黃振林：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)舞臺的臺前幕后丨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“咖”解
作者：
黃振林
和利時科技集團(tuán)有限公司智能數(shù)字化工業(yè)總經(jīng)理
賈 峰
和利時科技集團(tuán)有限公司公共事務(wù)部總經(jīng)理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長
1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢
1.1
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的浪潮來襲
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，通過人、機(jī)、物的全面互聯(lián)，全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面鏈接，推動形成全新的工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，成為工業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵依托、重要途徑、全新生態(tài)。
2017年以來，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展總體處于“起步期”，2021-2023年是我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“快速成長期”；這將成為行業(yè)內(nèi)顯著共識。
2021年是“十四五”規(guī)劃開局之年，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新的三年建設(shè)的起步之年，為進(jìn)一步貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院部署，深入推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加快落地實(shí)施，工業(yè)和信息化部會同相關(guān)部門，制定了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，作為未來三年的指導(dǎo)性文件，現(xiàn)正式發(fā)布實(shí)施。
1.2
發(fā)展趨勢
到2023年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)量質(zhì)并進(jìn)，新模式、新業(yè)態(tài)大范圍推廣，產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力顯著提升。
新型基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步完善。覆蓋各地區(qū)、各行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施初步建成，在10個重點(diǎn)行業(yè)打造30個5G全連接工廠。標(biāo)識解析體系創(chuàng)新賦能效應(yīng)凸顯，二級節(jié)點(diǎn)達(dá)到120個以上。打造3～5個具有國際影響力的綜合型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。基本建成國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心體系，建設(shè)20個區(qū)域級分中心和10個行業(yè)級分中心。
融合應(yīng)用成效進(jìn)一步彰顯。智能化制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個性化定制、服務(wù)化延伸、數(shù)字化管理等新模式新業(yè)態(tài)廣泛普及。重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)效率提高20%以上，新模式應(yīng)用普及率達(dá)到30%，制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展基礎(chǔ)更加堅實(shí)，提質(zhì)、增效、降本、綠色、安全發(fā)展成效不斷提升。
技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)一步提升。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)創(chuàng)新能力顯著提升，網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識、平臺、安全等領(lǐng)域一批關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破，工業(yè)芯片、工業(yè)軟件、工業(yè)控制系統(tǒng)等供給能力明顯增強(qiáng)?；窘⒔y(tǒng)一、融合、開放的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，關(guān)鍵領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制取得突破。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)進(jìn)一步健全。培育發(fā)展40個以上主營業(yè)務(wù)收入超10億元的創(chuàng)新型領(lǐng)軍企業(yè)，形成1～2家具有國際影響力的龍頭企業(yè)。培育5個國家級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)代化水平提升。
安全保障能力進(jìn)一步增強(qiáng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全分類分級管理有效實(shí)施，聚焦重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域打造200家貫標(biāo)示范企業(yè)和100個優(yōu)秀解決方案。培育一批綜合實(shí)力強(qiáng)的安全服務(wù)龍頭企業(yè)，打造一批工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全創(chuàng)新示范園區(qū)?；窘ǔ筛采w全網(wǎng)、多方聯(lián)動、運(yùn)行高效的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)監(jiān)測服務(wù)體系。
1.3
玩家角色的分類
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在政府推動和產(chǎn)業(yè)新態(tài)勢急迫需求的雙面帶動下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)卷入工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，“新基建”，甚至是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的潮流中，并成為洪流舞臺上不可或缺的“角兒”。
伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和云基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及云原生的開發(fā)架構(gòu)和微服務(wù)模式的流行，各個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)玩家正結(jié)合自身的產(chǎn)品體系和商業(yè)模式，找尋合適自己的角色定位，謀取還未成型固定但暗潮涌動的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)舞臺的一席之地。
1.1.1
國內(nèi)大佬玩家
在工業(yè)特定行業(yè)積淀了豐富經(jīng)驗的自動化企業(yè)，迎著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)浪潮，借助工業(yè)操作系統(tǒng)，演變成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與自動化產(chǎn)業(yè)鏈緊密結(jié)合的新道路。自動化企業(yè)以各自的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的某階段，借助傳感器-數(shù)采-監(jiān)控的思路，形成組態(tài)監(jiān)測。再結(jié)合不同的行業(yè)場景，比如電力、食品醫(yī)藥、交通運(yùn)輸、工業(yè)制造、鋼鐵、水務(wù)、礦山等行業(yè)，自動化企業(yè)逐步轉(zhuǎn)型為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。
國內(nèi)自主可控的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)單位包括：
1、自動化企業(yè)：和利時、中控；
2、ICT企業(yè)：華為、阿里、浪潮；
3、軟件企業(yè)：用友、石化盈科、東方國信、寶信；
4、制造業(yè)企業(yè)：富士康、樹根、航天云網(wǎng)、海爾、美的；
自動化企業(yè)以和利時為例，擁有工業(yè)路由、智能網(wǎng)關(guān)、邊緣控制器等系列產(chǎn)品，憑借大量工業(yè)制造流程和離散行業(yè)的服務(wù)經(jīng)驗，積淀了大量的行業(yè)解決方案，發(fā)布了工業(yè)操作系統(tǒng)，已經(jīng)由工控企業(yè)演變成大佬玩家的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。
1.1.2
國外重量玩家
通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)對全流程，全價值鏈的整體覆蓋。面向流程行業(yè)和離散制造業(yè)，提供包括數(shù)字化產(chǎn)品，數(shù)字化項目實(shí)施、數(shù)據(jù)增值服務(wù)，從而賦能客戶實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計-生產(chǎn)物理數(shù)字規(guī)劃-生產(chǎn)工程-生產(chǎn)制造-物流配送-服務(wù)的產(chǎn)品全生命周期端到端的服務(wù)。國外重量級玩家很多也是自動化企業(yè)出身，典型的比如西門子、博世、羅克韋爾、GE等。
2.和利時工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
和利時近三十余年始終圍繞工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)制造和企業(yè)運(yùn)營提供技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)，累計實(shí)施了幾萬個各類工業(yè)自動化和信息化項目，具有雄厚扎實(shí)的工業(yè)基因，在包括流程、離散和運(yùn)營等不同類型工業(yè)領(lǐng)域和門類。
早在2016年，和利時就將工業(yè)制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為主攻方向?qū)嵤?zhàn)略轉(zhuǎn)型，打造具有工業(yè)基因特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，不斷加大投資和研發(fā)，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）理念構(gòu)建起和利時工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺HolliCube，即“云-邊-端”三層協(xié)同的新一代工業(yè)智能技術(shù)和服務(wù)體系。
基于新一代信息技術(shù)，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)端邊云一體化的數(shù)字化工業(yè)解決方案，建設(shè)由邊緣實(shí)時計算層、工業(yè)PaaS層和工業(yè)SaaS層構(gòu)成的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，致力于賦能企業(yè)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，服務(wù)大型央企（典型如華潤集團(tuán)、中建材、中移動等）進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型、區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)、流程行業(yè)和離散行業(yè)企業(yè)智能工廠打造，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)者和賦能者。平臺具備企業(yè)生產(chǎn)要素建模、異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、信息模型和機(jī)理模型、業(yè)務(wù)流程承載、創(chuàng)新應(yīng)用快速開發(fā)能力，以及基于大數(shù)據(jù)和人工智能的優(yōu)化運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)企業(yè)縱向生產(chǎn)制造、橫向產(chǎn)供銷以及端到端產(chǎn)品價值的三大集成。
和利時的優(yōu)勢在于其對工業(yè)數(shù)據(jù)、工業(yè)機(jī)理、工業(yè)應(yīng)用工具的深刻理解和行業(yè)經(jīng)驗的長期積累，也積累了大量工業(yè)知識，能夠把握制造類企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求。近年來，和利時經(jīng)過大量的案例實(shí)踐，已經(jīng)探索出一套基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型頂層設(shè)計、落地實(shí)施的完整解決方案，并成功在裝備制造、智慧水務(wù)、智慧礦山、家電電子、食品醫(yī)藥、水泥等行業(yè)助力多家企業(yè)達(dá)成中國智能制造標(biāo)桿。
除此之外，和利時還為大量大型企業(yè)客戶和地方政府建設(shè)行業(yè)和區(qū)域級的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為中小企業(yè)建設(shè)基礎(chǔ)信息化，如設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集與分析應(yīng)用、能源管理，以及基本業(yè)務(wù)流程管理等，真正幫助工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)“提質(zhì)增效降本減存”，提升企業(yè)的核心競爭力。
2.1
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系架構(gòu)
和利時積極參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的各項工作，也參與了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》的”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)”起草，該平臺采用了一個融合邊緣計算和云計算的三層基礎(chǔ)架構(gòu)。集成平臺架構(gòu)中既有不同的體系結(jié)構(gòu)，又在信息模型、服務(wù)接口和服務(wù)編排部署等方面實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合。
邊緣層在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，一方面，通過大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括通過各類通信手段接入不同的設(shè)備、系統(tǒng)和產(chǎn)品，采集海量數(shù)據(jù)，以及依托協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的歸一化和邊緣集成；另一方面，邊緣層融合網(wǎng)絡(luò)、存儲、計算、應(yīng)用核心能力，就近提供數(shù)據(jù)分析和業(yè)務(wù)自動化處理等邊緣智能服務(wù)，滿足車間或廠站級智能生產(chǎn)和智能控制，設(shè)備保護(hù)、過程控制、運(yùn)行監(jiān)控等多種確定性低時延工業(yè)應(yīng)用要求。最終，邊緣層會利用邊緣計算設(shè)備實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的匯聚處理，優(yōu)化分析和邊緣應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向云端平臺的集成。
基礎(chǔ)設(shè)施層上疊加工業(yè)模型、數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)處理、工業(yè)數(shù)據(jù)分析、工業(yè)微服務(wù)等創(chuàng)新功能，構(gòu)建可擴(kuò)展的開放式云操作系統(tǒng)。工業(yè)PaaS層主要有以下三個功能：一是提供工業(yè)數(shù)據(jù)管理能力，將數(shù)據(jù)科學(xué)與工業(yè)機(jī)理結(jié)合，幫助制造企業(yè)構(gòu)建工業(yè)數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值挖掘；二是將大量的工業(yè)技術(shù)原理、行業(yè)知識、基礎(chǔ)工藝、模型工具等規(guī)則化、軟件化、模型化，封裝成為微服務(wù)組件，供開發(fā)者重復(fù)使用；三是提供資源管理、服務(wù)編排、鏡像部署、工程管理、配置管理等平臺運(yùn)維管理服務(wù)；四是構(gòu)建應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，借助微服務(wù)組件和工業(yè)建模和應(yīng)用開發(fā)工具，幫助用戶快速構(gòu)建定制化的工業(yè)APP。
工業(yè)SaaS層針對特定的工業(yè)場景，通過調(diào)用邊緣層和平臺層的微服務(wù)，推動工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、知識和最佳實(shí)踐的模型化、軟件化和再封裝，從而形成滿足不同行業(yè)、不同場景的工業(yè)APP，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的最終使用價值。一方面，應(yīng)用層可以提供設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等一系列創(chuàng)新性業(yè)務(wù)應(yīng)用；另一方面，應(yīng)用層可以構(gòu)建良好的工業(yè)APP創(chuàng)新環(huán)境，使開發(fā)者基于平臺數(shù)據(jù)及工業(yè)PaaS層和邊緣層提供的微服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)用創(chuàng)新。
2.2
工業(yè)軟件是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的外顯
工業(yè)APP開發(fā)者從經(jīng)驗或數(shù)據(jù)中抽取出知識，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺的軟件開發(fā)工具將知識轉(zhuǎn)化為APP軟件。平臺具備工業(yè)APP開發(fā)、測試、部署和發(fā)布應(yīng)用的能力，提供工程管理、資源管理、服務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)字孿生建模、HMI前端設(shè)計、機(jī)理算法編排等簡單易用的開發(fā)工具，可支撐通過拖、拉、拽的方式快速開發(fā)工業(yè)APP。
邊緣層提供完整的APP應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境，既可以與第三方云平臺實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同運(yùn)行和統(tǒng)一管控，也可以脫離云平臺獨(dú)立運(yùn)行維護(hù)，滿足工業(yè)現(xiàn)場的分期分段施工要求。
面向不同的行業(yè)和領(lǐng)域（醫(yī)藥、制造、化工等），和利時的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，已經(jīng)面對不同的場景搭建了面向生產(chǎn)、物料管理、設(shè)備管理等多個工業(yè)應(yīng)用。
2.3
工業(yè)模型是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)核
工業(yè)模型是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的核心，為平臺上應(yīng)用的成功運(yùn)行提供支持。和利時的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供設(shè)備模型、機(jī)理模型、數(shù)據(jù)模型等，采用“數(shù)、用”分離實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。
建好的模型被封裝成微服務(wù)運(yùn)行在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上，比如來自生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的運(yùn)行，模型的輸出結(jié)果主要下達(dá)到現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)中執(zhí)行調(diào)控操作。
平臺提供快速建模工具，工業(yè)云的模型通過可視化的建模工具進(jìn)行設(shè)置，基本功能包括：模型庫管理、模型編輯、對象編輯、訂閱管理等功能。如下圖：
以圖形化的顯示如下圖：
比如立式泵的工業(yè)模型如上圖所示，包括了可視化三維建模和物理信息的機(jī)理模型。
機(jī)理模型微服務(wù)采用輕量級的Docker容器封裝，實(shí)現(xiàn)與操作系統(tǒng)內(nèi)核資源的隔離和標(biāo)準(zhǔn)化包裝，提高服務(wù)的可移植性，支持開發(fā)測試和部署運(yùn)維的一體化（Devops），滿足持續(xù)集成和持續(xù)交付要求。機(jī)理模型微服務(wù)對外提供HTTP Rest API接口，主要包括模型運(yùn)行控制、模型參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)讀寫、事件接口等。
應(yīng)用案例如下：
1、智慧電廠：和利時公司以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺
HolliCube為主，采用大數(shù)據(jù)以及沉淀多年的電廠功能模型包，協(xié)助客戶建設(shè)一個智能電廠智慧管理平臺、實(shí)現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙及智能決策、競價上網(wǎng)、性能分析和運(yùn)行優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、機(jī)組級優(yōu)化控制五大應(yīng)用。
2、智慧水務(wù)：和利時工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通過構(gòu)建各類水廠、工藝、設(shè)備設(shè)施的資產(chǎn)模型和優(yōu)化模型，支撐行業(yè)專家、管理人員快速進(jìn)行水務(wù)行業(yè)應(yīng)用開發(fā)。通過智慧水務(wù)平臺建設(shè)，該水務(wù)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一信息化平臺，實(shí)時掌握各個水廠生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)、控制各水廠成本差異。同時，平臺對集團(tuán)旗下各水廠進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及水量自動調(diào)整工況，智能控制設(shè)備啟停。
3、智慧礦山：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的煤礦設(shè)備模型、煤礦工藝模型、煤礦安全模型、煤礦算法庫等實(shí)現(xiàn)煤礦大數(shù)據(jù)分析決策、自主學(xué)習(xí)和動態(tài)預(yù)測；最終決策結(jié)果通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺下達(dá)到煤礦各種資源、設(shè)備，進(jìn)行協(xié)同控制。
作者簡介
黃振林
黃振林，和利時科技集團(tuán)有限公司智能數(shù)字化工業(yè)總經(jīng)理。擁有16年開發(fā)、總體設(shè)計工作經(jīng)驗；多年來一直從事智能工廠、智能制造項目的整體解決方案咨詢、規(guī)劃與設(shè)計、實(shí)施與管理等工作。主持和利時智能制造數(shù)字化車間建設(shè)項目（國家首批智能制造試點(diǎn)項目），深度參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟多項專家組專項工作，并參與多項國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)起草和制定；主持國內(nèi)多個大型智能工廠整體建設(shè)規(guī)劃、改造等項目。
賈 峰
賈峰，和利時科技集團(tuán)有限公司公共事務(wù)部總經(jīng)理，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長，中國軟件行業(yè)協(xié)會理事、北京信息化和工業(yè)化融合服務(wù)聯(lián)盟副秘書長，先后在工業(yè)自動化、軌道交通自動化等領(lǐng)域工作數(shù)年，目前主要從事集團(tuán)科研項目的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和管理工作，在公共關(guān)系、項目管理、企業(yè)文化傳播、企業(yè)社會責(zé)任等專業(yè)領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗和專業(yè)見地。
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