干货!一文详解工业互联网及中国未来
工业互联网的未来
当前,伴随着网络信息技术与工业不断深度融合,同时数字化、网络化、智能化的新型工业形态不断驱动,工业互联网已成世界主要工业国家抢占国际制造业竞争的重要板块,同时也成为了各国寻求经济新增长点的共同选择。
目前的全球工业互联网格局以美国、德国、日本为首,纷纷以龙头企业引领工业互联网的推进,迅速地推动着全球工业互联网发展。
在我国,工业互联网平台为中国制造业提供了绝佳的“弯道超车”的历史机遇,工业互联网目前也已上升为我国“制造强国”的国家战略,逐渐覆盖到各个领域,如医疗、工厂、基建等等。
与此同时,工业互联网也为金融领域带来了众多新的改变,例如它可以为产业供应链金融提供基础信息服务,有效解决信息不透明问题,直接有利于金融机构对企业的授信和风险评估,进而解决企业融资问题。
工业互联网的先行者
就目前而言,工业互联网平台提供e-works统计的已经超过150家。根据厂商背景的不同,工业互联网平台可以分为ICT、工业、创业3个类别,根据平台定位又可分为资产优化、资源配置和通用使能3个类别。
其中,工业企业如西门子、三一根云偏重于资产优化;海尔或美的这类企业的重点在资源配置的定位;阿里巴巴、Amazon、华为等ICT企业一般偏重于通用使能的定位。此外,大多数创业企业团队都是从ICT和工业企业走出来,在三类平台均有涉及。
需要说明的是,源自西门子、三一根云等工业企业的工业互联网平台借助其对行业的深入理解,在IT网络和OT网络的融合层面具有一定优势,通用使能定位的工业互联网平台由于其在云计算、大数据以及软件服务领域积累了较多经验,在其工业对外数据网络中更具竞争力。
不过,随着ICT企业和工业企业的跨界合作,工业互联网平台的划分界限也开始趋近模糊。比如,施耐德公司提供的EcoStruxure工业互联网平台,其底层架构基于微软的Microsoft Azure,还有如西门子的MindSphere则是基于SAP的Cloud Foundry开源架构。
更进一步,细化来说,我们还可以根据国内外工业互联网平台在部署模式、运营模式、主要功能和应用场景上的差异,进行更加细致的分类和对比,从中可以看出每个平台在功能上的不同侧重点。
工业互联网的关键技术
从目前来看,我国的工业互联网建设与欧美日等制造业强国处于同一起跑线,我国也高度重视,在《中国制造2025》、“互联网+”、“十三五”规划纲要、《深化制造业与互联网融合发展的指导意见》、《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》等战略中都明确提出加强工业互联网建设。
然而,需要指出的是,工业互联网(IIOT),区别于互联网,也区别于传统意义上的物联网(IOT),是物联网在工业领域的特殊应用。它是平台型产品,平台型产品天生具有高粘连性和高迁移成本,因此选择合适的工业互联网平台对企业技术升级至关重要。
在笔者看来,一个优秀的工业互联网平台,支持了下述三大工业互联网关键技术标准,才具有技术领先性和未来可扩展性:
1、OPC Unified Architecture 标准
OPC UA标准是工业互联网OT网络的通信标准协议与数据语义定义标准。利用OPC UA 技术可以实现工业以太网、工业总线等物理连接的设备、传感器、PLC、控制系统、管理软件等不同来源的不同协议间的数据转换。同时,OPC UA标准的支持将有利于OT网络与IT网络的融合。
2、IEEE Time Sensitive Network(TSN)网络
任何一个网络,只要处理多源时序数据,就需要有统一的时间认知,即统一全局时间。 传统互联网和消费级物联网,利用网络内基于GPS的基准时钟,采用NTP时钟同步算法完成全网时间同步,精度一般在秒级。然而,工业互联网由于需要实时控制,要求的时间精度往往在微秒级,这需要更加精确的同步算法。比如,IEEE提出的TSN网络就是一个包含通用精准时间同步(gPTP)算法的工业互联网标准,此标准解决2个问题:
(1)工业通信标准的碎片化。该标准定义了以太网为统一物理层有线链路连接OT网络和IT网络,结合前文提到的OPC UA实现整体的IT与OT在有线网络接入层融合。
(2)基于Mac层的通用时间同步算法gPTP。STN下定义的802.1AS时间同步标准可应用于有线和无线网络,同步精度达到微秒级,很好的满足了工业互联网对于时间控制精度的需求。如图 2中绿框所示,可以看到嵌入式实时操作系统已经开始陆续支持PTP/gPTP时间同步算法。
3、IPv6标准
IPv6协议海量寻址空间与IOT设备的海量基数天然匹配,是工业互联网IP层的未来标准协议,在中国国务院发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中,已经明确指出需要大力发展。
值得一提的是,新一代嵌入式实时操作系统大多已经原生兼容IPv6协议对应的RPL路由协议,这为底层异构协议间的IP层通信,提供了操作系统级的支持。
以上简要介绍了工业互联网未来发展的核心技术。随着国家对产业升级、创新、经济新动能的进一步推动,随着各大技术厂商对工业互联网的持续投入,工业互联网作为智能制造的基础平台,将会在整个制造业发展过程中起到越来越关键的作用。
当万物互联,企业完成IIOT化,社会是否会涌现出新的商业模式和金融融资方式呢?让我们拭目以待!
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