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平台體系才是工業網際網路發展的關鍵

2012年,美國通用電氣公司在提出“工業網際網路”概念時,是這麼說的:“工業網際網路,就是把人、資料和機器連接配接起來”。

工業網際網路的本質,就是通過開放的、全球化的通信網絡平台,把裝置、生産線、員工、工廠、倉庫、供應商、産品和客戶緊密地連接配接起來,共享工業生産全流程的各種要素資源,讓資料“流動”起來,使其數字化、網絡化、自動化、智能化,進而實作效率提升和成本降低。

平台體系才是工業網際網路發展的關鍵

工業網際網路跟傳統網際網路的差別:

· 首先是連接配接的對象不同。傳統網際網路是通過電腦、手機等數位産品連接配接普通消費者,而工業網際網路,就是利用大資料、物聯網、人工智能這些新興科技力量把工廠、工業生産線上的人、機器、物品連接配接起來。通過連接配接,将所有生産環節統籌起來運作。

· 其次,連接配接的量級不一樣,傳統網際網路連接配接幾十億人群而工業網際網路連接配接的是幾百億生産裝置。

· 最後是對網絡的實時響應要求不一樣,我們平時上網有一些卡頓并不太影響,而工業網際網路需要實時的響應來保障生産線上工作不間斷運作,有時甚至需要精确到毫秒級。

第四次工業革命是人類發展的必然趨勢,工業網際網路也是工業發展的必經之路。

平台體系是工業網際網路的關鍵

工業網際網路也是IT、CT、OT的全面融合和更新 —— IT是資訊技術,CT是通信技術,OT是操作技術。它既是一張網絡,也是一個平台,更是一個系統,實作了工業生産過程所有要素的泛在連接配接和整合。

平台體系才是工業網際網路發展的關鍵

非數字化沒有網絡的單個節點,它就是孤島,是“死”的。随着傳感器等資料采集技術的更新,節點開始産生資料,有了“生命”。與此同時,通信技術已在不斷更新,像血管和神經一樣,幫助無數孤立的節點,交換資料、共享資料。最後,這些資料流會到達雲端,借助雲計算、大資料這些資訊技術更新的産物,産生價值。

如此一來,所有節點就形成一個系統,一個更強大和完整的“生命體”。平台體系是工業網際網路的核心,工業網際網路平台可以分為4 個部分:

邊緣層:通過協定轉化和邊緣計算形成有效的資料采集體系,進而将實體空間的隐形資料在網絡空間顯性化。

IaaS 層:将基礎的計算網絡存儲資源虛拟化,實作基礎設施資源池化。

工業PaaS 層:工業作業系統,向下對接海量工業裝備、儀器、産品,向上支撐工業智能化應用的快速開發和部署。

工業APP:以行業使用者和第三方開發者為主,行業使用者如富士康、中聯重科等工業垂直領域的産商,第三方開發者主要是基于PaaS層做工業APP的開發工作,通過調用和封裝工業PaaS 平台上的開放工具,形成面向行業和場景的應用。

平台體系才是工業網際網路發展的關鍵

工業網際網路平台功能架構(圖檔來自中國工業網際網路聯盟)

能夠提供這樣強大平台的公司,一定隻有兩種,要麼是工業制造能力很強的公司,要麼是資訊技術能力很強的公司。但是,盡管工業網際網路已經發展了這麼多年,迄今為止,仍然沒有任何一個平台占據了絕對領先的地位,也沒有任何一個平台獲得了真正的成功。

例如,美國的通用電氣旗下的GE Digital,專注工業網際網路業務,釋出了世界上第一個工業網際網路平台Predix,但是由于業績不佳,出售了它的部分股權。

工業網際網路有一個很大的特點,就是個性化。每個公司生産的東西不一樣,流程不一樣,工藝不一樣,裝置不一樣,管道不一樣,甚至商業模式和供應鍊也不一樣。想要成功,必須經過非常深入的分析,然後模組化,最後開發。也就是說,高度定制化。一個工業網際網路平台項目,需要花大量的時間在場景和需求分析上,搞懂它到底是怎麼運作的。

工業物聯網平台的“魔力象限”

魔力象限圖是知名市場咨詢機構Gartner公司依據标準對某一市場内的廠商進行分析的研究工具。2019年6月下旬,Gartner釋出了針對工業物聯網(IIoT)平台的魔力象限報告,對全球工業物聯網平台的表現進行了分析,引起熱議。

魔力象限圖有兩個軸 —— 水準軸為“願景完整性”,用來反映産品擁有多少特性以及創新的改進能驅使其它廠商做出反應并迎頭趕上;縱軸代表“執行能力”,通常由營業收入、分銷商的數量和品質、員工數量和他們在研發/銷售和支援以及其它業務問題上的分布比例來決定。

是以,右上象限中的廠商的稱為“上司者” (Leaders),而右下象限是“遠見卓識者” (Visionaries),左下象限為“特定領域者” (Niche),而左上象限為“挑戰者” (Challengers)。

平台體系才是工業網際網路發展的關鍵

具體來看,特定領域者指公司發展前景的完備性和執行力較低,但占有一定的市場佔有率,往往這些企業在特定的領域内處于領先地位;遠見者即擁有着眼未來的領先市場的計劃,但目前的能力并非同類中領先的企業;挑戰者則是執行能力很強,但是在擷取市場地位的願景方面比上司者來得狹窄;上司者是指通過擴大覆寫範圍,開發新的同類中領先的能力和新的商業模式,以及大規模部署這些模式,來左右市場的發展方向的企業。

從Gartner本次釋出的魔力象限報告中可以看出,同去年一樣,在目前工業物聯網平台市場,上面兩個象限還是空白,還不存在上司者甚至挑戰者。這說明,全球的工業物聯網應用還處于早期的探索階段,還沒有真正“跨越鴻溝”。原因可以歸結為工業的三個行業特征的特殊性:

· 第一個特征是行業特征:工業同行業内,每個企業都是産品的競争關系,因為有工業産品的技術秘密、商業秘密等,它不可能把自己的企業的生命線交給同類的競争企業。拿國内來說,三一重工、徐工、中聯重科等,又或者是海爾、美的、格力等,他們不可能用同一張工業網際網路來解決問題。

· 第二個特征是産品的複雜度:我們把國際網際網路形容成X軸的話,網上可以接入任何人員和任何電腦類裝置,溝通的是資訊流,接入的數量越大就越有價值。但是工業網際網路就不一樣了,它像Y軸,做的越深、垂直深入越深越好。那就會出現連接配接的複雜度、傳輸的複雜、應用的複雜度、管理的複雜度、工業APP開發的複雜度。

· 第三個是工業産品的安全性:工業網際網路的安全性是國際網際網路的安全性所不能比拟的。一個國家的工業安全是國家命脈,不能有任何疏忽。

平台體系才是工業網際網路發展的關鍵

針對特定領域者象限的平台廠商,Gartner解釋,一方面是因為工業物聯網的價值在于工業應用,但特定領域者還無法展現出大規模的跨越多個工廠、國家或地區的工業成功案例,而是更多地關注工業現場的裝置應用和企業與供應鍊合作夥伴之間的互動;另一方面,由于整個市場還處在方興未艾的階段,制造企業在推進工業物聯網應用中涉及商業模式創新、組織變革、人才彙集等工作,整個市場的成長還需要有待時日。

工業物聯網平台是一個破碎的市場,市場上充斥着各種各樣的科技公司。該市場由小型初創企業、大型工業企業、系統內建商和傳統IT企業組成,它們都在競相為工業企業提供解決方案。Gartner預計将有更多的供應商進入市場,比如通信服務提供商(CSPs),以及傳統的工業控制和自動化供應商。

是以,現在工業網際網路平台處于全面混戰的一個狀态,就在這種背景下,全球工業網際網路平台市場在高速增長。根據研究機構 MarketsandMarkets 的統計資料顯示,2017 年全球工業網際網路平台市場規模為25.7億美元,預計2023年将增長至138.2億美元。美國、歐洲和亞太這三個地區,是目前工業網際網路平台發展的焦點區域。

許多探索在孜孜不倦地進行之中,春秋無義戰,江湖多地盤。一個喧鬧的跑馬圈地的時代。離群雄确立的戰國争霸,似乎依然很遠。

5G和人工智能助力工業網際網路

将人工智能引入工業制造,其實就是讓人工智能作為代理人,幫助管理工廠,管理整個制造生産流程,甚至包括采購、物流和銷售流程。随着人工智能的不斷演進,工業網際網路這個系統将會實作工況自感覺、工藝自學習、裝備自執行、系統自組織。這個,就是智能制造的最高境界。

另外,一些以往受限于網絡接入而不能實作的場景,在5G的加持下,都變得可行。高連接配接速率、超低網絡延時、海量終端接入、高可靠性,都是5G所具備的優點。這些優點,将非常有利于5G替代現有的廠區物聯網通信技術,尤其是Wi-Fi,藍牙等短距離通信技術。

5G和工業網際網路之間的關系,主要集中在接入層。除了接入層之外,5G的切片、邊緣計算,都可以在工業網際網路領域找到不錯的應用場景。

工業網際網路發展中的障礙

工業網際網路的未來是美好的,但是,前進的道路并不通暢。很多的問題和障礙擺在它的面前,資料安全問題是工業網際網路發展最關鍵的問題之一。工業網際網路的安全,涉及采集、傳輸、存儲和分析資料的制造生産流程的整個環節。在工業網際網路環境中,一旦系統連接配接了網絡,機器和裝置就可能會遭到攻擊,生産過程會受到破壞和幹擾,甚至停止。

企業對于資料安全的顧慮,嚴重影響了他們“上雲”的積極性。他們害怕自己的核心資料不能得到很好的保護,一旦洩露,帶來的後果是災難性的。保護資料的安全,既需要平台擁有可靠的技術,也需要企業本身有很好的軟硬體環境和管理水準。

此外,工業網際網路标準的缺失,以及企業ICT人才培養的不足,都是困擾工業網際網路向前發展的障礙。

事實上,工業網際網路的建設不僅涉及工廠内部網絡,還涉及工廠外部網絡,包括海量異構裝置的數字化、網絡化、智能化改造。另外,工業網際網路更強調系統的開放性、互聯互通性及互操作能力,裝置和系統聯網及協同需求将大大增加,并帶來了大量新的标準化需求。如何在系統中內建現有的和即将産生的各種裝置,如何提取和搜集有用的資料等,都涉及到标準化的問題。

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