当前位置: 打印机 >> 打印机优势 >> 工业互联网综合报告打造精准数据体系,赋能
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1.工业互联网拐点或将至,构建精准数据体系迫在眉睫
1.1.行业交叉,投资机遇广泛
工业互联网服务对象是工业,互联网是服务的基础设施。工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品及人之间的网络互连为基础,通过对工业数据深度感知、实时传输交换、快速计算处理及高级建模分析,实现智能控制、运营优化和生产组织方式的变革。
工业互联网涉及多个交叉行业,千亿级市场规模。工业互联网融合了传感器、联网装置连接、自动化设备、数据存储、大数据分析、人工智能、高效运算、4G/5G/物联网等新兴技术,覆盖计算机、通信、机械装备等多个行业,投资机遇广泛。
1.2.制造升级核心驱动力,工业互联网拐点或将至
1.2.1.生产率提升迫在眉睫,互联网助力制造业升级
中国劳动生产率增速放缓,提升空间大。根据年国际劳工组织数据,中国劳动力人均产值偏低,增速从年开始持续回落,年人均产值仅为美国的7.4%,差距明显。
工业互联网有望助力制造业生产率提升。至年,美国制造业劳动生产率增速乏力,因为工业革命的创新已经达到一个更为成熟的阶段,边际效益消失。年之后美国的制造业生产率复苏,广泛的共识是此次生产力加速源自互联网革命及其背后的计算技术所带来的信息与通信技术。中国制造业错过了90年代互联网革命,增速呈明显的整体放缓趋势,制造业生产率提升迫在眉睫。参考互联网助力美国制造业复苏,数据化、信息化是打破生产率瓶颈的重中之重。
1.2.2.政策、企业、技术三驱动,工业互联初见成效
政策明确,中央主导制造升级。年5月19日,国务院正式印发了《中国制造》,瞄准创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展等关键环节,推动制造业实现由大变强。年11月27日,国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,第一次对于工业互联网的全面论述,是规范和指导我国工业互联网发展的纲领性文件。年底中央经济会议明确提出:加快5G商用步伐,加强人工智能,工业互联网、物联网等新型基础设施建设。各部委文件逐渐由指定纲领进入到引导实施阶段。
由于工业互联网涉及行业广泛,各领域的企业充分认识到工业互联的战略价值,入局工业互联网。当前,我国主流平台主要通过强强联合、兼并收购、开源社区、垂直产业深耕、政府合作等方式推进工业互联网平台能力建设、资源整合和业务扩张,逐步形成工业互联网生态。
5G赋能,奠定工业互联网基础。网络是实现各类工业生产要素互联的基础,包括网络互联体系、标识解析体系和信息互通体系。5G凭借覆盖面积广、连接规模大、超可靠、低延时的特点,能够实现数据在工业各个环节的无缝传递,支撑形成实时感知、协同交互、智能反馈的生产模式。
联通和移动两大运营商积极参与工业互联网建设,推进5G发展,全方位服务工业数字化转型。联通已在全国17个城市建设5G试点,与海尔、青岛港、振华重工、上飞、北汽、潍柴、山推、格力、华晨宝马等联合开展5G业务研究。
我国工业互联网初见成效。企业从最开始的政府补贴,经历了半年或一年的尝试之后逐渐发现工业互联网对公司经营,尤其是降本和增效方面有切实的利益。
2.计算机行业:构建网络-平台-安全体系,产业生态日趋完善
2.1.从计算机行业视角看工业互联网
工业互联网是智能制造的基础设施。从定义上来看,工业互联网是以互联网为代表的新一代信息技术与工业系统深度融合形成的新领域、新平台和新模式,是发展智能制造的关键基础设施。与传统意义上的互联网不同,工业互联网链接的是人、数据和机器,是工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合。
从计算机软件企业角度,工业互联网是商业模式转型的重大机遇。历史上,大量软件企业服务于政府部门和大型央企、国企,带有一定程度的政策/预算属性,未必能够直接反应客户的真实需求;只有财务/ERP等少数软件产品在企业级客户中取得了市场化发展,但仅限于管理角度,无法深入业务角度。在消费互联网向产业互联网转型的浪潮中,传统计算机软件企业的产品和服务模式相较互联网公司,具备一定的渠道优势,因而有希望在巨头林立的产业互联网竞争中,抢的一定先机,并通过产业互联网、工业互联网整体行业的发展,做到自身商业模式从toG向toB、从项目制向产品/运营模式的转型。
2.2.工业互联网包含网络、平台、安全三大体系
根据工信部《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,我国将工业互联网的发展概括为三大体系,即:网络、平台和安全。
工业互联网三层级中,网络是基础,平台是核心,安全是保障。从工业企业智能转型升级角度来看,首先要做到网络层的互联互通,对内实现统一接口,打通信息孤岛,对外扩大互联网骨干网覆盖范围,为实现产业链各环节的泛在互联与数据畅通提供保障。其后利用平台级服务能力,辅以安全保障,方能实现企业的智能转型升级。
工业互联网的本质是用数据+模型为企业提供服务。工业互联网的核心是工业互联网平台,承载了大量基于微服务架构的数字化模型。这个数字化模型是将大量工业技术原理、行业知识、基础工艺、模型工具等规则化、软件化、模块化,并封装为可重复使用的组件。我们可以简单的理解为,封装了大量工业技术原理、行业知识、基础模型的知识库,作为连接企业IT和OT的核心,以代码和信息技术的形式将行业理解和一线生产的经验固化下来,成功解决了制造企业内信息化与生产分离的情况,使得工业互联网平台成为整个工厂端或工业生产端的控制大脑。有了边缘侧和网络层收集来的数据,加之以PaaS层的数字化模型,即形成了“数据+模型”的服务。
我们认为,工业互联网的重点在于理解工业,落点在提升制造业转型升级水平,核心是用数据+模型做服务,这也是信息技术与制造技术融合创造价值的内在逻辑。
2.3.STEP1:工业互联网网络层:实现互联互通的功能
2.3.1.网络层面建设主要围绕:线下设备线上化,线上设备互联互通开展
对于制造业企业而言,网络层面建设主要围绕线下设备线上化,线上设备互联互通开展。
网络层面需要在现场级和车间级实现底层设备横向互联以及与上层系统纵向互通的连接。包括:(1)对控制器与机床、产线等装备的通信方式进行改造,如以工业以太网替代现场总线,(2)对现有工业装备或装置如机床、产线等增加网络接口,(3)对现有工业装置或装备附加传感器、执行器,(4)为了采集生产现场信息或执行反馈控制,部署新的监测设备、扫描设备,(5)对在制品通过内嵌通信模块或附加标签等方式增加与工业系统等信息交互功能,(6)部署边缘计算节点,汇聚生产现场数据及来自工业控制系统如PLC、历史数据库的数据,进行数据的边缘处理。
2.3.2.标识解析体系:给予每台工业设备以唯一地址,为当下互联互通环节的重中之重
对于线上设备的互联互通而言,最重要的是打通不同平台、协议之间的数据。当前工业互联网网络层的建设,是通过重新设置一套工业互联网标识解析体系来完成数据的互通和设备身份的认证。标识解析体系类似互联网领域的域名解析系统(DNS),赋予每一个产品、零部件、机器设备唯一的“身份证”,从而实现资源的区分和管理。
标识解析体系主要由三要素组成:
标识,这就相当于机器、物品的“身份证”;标识服务,即利用标识,对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询,是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品的全生命周期管理和智能化服务的前提和基础;标识管理,即通过国家工业互联网标识解析体系,实现标识的申请、注册、分配、备案,为机器、物品分配唯一的编码。标识解析体系是下一步网络建设的重点。根据《工业互联网发展行动计划(-)》,“标识解析体系构建行动”的量化考核目标是年建成5个左右标识解析国家顶级节点,形成10个以上公共标识解析体系服务节点,标识注册量超过20亿。
标识解析体系从部署角度分为三层架构。标识解析体系主要分为根节点、国家顶级节点和二级节点,每层节点保存不同的信息。根节点是最顶层的信息,主要归属管理层。国家顶级节点是我国工业互联网标识解析体系的关键,既是对外互联的国际关口,也是对内统筹的核心枢纽。二级节点面向行业提供标识注册和解析服务,未来将选择汽车、机械制造、航天、船舶、电子、食品等优势行业,逐步构建一批行业性二级节点。
标识解析体系的应用场景多元化。从企业内部工业互联网建设来看,标识解析体系可以打通产品、机器、车间、工厂,实现底层标识数据采集成规模、信息系统间数据共享,进行数据挖掘和分析应用。从生态构建角度,核心企业可以横向连接上下游企业,利用标识解析按需地查询,从而打通设计、制造、物流、使用的全生命周期,实现真正的全生命周期管理;中小型企业也可以横向连接成平台,利用标识解析按需地共享数据,优化经营分析管理。从企业端实践角度,供应链管理、产品质量追溯、库存可视化管理、核心零部件追溯机制等已经开始得到应用。
标识解析体系建设快速推动。自年下半年起,国家顶级节点(一期)工程启动建设,11月内,位于北京、武汉和广州的工业互联网标识解析国家顶级节点相继启动上线。随后,行业和区域的二级节点建设加速推进中,其中汽车、高铁等行业二级节点,佛山、南通等区域为主的二级节点进展最快,最具代表性。根据年2月工业互联网产业峰会上工业和信息化部部长苗圩的讲话,到目前为止,中国已经初步建立五大国家顶级节点,十个行业和区域的二级节点。
工业互联网网络层参与方:以通信企业、制造业头部企业和区域工业互联网平台企业为主。
工业企业在线下设备线上化过程中,主要采取增加网络模块的方式实现设备联网,模块的提供商多为传统通信企业和行业解决方案集成商。对于已经完成互联互通的企业而言,在网络层仍然需要面临的是设备资产的管理与整合,也即打通不同通信协议的问题。这一步在大型制造企业中是由企业IT和设备部门共同完成,其中一些头部制造企业承担了工业互联网标识解析体系二级节点的建设。对于工业互联网平台企业而言,区域性平台通常涉及一系列企业上云的实施工程,因而会一定程度上参与到基础设备互联互通,网络化改造等内容中。还有一些工业互联网平台企业承接了区域的标识解析体系或行业标识解析体系的工作,也是从设备和资产盘点的角度切入网络层建设内容。整体上看,网络层覆盖的实施项目较多,对本地化服务能力要求较高,参与方也是以原有优势企业为主。
2.4.STEP2:平台层建设,行业平台和区域平台同步进行
2.4.1.工业互联网平台层是工业互联网建设的核心
工业互联网平台是工业互联网建设的核心。工业互联网平台是中间层,向下连接海量设备,自身承载工业经验与知识的模型,向上对接工业优化应用,是工业全要素连接的枢纽,是工业资源配置的核心,驱动着先进制造体系的智能运转。
现阶段工业互联网平台仍以数据建模和分析为主要功能。由于一般企业现有各类工业软件格式大多不统一,当前工业互联网平台层的主要任务仍然是整合现有生产端的MES、ERP乃至CPS等实时数据(边缘层采集),统一汇总分析(平台层的可扩展的操作系统),并将技术、知识、经验和方法以数字化模型的形式沉淀到工业PaaS平台。当工业PaaS发展到一定程度以后,基于PaaS层数据、工业机理模型,再面向工业企业、最终消费者开发海量工业APP,提供实时监控、生产管理、能效监控、物流管理等工业互联网应用和服务。
2.4.2.企业上云:打破企业间信息孤岛的局面,为平台层建设的前提
企业上云推动工业互联网平台第一阶段建设。工业互联网的发展,网络和企业资源的数字化是基础。从国内实际情况来看,大部分的企业都面临着制造资源云改造、云迁移的需求,也即云计算领域的工业企业上云。促进各类信息系统向云平台迁移,丰富专业云服务内容,推进云计算在制造业细分行业的应用,有助于直接提高行业发展水平和管理水平,是发展工业互联网的首要基础性工作。
以区域为基础,快速布局,推进工业云建设。工信部在年3月发布《云计算发展三年行动计划(-年)》,作为与工业互联网互相带动的举措,工业云的发展将成为未来三年的重要应用促进行动之一。该计划明确表示,贯彻落实《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》,将深入推进工业云应用试点示范工作。以各地政府组织牵头,依靠拥有先进技术实力的云计算企业,构建制造业在内的工业云,从而推动实体经济发展成为最终落脚点。
从实践角度,区域性工业互联网平台前期推广得到了各地方政府的鼎力支持,发展较为迅速。如我国重要的先进制造业基地长三角地区,浙江省早在年4月即推出了“十万企业上云行动计划”,江苏省和上海市也分别于年12月和年12月印发了《加快推进“企业上云”三年行动计划的通知》和《上海市推进企业上云行动计划(-年)》。在全国范围内,目前已经有21省针对制造业企业上云提出了各类发展计划。
以推进企业上云较早的长三角地区举例,区域工业互联网平台建设正在成为长三角产业合作的核心,成为智能制造的新引擎。生产、管理、设备的全面上云让制造业企业在经营角度发生了重大的变革,许多工人上班第一件事就是用手机登录企业数字化运营管理系统,查明当日的工作任务。从经营管理角度,运营管理系统创建一种开放智慧工厂模式,形成扁平灵活、协同有效的共享智造生态,打通上下游产业链,从供研产销四个环节确保产品的周转和存货的灵活管理,提升了企业的运营效率和产品竞争力。
产业聚集和完备的工业体系,也为长三角构建区域协同的工业互联网平台奠定了基础。在上海,依托大国企、大平台集中打造长三角一体化的工业互联网平台,汇聚产业链上下游数据;在浙江,阿里云预计到年将连接2亿台工业设备,服务工业企业30万家;在江苏,超过60万台工程机械装备通过徐工集团的汉云平台“登云上网”。年,长三角工业互联网平台助力百万企业“上云上平台”服务倡议正式启动,提出力争到年实现新增“上云上平台”企业百万家,运营成本降低20%以上,生产效率提高20%以上,促进产业链、供应链高效协同和资源配置优化。
2.4.3.工业互联网平台明显区别于传统IT架构
工业互联网平台采取云化、敏捷开发等方式,降低了工业企业投入信息化、数字化的成本。相较于传统IT架构,工业互联网扩大了数据采集的范围、增强了数据的时效性,并通过工业知识的沉淀和创新,持续迭代研发各类工业APP应用。从知识管理角度来看,由于工业软件数量少,且系统内知识无法拆分提取,难以复用,历史上大量工业企业生产中有价值的工业知识经验没能沉淀下来。“传帮带”模式仍是工业知识传承的重要途径,人才培育需要花费几年甚至几十年时间,人才流动将为企业带来不可预估的损失。工业互联网平台解决方案改变了工业知识传递途径,基于平台上汇聚的工业机理模型和微服务组件,工程师能够以更低的成本、更高的效率、更具拓展性地开发工业APP,解决企业创新发展中对于单一人才的依赖带来的制约。
不同行业发展各异,行业需求多样化。与区域工业互联网平台不同,行业的工业互联网平台更加深入工业知识和行业机理,很难采取通用的范式包罗万象。在这种情况下,往往是行业龙头企业基于内部转型升级驱动力来推动数字化改造、企业上云、以及工业互联网的发展。根据我国统计局口径,把我国工业分为41个大类行业,上百个小类。由于各行业所处的产业链位置、生产特征、业务需求和两化融合水平存在差异,现阶段工业互联网平台应用推广在各行业步调不一,应用重点和发展路径呈现出较为明显的行业特征。
电子、家电、电力等行业发展最好,流程型行业普遍优于离散行业。电力行业、电子行业均为技术密集型行业,是“中国制造”崛起过程中重要的参与者,历史上两化融合基础好。电力行业是技术密集、装备密集和资本密集行业,是我国现阶段工业互联网普及度最高的行业。除上述三个行业外、石油石化、钢铁、交运设备制造等资本密集,国有企业集中的领域中,工业互联网发展也较好。我们认为主要原因是技术和资本密集型行业在技术更新和资本投入上本身具备主观意愿,且资本密集型行业对精益管理、效率提高具有较强的需求,因而从早年工业1.0、工业2.0时代就比较
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