一、什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)?
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分為廣義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和狹義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。廣義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是第四次工業(yè)革命的代名詞。和德國工業(yè)4.0以及中國制造2025類(lèi)同,都是工業(yè)體系轉型的國家發(fā)展規劃。我們首先論述狹義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),狹義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)僅僅指的是設備的聯(lián)網(wǎng)。
設備聯(lián)網(wǎng)指的就是產(chǎn)品研制過(guò)程中設計用的設備(包括硬件和軟件,其中軟件叫軟設備)、工藝設備、生產(chǎn)制造中用的裝備、以及保證生產(chǎn)制造過(guò)程的水暖電氣等等環(huán)境設備;當然,制造出來(lái)的零件、組件、部件、全機產(chǎn)品;都要做大量的物理實(shí)驗和測試計量工作;這些用于物理實(shí)驗和測試計量的各類(lèi)設備也是工業(yè)設備。因此狹義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):包含了設計工藝、生產(chǎn)制造、環(huán)境控制、實(shí)驗室測試、計量等等用的各種設備。這些設備的連接就是狹義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接。
而現在我們國家推動(dòng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計劃,實(shí)際上指的是廣義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。廣義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就復雜了。不僅僅包括設備的聯(lián)網(wǎng)。核心是提升一個(gè)國家的工業(yè)能力和工業(yè)水平,當然也是我們國家制造業(yè)轉型升級的一個(gè)重大推手和抓手。
二、廣義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
我們來(lái)看一看到底什么是廣義的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
從1946年第一臺計算機的出現;到1956年提出人工智能的概念;再到1967年美國國防部預研局為連接幾臺不同的大型計算機建立的ARPA(阿帕網(wǎng),國際互聯(lián)網(wǎng)前身),到90年代國際互聯(lián)網(wǎng)的推廣和應用。這些都是連接。設備連接起來(lái)了,我們就可以快速的互通信息、快速的交流。連接的網(wǎng)絡(luò )點(diǎn)數越多,我們所能交流的信息量就越大,這個(gè)在國際互聯(lián)網(wǎng)的很多書(shū)中都有論述。
當然,我們所能掌握和控制的設備、信息以及材料和他們之間的物流交通就越便利。這個(gè)是國際互聯(lián)網(wǎng)。國際互聯(lián)網(wǎng)連接的是PC機、各種Ipad、以及移動(dòng)的手機等等,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的連接要素是工業(yè)制造中的生產(chǎn)要素。不是國際互聯(lián)網(wǎng)上的IP、不是地址、更不是帶寬。
生產(chǎn)要素是什么?它是世界上各類(lèi)工業(yè)設備和裝備上用的總線(xiàn)和通信協(xié)議;關(guān)注的是工業(yè)設備;關(guān)注的是底層的工業(yè)總線(xiàn)和通訊協(xié)議。據我不完整的統計數據,工業(yè)總線(xiàn)現在有120多種;在此上衍生的通訊協(xié)議超過(guò)5000種。這些總線(xiàn)和協(xié)議構成了我們的基礎。
我們現在在工業(yè)部門(mén)和制造業(yè)部門(mén)采用的各種控制器,各種設備,它的基礎連接靠的是總線(xiàn)和通訊協(xié)議。這些總線(xiàn)和通訊協(xié)議對下連接了世界上各類(lèi)復雜的傳感器,對上連接到了設備。他有硬件接口標準和通訊協(xié)議,也有軟件標準和通訊協(xié)議;這樣的硬件接口和軟件接口才能夠連接各類(lèi)各種設備,形成統一的交流控制和反饋機制。
三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特征
工業(yè)的三個(gè)工業(yè)特征決定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特殊性:
第一個(gè)特征是行業(yè)特征;工業(yè)同行業(yè)內,每個(gè)企業(yè)都是產(chǎn)品的競爭關(guān)系。比如說(shuō)美國GE公司的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),它的predix自己和下游企業(yè)以及配套企業(yè),以及產(chǎn)品交付后的用戶(hù)企業(yè),都可以用這個(gè)網(wǎng);但是英國的羅羅、美國的普惠以及相關(guān)企業(yè);不會(huì )用這個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。因為有工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)秘密,商業(yè)秘密等,它不可能把自己的企業(yè)的生命線(xiàn)交給同類(lèi)的競爭企業(yè)。拿國內來(lái)說(shuō),同樣,三一重工、徐工、中聯(lián)重科等,海爾、美的、格力等等家電巨頭,他們不可能用同一張工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)解決問(wèn)題。
第二個(gè)特征就是產(chǎn)品的復雜度。我們把國際互聯(lián)網(wǎng)形容成X軸的話(huà),網(wǎng)上可以接入任何人員和任何電腦類(lèi)設備,溝通的是信息流,接入的數量越大就越有價(jià)值,他是被平的。但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就不一樣了,它像Y軸,做的越深、垂直深入越深越好。
為什么呢?行業(yè)特征,就是說(shuō)產(chǎn)品的復雜度,比如說(shuō)拿海爾的產(chǎn)品來(lái)講,他們的家電復雜的產(chǎn)品可能就幾十個(gè)傳感器,就可以深入檢測需要的零組件工作狀態(tài)。據我了解工程機械產(chǎn)品傳感器一般來(lái)說(shuō)有100多個(gè),這100多個(gè)傳感器的整體感知,深入檢測需要的零組件工作狀態(tài),判斷診斷機器設備的健康情況,它連接的復雜度、傳輸的復雜、應用的復雜度、管理的復雜度、工業(yè)APP開(kāi)發(fā)的復雜度。就和家電復雜度不一樣。
查閱相關(guān)的材料可知,目前單一產(chǎn)品傳感器是空客A380飛機;380飛機,每個(gè)發(fā)動(dòng)機有2000個(gè)傳感器,他有四臺同樣的發(fā)動(dòng)機,每架飛機上總共有超過(guò)2萬(wàn)個(gè)傳感器。因此應用于飛機的工業(yè)云平臺以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,和汽車(chē),工程機械以及家電的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺復雜度完全不在一個(gè)層級。
個(gè)人認為:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺降維可用;升維非常困難。就是說(shuō)為復雜產(chǎn)品研制的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以降維用于簡(jiǎn)單產(chǎn)品;為簡(jiǎn)單產(chǎn)品研制的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺沒(méi)有升維用于復雜產(chǎn)品的機會(huì )。
第三個(gè)就是工業(yè)產(chǎn)品的安全性。眾所周知:在伊朗核電站的問(wèn)題上,在工業(yè)設備中植入了病毒,就使的核電站運行不靈,鈾濃縮機工作不了。因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全性是國際互聯(lián)網(wǎng)的安全性所不能比擬的。一個(gè)國家的工業(yè)安全是國家命脈,不能有任何疏忽。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構
(來(lái)源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書(shū))
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣層對接工業(yè)設備和設施,中間平臺層重點(diǎn)就是工業(yè)機理模型,應用層是工業(yè)SAAS。類(lèi)比計算機的操作系統,可以參考下圖。
操作系統和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
(工業(yè)操作系統)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有三大系統需要系統思考:1.工業(yè)機理模型,是中國的薄弱環(huán)節;2.工業(yè)APP的建設;3.前端傳感器以及工業(yè)總線(xiàn)、通訊協(xié)議的自主化。工信部苗部長(cháng)多次講過(guò):推動(dòng)中國制造業(yè)百萬(wàn)工業(yè)APP建設,也安排了多項研究項目,以此推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP建設架構
(來(lái)源:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP發(fā)展白皮書(shū))
四、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP(以下簡(jiǎn)稱(chēng)工業(yè)APP)是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),承載工業(yè)知識和經(jīng)驗,滿(mǎn)足特定需求的工業(yè)應用軟件,是工業(yè)技術(shù)軟件化的重要成果。
工業(yè)APP是面向工業(yè)產(chǎn)品全生命周期相關(guān)業(yè)務(wù)(設計、生產(chǎn)、實(shí)驗、使用、保障、交易、服務(wù)等)的場(chǎng)景需求,把工業(yè)產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)過(guò)程中的知識、技術(shù)訣竅封裝成應用軟件。其本質(zhì)是企業(yè)知識和技術(shù)訣竅的模型化、模塊化、標準化和軟件化,能夠有效促進(jìn)知識的顯性化、公有化、組織化、系統化,極大地便利了知識的應用和復用。
工業(yè)APP作為一種新型的工業(yè)應用程序有6個(gè)典型特征:
(1)完整地表達一個(gè)或多個(gè)特定功能,解決特定問(wèn)題;
(2)特定工業(yè)技術(shù)的載體;
(3)小輕靈,可組合,可重用;
(4)結構化和形式化;
(5)輕代碼化;
(6)平臺化可移植。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現智能制造的抓手,推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是長(cháng)期的工作,我們相信:在工信部的領(lǐng)導下,正確規劃,努力前行,避免或者減少“無(wú)用功”。我們一定能夠循環(huán)漸進(jìn),攀登工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)高峰。
本文作者:寧振波,中航工業(yè)信息技術(shù)中心首席顧問(wèn),工信部首批兩化融合專(zhuān)家,國家智能制造重點(diǎn)實(shí)驗室學(xué)術(shù)委員會(huì )委員,國內新工業(yè)革命與智能化創(chuàng )新的專(zhuān)著(zhù)《三體智能革命》合著(zhù)作者。翔正國際首席專(zhuān)家。