,分權分域;三是提供全程服務質量保證,滿足不同工業互聯網應用端到端的網絡質量可靠性要求;四是工業企業內部設備的可移動性要求設備具備靈活組網和網絡編排能力。

這些需求使得原來采用封閉協議的工業網絡系統會更加標準化和規模化,為信息設備制造商進入工業網絡領域提供了重新洗牌的機會。同時可以為在工業領域引入先進的信息網絡構建思想和先進技術創造了條件。

提供了大數據能力的應用的機會

一是智能制造的三大集成最重要的基礎是跨層、跨域數據的整合,需要很強大的數據集成能力,這是信息服務商的優勢。

二是有助于信息網絡領域和消費互聯網領域大數據處理的模型和思想引入到工業領域。

三是在互聯網領域的一大數據分析為基礎的新業務模式為制造企業的業務模式創新提供依據。

四、烽火推動工業互聯網的發展

中國信科集團極其重視智能制造和工業互聯網的研究,并進行了頂層設計和戰略規劃,于2015年編制了《烽火科技集團智能制造2025行動綱要》,從戰略角度確立了以創新為核心的企業價值觀,為實現智能制造確定了方向與途徑。明確了智能制造的核心為數據、集成、互聯、創新、轉型。旗下的烽火通信于2015年底基于智能制造的信息與大數據平臺的整體框架設計和標準,提出了面向智能制造的工業信息網絡構架。集團從下面幾個方面全面推進工業互聯網的工作:

參與國際標準的制定

中信科集團下的烽火通信公司在ITU-T SG20組牽頭制定了《工業物聯網背景下的智能制造》(Y.4003),并于2018年6月在ITU正式發布。該標準創造性地將IEC/ISO標準組織、德國工業4.0、工業互聯網聯盟、美國國家標準局以及中國工信部的相關智能制造的標準進行了融合,該標準成為全球智能制造的指導性標準,有著里程碑性質的重要意義。

積極參與國家項目

2017年,中信科集團下的光迅科技公司和烽火通信入選工信部的智能制造試點示范項目名單,獲得“光電子器件智能制造試點示范”項目和“5G通信網核心設備智能制造新模式”示范項目。2018年,烽火通信公司再次入選“光通信設備智能制造試點示范”項目名單。除此以外,還承擔了國家發改委“互聯網+重大工程項目”(光電產業云)和工信部“面向大型制造企業雙創平臺服務應用推廣項目”(慧創云)等重大國家項目。這些項目奠定了烽火在工業互聯網推動工作中的領先地位。

腳踏實地做好互聯網核心技術研究

烽火通信從自身的優勢出發,聚焦關注工業互聯網網絡連接和大數據應用,打造全面的工業互聯網解決方案。

主要開展了工業PON、TSN、TSN和SDN結合的研究,探索工業互聯網的網絡連接的最佳模式;通過邊緣計算和人工智能的引入研究,探索工業云的分布式控制合理化機制;通過工業云平臺和大數據在工業領域的應用實踐形成以工業云平臺為核心的工業領域和信息領域合作的生態模式。

以自身制造平臺為基礎打造工業互聯網體系

圖一、烽火通信的工業互聯網平臺架構

烽火在自身工業互聯網平臺的搭建過程中,秉承以下原則“三國、五化,一中心”的原則:

以國產化為宗旨,包括國產機器裝備、國產數控系統、國產云計算平臺

以智能化為目標:裝備自動化、工藝數字化(從設計到執行)、過程可視化(虛擬仿真)、資源虛擬化、決策智能化

以自身的云數據中心和制造平臺為基礎

烽火的工業互聯網平臺FinIN的架構(如圖一所示)分為操作層、數據層、平臺層、應用層。在四層架構的基礎上,將平臺的實時數據與非實時數據(熱數據/冷數據)進行統一的存儲和管理,并對其進行數據清理、建模和分析,最終為我們的工業制造決策提供輔助支持。該平臺全面打通了機器、數據、系統與人的聯系,融合了研發鏈、制造鏈、營銷鏈、服務鏈、管理鏈等多個維度,包含了端到端的數據流通和多層次的安全運維體系,最終通過融合制造生態體系來提升整個制造業的價值鏈。

以此為基礎,使烽火通信系統設備制造平臺能夠定位于“高、精、特”(高端、精密、定制化),通過創新生產組織形式、運營管理方式和商業模式,實施工廠智能化改造,延伸服務鏈條,提供“生產+服務”模式,促進生產型制造向服務型制造轉變,實現制造與服務融合發展。同時,以“夯實制造基礎、提升自動化水平、逐步實現智能化直至實現全價值鏈服務”為發展路徑,建設行業領先的智能化制造平臺,達到烽火科技集團年產值千億的制造規模。

關鍵詞:智能制造 工業互聯網 烽火通信

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