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工业互联网和工业物联网之间是什么关系

  最近,我国工业互联网的热潮涌动,各种工业互联网平台和工业APP如雨后春笋般冒了出来。近几年到机器人,从工业4.0到智能制造,从“机器换人”到“工业云”,让人目不暇接,理解不透。

  本文将解读工业互联网的概念以及与相关术语之间的关系,希望能够帮助读者客观、理性地看待当前的工业互联网热潮,找到应用的突破口。

  在企业内部,要实现工业设备(生产设备、物流装备、能源计量、质量检验、车辆等)、信息系统、业务流程、企业的产品与服务、人员之间的互联,实现企业IT网络与工控网络的互联,实现从车间到决策层的纵向互联;

  在企业间,要实现上下游企业(供应商、经销商、客户、合作伙伴)之间的横向互联;从产品生命周期的维度,要实现产品从设计、制造到服役,再到报废回收再利用整个生命周期的互联。这实际上与工业4。0提出的三个集成的内涵是相通的。

  工业互联网将智能机器或特定类型的设备与嵌入式技术和物联网结合起来。实例是将机器和车辆配备智能技术,包括M2M(机器与机器互联)技术,实现制造装备和其它设备可以相互传输数据。工业互联网也应用于交通项目,例如无人(或自主)驾驶汽车和智能轨道交通系统。

  工业物联网指的是物联网在工业的应用。工业互联网涵盖了工业物联网,但进一步延伸到企业的信息系统、业务流程和人员。

  工业互联网的概念实际上与国外提出的万物互联(Internet of Everything,将人、流程、数据和事物结合一起,使得网络连接变得更加相关,更有价值)理念有相似之处,相当于是工业企业的万物互联。

  工业互联网平台是开发和运行各种工业互联网应用功能的平台。工业云平台指的是工业领域的云平台,包括了IAAS(基础设施服务化)、PAAS(平台服务化)、SAAS(软件服务化)三个层面,工业云平台的目的是将工业软件演化为一种云服务(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),将数据和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(例如,实现服务器和桌面虚拟化),因此,工业云平台本质上属于IT平台。

  工业互联网平台是工业云平台的扩展与延伸,不仅能够支持工业云平台的所有功能,而且要支撑工业物联网应用,实现IT与OT融合。

  在IAAS和边缘(设备端)层,工业互联网平台需要实现从设备的控制系统、传感器、可穿戴设备、摄像头和仪表进行数据采集、传输和存储;

  在PAAS层,工业互联网平台需要能够支撑更加复杂的算法,例如利用深度学习技术进行图像分析,利用SPC方法分析质量数据,利用仿真技术对设备的数字化模型(Digital twin)进行性能仿真,利用GIS数据对车辆进行定位,从而对物流运输过程进行追溯等;

  在SAAS层,则应当提供丰富的APP,将原来工业软件固化的功能拆分成很多功能相对独立的插件,可以在PAAS平台即插即用。因此,工业互联网平台比工业云平台要复杂得多。

  工业互联网的核心是互联,是制造企业实现智能制造的关键使能技术之一。根据e-works提出的智能制造金字塔模型,企业推进智能制造包含四个层次、十个场景。

  第一层是推进产品的智能化和智能服务,从而实现商业模式的创新,在这一层,工业互联网可以支撑企业开发智能互联产品,基于物联网提供智能服务;

  第二层是如何应用智能装备、部署智能产线、打造智能车间、建设智能工厂,从而实现生产模式的创新,在这一层,工业互联网技术可以帮助企业实现M2M,从设备联网到产线的数据采集,从车间的智能监控到生产无纸化等;

  第三层是智能研发、智能管理和智能物流供应链,实现企业运营模式的创新,在这一层,工业互联网的主要作用是实现企业内的信息集成和企业间的供应链集成;

  第四层是智能决策,在这个层次,工业互联网的作用是实现异构数据的整合与实时分析。

  工业互联网平台需要管理海量和异构的,结构化、半结构化和非结构化的数据,包括来自各种设备、已服役的产品、信息系统和社交媒体的数据,对于工业企业而言,这些数据就是工业大数据,需要用专业的平台来存储、分析、展现这些数据,通过数据驱动,实现对产品、制造工艺和设备进行监控、控制和优化等功能,这样的平台就是工业大数据平台。应该说,工业大数据平台是工业互联网平台的一个子集。

  目前,最现实的应用场景是装备制造企业利用工业互联网平台来对已服役的产品进行远程的状态监控,乃至预测性维护。

  例如,FANUC公司与思科公司合作,为FANUC机器人的客户提供ZDT(Zero Downtime,零宕机)服务;树根互联的根云平台可以实现移动设备(例如工程机械)的定位和远程监控服务,提供工作时间统计、故障预警、发现并纠正客户的危险操作习惯等服务,还可以帮助客户实现服务电商;东方国信的工业互联网平台实现了对钢铁行业、风电行业、锅炉行业的设备监控、能耗分析等应用;寄云科技与上海隧道工程公司合作,实现了盾构机掘进过程中的故障预警。

  另一个工业互联网典型的应用场景是企业内部设备联网的基础上,实现车间生产设备的监控。美的已经建立了空调生产车间的Digital Twin,可以对设备状态实时监控。华中科技大学一个科研团队通过对江苏省一家制造企业的机床消耗的实时电流进行采集,捕捉细微的波动,来判断是否是刀具断刀的前兆,从而使企业不用按时更换刀具,延长刀具使用寿命。目前的工业互联网应用,主要还是工业物联网的范畴。

  工业互联网涵盖的领域非常广,要实现各种软件、硬件、机器设备、产品与业务流程和人员的互联,实际上难度非常大。

  工业互联网是个美好愿景,但要实现这一愿景还需要很长的过程,需要打造一个健康的生态系统。工业互联网的概念很大,不少各种功能各异的云平台都在宣传自己是工业互联网平台,让企业难以分辨。

  总体来说,虽然目前工业互联网热潮涌动,但是目前我国的工业互联网应用还处于初级的阶段,各界对工业互联网的认识与理解还不太统一。

  市场上已有的工业互联网平台实际上只能支持某些单点应用或特定功能,还缺乏真正基于多租户的工业互联网平台。各种平台之间要实现集成,涉及到诸多的标准和安全问题。按照目前“百花齐放”的发展态势,势必形成很多“云孤岛”。

  在这次工业互联网热潮中,一些厂商过度炒作,对于制造企业和工业软件企业而言,将所有工业软件都变成APP,既不现实,也没必要,制造企业已经应用了很多IT系统,不可能把所有的应用都转到工业互联网平台。

  另外,要实现不同工业互联网平台上的APP之间的互操作还面临很多难题。制造企业推进工业互联网应用,还需要认真梳理自己的需求,分析投资收益,千万不要盲目冒进。实现工业互联网应用,对用户企业,对于工业互联网平台开发商、运营商、APP开发者,对整个产业链而言,都还任重道远!

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