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中国工业物联网平台之战打响
作者:佚名 | 来源:cechina
2018-08-29
工业物联网云平台是开发和运行各种工业物联网应用功能的云平台,面向制造业的数字化网络化智能化的需求,构建基于海量数据采集汇聚分析的一套服务体系,支撑制造资源的泛在连接,弹性供给,高效配置。

 

工业物联网云平台是开发和运行各种工业物联网应用功能的云平台,面向制造业的数字化网络化智能化的需求,构建基于海量数据采集汇聚分析的一套服务体系,支撑制造资源的泛在连接,弹性供给,高效配置。工业物联网平台包括IaaS(基础设施服务化)、PaaS(平台服务化)和SaaS(软件服务化)等三个层面。工业物联网云平台的目的是将工业软件演化为一种服务(SaaS),并为客户提供可以对软件功能进行配置或二次开发的平台(PaaS),将数据信息系统存储到云端,从而使工业企业应用信息系统更加便捷,更有利于管理。

工业物联网云平台的产业演进过程

萌芽期(2010年以前):2009年,阿里公司率先开展云平台的研究,并逐步与制造、交通、能源等众多领域的领军企业合作,成为一些工业企业搭建云平台的重要推手。

发展初期(2010年—2014年):2010年,腾讯开放平台接入首批应用,腾讯云正式对外提供云服务。2011年,华为公司依托其资本和云计算研发实力,发布华为云平台,面向互联网增值服务运营商、大中小型企业、政府、科研院所等广大企事业用户提供包括云主机、云托管、云存储等基础云服务、超算、内容分发与加速、视频托管与发布、企业IT、应用托管等服务和解决方案。

快速发展期(2015年—至今):2015年以后,国内企业积极开展布局:航天云网、三一重工、海尔、富士康等企业依托自身制造能力和规模优势,推出工业平台服务,并逐步实现由企业内应用向企业外服务的拓展;和利时、用友、沈阳机床、徐工集团等企业则基于自身在自动化系统、工业软件与制造装备领域的积累,进一步向平台延伸,尝试构建新时期的工业智能化解决方案。然而,目前中国工业物联网云平台产业的发展仍处于初级阶段,落后于美国、德国等工业强国,为了能够追赶上它们的脚步,中国必须加快工业物联网的发展步伐。

工业物联网云平台结构

数据采集层:包括协议解析、数据集成、边缘数据处理等。数据采集层是基础,负责采集精准、实时、高效的数据。考虑数据的安全性与协议的复杂性,要构建一个精准、实时、高效的数据采集体系,把数据采集上来,通过协议转换和边缘计算,一部分在边缘侧进行处理并直接返回到机器设备,一部分传到云端进行综合利用分析,进一步优化形成决策。

IaaS层:是支撑层,对所有计算基础设施的利用,包括处理CPU、内存、存储、网络和其它基本的计算资源,用户能够在该层部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。IaaS服务提供商为企业提供硬件设施的基础服务。云端的服务器与存储设备集中在IaaS服务提供商的大型机房内统一管理,节约了企业服务器的占地资源与维护成本。

PaaS层:是核心层,构建一个扩展的操作系统,为应用软件开发提供一个基础平台。系统软件开发测试需要在本地配置开发环境和服务器等设备,而PaaS平台提供了软件开发的基础架构,软件开发者可以在这个基础架构之上建设新的应用,或者为已有的应用扩展新的功能。

SaaS层:是关键层,主要是以工业APP的形式体现,用于面向特定的工业场景提供特定的服务。SaaS产品种类包括设计、生产、设备管理、能耗优化等。这类软件都是以年费的形式采购后通过实体光盘来进行本地安装,通过企业内部局域网连接,当软件系统出现问题时则必须有专业的软件售后服务人员上门进行调试,同时软件系统也无法做到及时频繁的更新升级。

中国工业物联网云平台产业链环节

目前中国工业物联网云平台产业发展较为成熟、利润较高的是IaaS层。随着产业不断发展成熟,市场对于服务的需求将越来越强烈,数据采集层、PaaS层和SaaS层的利润将逐渐上升,并将成为产业利润的主要来源。

物联网作为新一代信息技术的重要组成部分,在工业领域的落地将成为制造业智能化的核心部分,工业物联网作为物联网的子集,是智能制造的神经系统,也是物联网产业结构中市场份额最大、最具潜力的领域。而工业物联网云平台处于工业物联网五个架构层(感知层、现场管理层、网络层、平台层和应用层)中的平台层,其作用在于收集、处理数据等。工业物联网云平台产业链的参与者主要包括:设备制造商、系统集成商、网络运营商和平台供应商等,而处在不同产业链环节的企业则借助工业物联网云平台,专注于自身优势业务发展,蓄势待发。

平台之战打响 IT巨头争相布局

工业云平台的价值在于“互联”和“优化”,根本上是为了实现信息对称和生产效率的提升。以阿里、腾讯、华为为代表的互联网企业,利用数据上的优势,着力打造工业云平台的建设,以数据驱动生产,以互联构建工业物联产业链。

阿里云创立于2009年,是全球领先的云计算及人工智能科技公司,为200多个国家和地区的企业、开发者和政府机构提供服务。据2017年8月阿里巴巴财报数据显示,阿里云付费云计算用户超过100万,其服务客户超过230万。

腾讯云是基于QQ、微信、腾讯游戏等海量业务的技术锤炼,从基础架构到精细化运营,从平台实力到生态能力建设,腾讯云将之整合并面向市场,使之能够为企业和创业者提供集云计算、云数据、云运营于一体的云端服务体验。

华为云在数字化转型浪潮中,为了更好地支持云服务业务的发展,2017年3月专门成立了Cloud BU。这是一个基于公有云业务把产品及其运维和运营端到端打通的组织。同时,华为还与业界顶尖的科研院校积极展开合作,不断增强在公有云、AI、大数据、算法等领域创新能力和核心竞争力。

制造业转型升级设备制造商蓄力建设工业云

工业物联网的完整解决方案有四个环节:设备接入、设备通信、工业物联网平台、软件应用于服务。设备接入,则是把数以亿计的终端工业设备连入互联网,通过数据交流共享工业云平台的最终价值。以徐工集团、沈阳机床等设备制造商为主的企业,利用信息化理念,构建工业云平台生态系统,实现全价值链的信息化服务。徐工集团旨在打造中国的“Predix”。在2009年,徐工就启动了信息化整体提升工程,形成了完整的研产供销服、全价值链的信息化体系,积累了150T的工业大数据。在2016年11月11日,徐工携手阿里巴巴、华为等,正式面向全球启动了“徐工工业云”。目前,平台已接入了超过31万台设备,包括工程机械设备、汽车、农业机械、环卫机械以及竣工机械,积累了大量的数据。沈阳机床则着力打造iSESOL工业云。沈阳机床集团联合神州数码控股、光大金控于2015年共同投资成立智能云科信息科技有限公司。智能云科打造了iSESOL云制造服务平台。iSESOL工业云是以工业数据服务驱动供需新生态,旨在助力企业实现从智能装备到智能车间,再到智能工厂的逐步衍进,涵盖了制造数据、交易智选、区域协同、金融合作、人才汇聚和个性定制等服务。而iSESOL网致力于满足机械加工领域的交易需求,提供快捷、安全的交易环境,构建生产能力共享经济生态。“iSESOL俱乐部”会员服务计划同步推出,秉承“让制造更简单”的理念,为合作企业提供各类线上线下增值服务。

从制造走向“智造” 生产制造商的工业云之路

高速运转的生产线产生的数据对实时性要求很高,因此工业大数据的处理相比商业大数据更加困难。完整的工业生产流程,设计从原材料采购、供应链管理、生产制造管理到产品销售的所有环节,使得工业云平台建设显得尤为重要。以富士康、海尔等各大生产制造商为代表,以从“制造”走向“智造”为核心理念,全面实施起工业云平台建设。

BEACON平台。富士康集团于2017年开发了工业物联网平台BEACON,探索将数字技术与其3C设备、零件、通路等领域的专业优势结合,向行业领先的工业互联网公司转型。BEACON平台通过工业互联网、大数据、云计算等软件及工业机器人、传感器、交换机等硬件的相互整合,从而建立了端到端的可控可管的智慧云平台,将设备数据、生产数据、产业专业理论进行集成、处理、分析,形成开放、共享的工业级APP。目前,富士康借助BEACON平台实现生产过程全记录、无线智慧定位、SMT数据整体呈现(产能/良率/物料损耗等)、数据智能实现集中管理数据、基于大数据的智能能源管控和自适应测试平台。

COSMOPlat平台。海尔集团基于家电制造业的多年实践经验,推出工业物联网平台COSMOPlat,形成以用户为中心的大规模定制化生产模式,实现以用户为中心的大规模定制化生产模式,实现需求实时响应、全程实时可视和资源无缝对接。COSMOPlat平台共分为四层:第一层是资源层,开放聚合全球资源,实现各类资源的分布式调度和最优匹配。第二层是平台层,支持工业应用的快速开发、部署、运行、集成,实现工业技术软件化。第三层是应用层,为企业提供具体互联工厂应用服务,形成全流程的应用解决方案。第四层是模式层,依托互联工厂应用服务实现模式创新和资源共享。目前,COSMOPlat平台已打通交互定制、开放研发、数字营销、模块采购、智能生产、智慧物流、智慧服务等业务环节,通过智能化系统使用户持续、深度参与到产品设计研发、生产制造、物流配送、迭代升级等环节,满足用户个性化定制需求。

工业物联网云平台发展特点

计算资源虚拟化日渐成熟 奠定云平台发展基础

工业物联网云平台是架构在云计算IaaS层之上的PaaS平台,是PaaS层的一个细分领域。据统计,AWS、阿里云、UCloud等一系列云计算厂商的注意力主要集中在提供计算资源、数据存储、内容分发等业务上,该类企业参与物联网发展的方式主要是物联网云平台的建设,为其提供IaaS层的基础设施。而由于工业物联网云平台企业所涉及业务垂直在物联网的设备连接、管理等方面,并未涉及如内容分发等云计算行业中的其他业务,因此工业物联网云平台企业通常选择与云计算厂商合作而不是单独建立机房。云计算企业的产品、业务较多,针对物联网可将其简化为计算资源、存储空间、通信宽带三个方面。计算资源指的是在物理服务器中虚拟出的云服务器。从计算机发展史来看,虚拟化技术早已存在,该技术可为企业提供弹性的计算资源。在物联网设备增加时,企业可按需扩充云主机数量。而通过各联网传感器传回的结构化数据将存储在数据库中;而针对传回的图片、音频、报表等非结构化数据,云计算厂商也提供对象存储服务。目前深度学习在识别、自然语言处理等领域有所突破。但随着人工智能的发展,可在沉淀的数据中挖掘价值,这也是物联网在未来具有想象力的重要因素,通信是保证信息传回的通道,除此之外也保证跨区服务器之间的通信需求。由于弹性计算、存储等资源的按需付费,云计算不仅降低了物联网云平台的运营成本,也为业务增长提供了保障。

物联网数据规模化、多样性加快工业物联网云平台发展

相比于互联网或移动互联网,物联网设备更加复杂,传统的互联网接入设备主要是电脑、手机等终端,设备之间的差异化小,通过该类设备所产生的数据类型和底层的通信协议也有相应的统一标准,而物联网的特别之处在于其需要将具备不同功能的物体接入到统一的平台,而不同终端所产生的数据类型也有差异,底层通信标准存在不统一的情况。如阿里云、青云、UCloud在内的云计算平台在为传统IT提供云服务时,主要关注性能等因素,而除此之外,物联网平台需要关注的还在于需要将不同类型的数据进行统一,以便于后续的数据分析处理。

工业应用丰富助力工业物联网云平台发展

工业物联网云平台在工业制造领域的应用十分丰富,包括设备制造、石化、金属冶炼及加工、食品饮料、服务等。但其主要应用方面集中在制造业供应链管理、生产过程工艺优化、产品设备监控管理、环保监测及能源管理等方面。2012年11月,GE公司发布了《工业互联网:打破智慧与机器的边界》白皮书,书中提到如果工业物联网云平台的推广和实施可以为工业领域带来哪怕1%的成本或者资本节省,也就是从效率提升的角度带来一点微小的进步,其成果也将是很大的。工业物联网在航空和电力节约1%的燃料,将会分别带来300亿和600亿美元的收益;在医疗、铁路和石油天然气等领域系统效率提高1%,带来的收益量分别是630亿、270亿和900亿美元。

传统IT架构应用受限,要加紧云平台建设

将来,工业物联网的设备将不再是仅限于智能手机、电脑等,它会覆盖到智能制造设备、交通物流、公共安全、智能消防、工业检测等各种领域。从业务角度来看,物联网行业现在面临着快速的产品上市、数据营销、产品迭代和版本升级,就需要获得来自后端IT资源的支持。传统的IT解决方案需要厂商通过IDC来存储数据、开发APP来进行数据应用以及构建数据模型进行分析,无法满足物联网,尤其是工业物联网领域快速发展需求。其主要问题集中体现在:首先,海量业务数据的巨大压力。物联网的连接终端数相比互联网和移动互联网均有数量级的提升,预计到2025年全球设备连接数会达到1000亿,传统的硬件环境无法支撑海量物联网终端带来的数据存储、分析、应用等需求,物联网行业亟需低成本高效的IT解决方案;其次,传统行业制造商需要一整套物联网解决方案。传统行业尤其是制造业,在转型物联网时会面临很多问题,比如设备如何联网、数据如何存储、如何开发APP以及如何对搜集到的数据进行分析等一系列问题,传统厂商尤其是中小型企业需要一整套的物联网解决方案来实现向“互联网+”的顺利转型升级;最后,工业物联网业务对数据处理实时性的要求不断提高。在数据采集的过程中做实时分析,并将计算的结果进行反馈是客户的实际需求。例如汽车企业在系统采集的车辆实施运行数据需求以仪表盘的方式实时地展现在用户的APP或车载终端上,传统IT解决方案无法获得大规模的并发实时处理。

工业物联网云平台的应运而生,为传统厂商提供了专业的物联网解决方案,为传统工业领域中需要将传统设备变成“互联网+”设备的制造商,提供了数据通信服务、云计算中心服务、软件UI服务的基础软件平台系统,可以便捷地将传统设备制造商的产品互联网化,为传统制造商提供专业的“互联网+”解决方案。另外,工业物联网云平台的出现,可以有效地解决传统数据中心面临的资源管理复杂、运维操作风险高、服务响应慢的难题,凭借快速的IT资源交付以及弹性的资源伸缩能力,帮助企业建立一个完整的物联网解决方案,助力企业快速稳定发展。

工业物联网产业发展趋势

工业物联网产业的发展,与以下驱动因素有关:一是“智能制造”驱动工业物联网飞速发展;二是“新型产业生态”推动工业物联网协调发展;三是应用需求带动工业物联网市场全面发展。

“智能制造”驱动工业物联网飞速发展

智能制造是伴随着信息技术的发展而逐步发展起来的,业已成为制造业升级的主攻方向。从全球角度来看,通过自动化工业设备和系统之间的通信,工业物联网使工厂更加智能化,智能制造成为工业物联网的核心领域。工业物联网是智能制造的一项有力技术,它的进步将在产业升级中助力“中国制造”、“互联网+先进制造业”,促进制造业进一步降本、提质、增效,推动供应链变革。而随着智能制造超越概念进入企业工厂正在执行的项目,制造商和他们的解决方案提供者将改进支持这些项目的工业物联网技术。

“新型产业生态”推动工业物联网协调发展

工业领域构成的产业生态正在逐步跳出传统生产规模制胜的旧模式,构建起依托节能、智能、绿色三大优势的主动服务体系和行业新生态,形成了物联网时代对现代新型生产制造产业的引领力。环境保护、节能减排是中国乃至世界都在倡导且经久不衰的话题,在工业化发展中,创造巨大物质财富的同时,给空气造成很大的污染,代价极为沉重。即使一些传统企业投入污染监控设备,环境污染还是没有得到真正改善。工业物联网解决方案有助于打通工业流程中生产、管理、运营,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化生产环境。因此,以工业物联网思维来管理发展新型生产产业为抓手,以绿色环保产业生态创新为方向,从而引领智慧环保关键技术革新及设备产品升级,可以促使工业物联网与新型产业生态共同发展。

应用需求带动工业物联网市场全面发展

工业应用需求增长是工业物联网发展的主要动能。工业物联网与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时管理和控制。在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。工业物联网具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性的属性,在企业应用需求的强力影响下,工业物联网将在工业领域内全面开展。

展望未来物联网产业的发展趋势,传感器、新型通信技术及工业云平台将发挥重要作用。

传感器在工业领域的应用将趋于首位

工业物联网在结构上分为感知层、网络层和应用层三个部分。其中感知层作为网络层传输的数据源头、应用层计算的数据基础,更是起到了至关重要的作用。而构成感知层的重要组件就是各种各样的传感器。自从工业时代开始以来,传感器就在生产控制和探测计量等领域发挥着至关重要的作用。正如人的眼睛和耳朵一样,作为物联网中一个从外界接收信息的载体,重要的感知层前端,传感器将随着工业物联网的普及迎来一个高速的发展期。

新型通信技术将支撑工业物联网更快速发展

工业物联网是利用局部网络或互联网等通信技术,把传感器、控制器、机器、人员和物品等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络,从而最大限度地提高机器效率以及整个工作的吞吐量。工业物联网的通信技术涉及调制与编码技术、自适应跳频技术、信道调度技术、通信协议多样性、多标准有线及无线技术,是工业物联网核心技术的组成部分。通信技术从2G发展到4G甚至即将到来的5G,未来的升级换代将越来越快,也将推动工业物联网更快速地发展。

工业云平台发布将推动工业物联网发展新局面

中国工业云平台在2015年以后积极开展布局,提出“互联网+先进制造业”战略中,专门设置了工业互联网平台建设及推广工程。一些制造业类企业依托自身制造能力和规模优势,率先推出工业平台服务,并逐步实现由企业内应用向企业外服务的拓展。还有一些设备制造类企业则基于自身在自动化系统、工业软件与制造装备领域的积累,进一步向平台延伸,尝试构建新时期的工业智能化解决方案。许多互联网企业为制造业企业提供平台服务,是传统企业推出云平台强有力的技术支撑。

基于以上趋势,对业界互联网平台业务公司来说,需要围绕数据采集、平台管理、建模分析以及平台间互联互通等关键技术,发挥骨干企业和科研院所的核心能力,加快跨行业、跨领域工业云平台的培育,致力建成一批能够支撑企业数字化、网络化、智能化发展需求的企业级云平台,从而提升本土工业云平台的国际核心竞争力。

另外,需加大鼓励工业云平台在产业聚集区落地力度,推动地方政府通过财税支持、政府购买服务等方式鼓励中小企业业务系统向云端迁移,从“供给侧”和“需求侧”两端发力,“建平台”和“用平台”双向迭代,打造资源富集,良性互动的工业云平台体系。

同时,还要围绕基于工业物联网平台的制造模型、知识组件、算法工具的开放共享,支持软件企业、工业企业、科研院所等开展合作,培育100万左右面向协同研发、分享制造、全生命周期管理等特定应用场所的工业APP,推进工业制造程序化、工业知识显性化和工业智能云计算化的发展新生态。

责任编辑:焦旭