標準化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵一步?
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)兩大領域的跨界融合,而中國工業(yè)裝備的智能化水平普遍不高,所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念叫得響,實現(xiàn)起來難度卻很大。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)存在三大障礙
目前來看,中國各行業(yè)領域有一些類似工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的例子,不過都只是初具模樣。
北京機械工業(yè)自動化研究所首席專家蔣明煒透露,中國有類似GE公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用案例,如工程機械領域的三一重工、中聯(lián)重科、徐州工程機械,大型鼓風機的提供商陜西鼓風機、沈陽鼓風機等都在自己的產(chǎn)品上加裝了傳感器和在線監(jiān)測裝置,通過互聯(lián)網(wǎng)絡在線實時監(jiān)控設備的運行狀況,提供遠程服務。不過,這些系統(tǒng)都是專用系統(tǒng),在大數(shù)據(jù)的分析應用方面有待提高。
而據(jù)記者了解,光伏領域陽光電源通過逆變器接入電力系統(tǒng)的遠程運維平臺,加入了云計算和大數(shù)據(jù)應用,是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更進一步的嘗試。近兩年進軍光伏逆變器行業(yè)的華為公司也是如此,憑借在通信、網(wǎng)絡、軟件、云計算、大數(shù)據(jù)多領域的自主技術(shù)實力,構(gòu)建了光伏用電遠程運維系統(tǒng)。
不過,盡管有這些案例,中國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前也只是單點、小范圍的嘗試,離全工業(yè)領域應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還差很遠。中國信息通信研究院政策與經(jīng)濟研究所副所長辛勇飛認為,在中國,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在三大障礙:
一是標準不統(tǒng)一問題。發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目的是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)全流程、產(chǎn)品全周期的扁平化和數(shù)據(jù)鏈打通,目前工業(yè)不同層級、不同環(huán)節(jié)的信息系統(tǒng)間,軟硬件接口、協(xié)議、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)紛繁復雜,多種標準并存應用,難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。
二是創(chuàng)新要素分布不均問題。最突出的是軟件人才,發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關鍵在于和工業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合的軟件創(chuàng)新,需要具有工業(yè)專業(yè)背景的高端軟件人才,但高端軟件人才較多集中在互聯(lián)網(wǎng)和IT企業(yè),我國工業(yè)企業(yè)在這方面欠缺明顯。
三是安全可控問題。理念上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)希望實現(xiàn)從用戶到智能機器的連接和信息互通,為智能化生產(chǎn)奠定基礎;但公共互聯(lián)網(wǎng)盡力而為的特性和長期存在的諸多網(wǎng)絡風險與工業(yè)生產(chǎn)對安全性、穩(wěn)定性、可靠性的嚴格要求不相符合,與工業(yè)控制風險相疊加更加大問題復雜性,成為制約工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關鍵癥結(jié)。
而目前,走出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最關鍵的一步,在辛勇飛看來,是要盡快形成多方協(xié)同的推進機制,以消除融合壁壘、發(fā)揮市場機制作用、集聚并優(yōu)化配置創(chuàng)新資源。
數(shù)字化和標準化是兩大必備條件
不少業(yè)內(nèi)專家表示,標準不統(tǒng)一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最大的障礙。
中國電子標準研究院信息化中心副主任代紅認為,現(xiàn)在德國已經(jīng)率先研制工業(yè)4.0標準,美國國家標準技術(shù)院(NIST)提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準框架,都是將標準化作為快速推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提高競爭力的重要手段。標準化是產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。
蔣明煒也認為,由于中國裝備的智能化水平不高,形成事實上標準的可能性不大,在這種環(huán)境下,應該標準先行,讓企業(yè)按照標準開發(fā)裝備的集成接口。由國家出面組織通信、軟件、設備制造商、國內(nèi)外標準化組織共同聯(lián)合開發(fā)。
賽迪智庫軟件和信息服務業(yè)研究所研究員安琳介紹,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有三個必備的條件,一是數(shù)字化,二是標準化,三是流程化。數(shù)字化是指設備、工廠、企業(yè)三個層面通過信息化建設,實現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)控的全程數(shù)字化。標準化是指在企業(yè)內(nèi)部以及產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)之間,建立統(tǒng)一的互聯(lián)規(guī)范和互通標準,其中互聯(lián)規(guī)范主要解決系統(tǒng)之間的兼容通信問題,比如福建中海創(chuàng)的IAP平臺就是解決不同工業(yè)控制器之間的兼容組態(tài)問題;互通標準主要建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和規(guī)范,使得數(shù)據(jù)不僅能夠通過互聯(lián)實現(xiàn)傳遞和交換,還能夠基于統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)化標準,能被有效地利用和分析,比如GE的Predix就是解決各類傳感器的數(shù)據(jù)集成和分析問題。流程化指企業(yè)固化、細化、標準化自己的生產(chǎn)流程環(huán)節(jié),為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)化反饋提供對象。標準化無疑是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關鍵一步。
安琳還指出,如果我們把流程化也看作是一種流程標準化的過程,那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展就是數(shù)字化和標準化兩大步。標準化主要解決互聯(lián)、互通、有效反饋三個問題,其中互聯(lián)主要是技術(shù)標準層面,互通更多是市場標準、話語權(quán)。
生產(chǎn)執(zhí)行層面的標準最難形成
不過,一說起標準,究竟哪些是最缺的、哪些其實已經(jīng)解決的、哪些是能夠比較容易克服的?還得從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)、技術(shù)關鍵點說起。
工業(yè)控制系統(tǒng)層面的互聯(lián)互通在中國已經(jīng)有了案例。福州中海創(chuàng)集團研究院院長鄭松表示,過去的互聯(lián)互通主要是在數(shù)據(jù)層面,而現(xiàn)在不僅是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)層面的互聯(lián)互通,還需要實現(xiàn)系統(tǒng)控制層面的互聯(lián)互通??刂茖拥幕ネㄒ罂刂普Z言標準化,目前只有IAP控制平臺能夠做到這一點。而且,各個系統(tǒng)、人與人、機器與機器之間交流所需要的標準,是要有可實現(xiàn)并且低成本的技術(shù)來做支撐。對于中海創(chuàng)來說,互通的標準沒有問題,只是互通的市場話語權(quán)還有待提升。
更具體更復雜更深入一點來解釋,需要從智能工廠的幾個技術(shù)層級來說。安琳解釋,智能工廠的技術(shù)解決方案包括4個層級?!皩蛹壱弧笔窃O備層面上的基本功能組件,比如流程工業(yè)的智能儀表、現(xiàn)場儀表、調(diào)試工具、各類控制閥門等;離散工業(yè)比如包括工業(yè)機器人、數(shù)控機床設備等;“層級二”是車間層面上的控制系統(tǒng),比如包括安全儀表系統(tǒng)(SIS)、分散式控制系統(tǒng)(DCS)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、各類PLC控制系統(tǒng)等,它們的主要功能是把設備的監(jiān)控信息集成,通過控制算法來實現(xiàn)自動實時控制的功能;“層級三”是工廠層面的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES),它的主要功能是實現(xiàn)生產(chǎn)任務的調(diào)度和執(zhí)行;“層級四”是企業(yè)層面的集成應用軟件,比如包括OA、ERP、業(yè)務管理應用平臺等。
安琳進一步解釋,“層級一”之間一般不互聯(lián),而是直接接到“層級二”,然后在“層級二”的層面上實現(xiàn)互聯(lián);“層級二”的互聯(lián)所使用的通信標準是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議或者工業(yè)總線協(xié)議,已經(jīng)標準化,從技術(shù)上講不存在障礙,所以像GE以及中海創(chuàng)等企業(yè),才能夠通開發(fā)出相應的平臺產(chǎn)品,實現(xiàn)不同類型、廠家的傳感器、控制器的數(shù)據(jù)集成;“層級三”的互聯(lián)是打通制造層面和企業(yè)層面兩套信息化系統(tǒng)的關鍵橋梁,也是目前我國比較難實現(xiàn)的,因為MES系統(tǒng)通常是定制的,數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一,定制成本也很高;“層級四”的互聯(lián)基于計算機語言,基本不存在技術(shù)難題。
按照這樣的分析,目前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最難形成統(tǒng)一標準和規(guī)范的環(huán)節(jié),就集中在了MES系統(tǒng)層面。
代紅還補充,標準化也面臨工業(yè)領域和信息技術(shù)領域兩個技術(shù)體制的協(xié)調(diào)問題,而且很多新興信息技術(shù),例如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等在工業(yè)領域應用并不成熟,也同樣成為標準化的難題。