2019-2020年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度報告
1. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):智能制造的核心基礎
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是什么?在漫長的演進中成型,是多項信息技術的系統(tǒng)綜合。實際上工業(yè) 領域已經(jīng)經(jīng)歷了機械生產(chǎn)、數(shù)字化制造、網(wǎng)絡化制造、智能化制造四個階段,同時工業(yè)生 產(chǎn)也經(jīng)歷了以下三次變革:(1)物理系統(tǒng)代替簡單的人工、(2)物理系統(tǒng)代替大量體力 勞動、(3)信息系統(tǒng)開始替代創(chuàng)造性腦力勞動。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最早由美國通用電氣公司 GE 于2012年首次提出,實際體現(xiàn)了工業(yè)領域智能化制造的概念。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代,生產(chǎn)資料與生產(chǎn)關系將發(fā)生革命性變化。石油、煤炭等礦藏實際 是數(shù)十億年太陽能量的積累與轉化,并在自然界循環(huán),工業(yè)數(shù)據(jù)也類似。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下, 來自工藝環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡空間匯集、處理、沉淀,最終又在工藝環(huán)節(jié)體現(xiàn)價值。與蒸汽 時代、電力時代的技術革命相仿,數(shù)據(jù)將成為工業(yè)企業(yè)的重要生產(chǎn)資料,而通信技術則將 成為重要的生產(chǎn)工具。
傳統(tǒng)行業(yè)的效率提升是TMT長期的趨勢主線之一,驅動力就是技術。過去TMT 領域 互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術發(fā)展的受益領域是 C 端移動互聯(lián)網(wǎng);人口紅利瓶頸期的大背景下, 產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet,也即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))成為技術滲透的新趨勢。一方面我國 大工業(yè)領域的市場規(guī)模與智能化改造提升空間巨大,另一方面 TMT產(chǎn)業(yè)鏈也是全方位受益
在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術的支持下,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)窗口臨近。物聯(lián)網(wǎng)技 術的發(fā)展使得包含智能物體狀態(tài)、標識、位置的大量工業(yè)數(shù)據(jù)得以收集,互聯(lián)網(wǎng)技術為數(shù) 據(jù)的傳遞提供了可能,云計算提供了基于平臺的工業(yè)數(shù)據(jù)計算及分析能力。互聯(lián)網(wǎng)、云計 算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術向工業(yè)領域的滲透融合促成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的突破與成型。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包括三大體系:網(wǎng)絡、平臺和安全。其中:
(1)網(wǎng)絡是工業(yè)互聯(lián)的基礎:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求企業(yè)內部的供銷存、生產(chǎn)、中后臺管理 等環(huán)節(jié)實現(xiàn)人、財、物等信息流的統(tǒng)一,打破當前煙囪式(相互獨立)的工業(yè)信息系統(tǒng);同時外部產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的信息流相互打通、整體協(xié)同。因此工業(yè)互聯(lián)最基礎的要 求在于通過通信網(wǎng)絡提供底層支持,最終實現(xiàn)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡、生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡中不同單元、 不同設備、不同系統(tǒng)的實時感知與協(xié)同交互。
(2)平臺是工業(yè)互聯(lián)的核心:生態(tài)中不同單元、不同設備、不同系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù) 通過網(wǎng)絡基礎在平臺上匯集,本質是面向大工業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化需求,通過物 聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術,構建高效、實時、精準平臺體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集、 建模分析、應用開發(fā)、資源調度、監(jiān)測管理等功能,是工業(yè)互聯(lián)的核心。
(3)安全是網(wǎng)絡與平臺的保障:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代,數(shù)據(jù)是企業(yè)的核心資產(chǎn)之一,更加 強調體系的信息安全。企業(yè)內網(wǎng)的安全可分為企業(yè)內應用安全、控制安全及設備安全三個 方面;整體體現(xiàn)為對設備、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)的安全防護能力。
過去通信技術在工業(yè)領域早已廣泛應用,但各類技術均有短板;5G通信標準滿足工業(yè) 通信實時性、穩(wěn)定性需求,推動了工業(yè)技術的創(chuàng)新浪潮。
目前工業(yè)領域傳統(tǒng)的設備通訊方式是現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)?,F(xiàn)場總線技術普遍存在 通信能力差、距離短、抗干擾能力較差等問題,且現(xiàn)場總線的傳輸存在延遲,影響設備和 系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通;工業(yè)以太網(wǎng)作為一種隨機網(wǎng)絡,因其通信不確定的特點難以實施高 速的穩(wěn)定傳輸。5G具有高速率、低延時、高容量的特性,滿足工業(yè)數(shù)據(jù)傳遞實時性與穩(wěn)定 性的要求,成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重要的業(yè)務支撐。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的必經(jīng)之路,解決現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)痛點:
(1)成本需求:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幫助工業(yè)企業(yè)持續(xù)降低成本。低成本永遠是工業(yè)企業(yè)增厚 利潤的重要追求,但傳統(tǒng)物理設備效率提升已達到極限。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)采用云計算、大數(shù)據(jù) 技術改造現(xiàn)有機器和物理設備,將帶來及其明顯的成本費用邊際改善。如 Uptake 幫助美國最大核電站PALO Verde,實現(xiàn)每年1000萬每月的成本節(jié)省,成本降低20%。又如青 島紡織機械廠依托海爾 COSMOPlat 平臺通過數(shù)據(jù)采集及分析實現(xiàn)設備遠程運維,每年節(jié) 省96萬元,宕機時長從每次的三天縮短為一天,降低直接損失64萬元/次。
(2)傳輸需求:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)滿足工業(yè)流程通信傳輸需求。工業(yè)數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長直接 促成了數(shù)據(jù)低成本安全存儲的需求,且不同主體、系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)難以統(tǒng)籌集成。以太網(wǎng)作 為較多被使用的通訊方式,因其通信不確定、受工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境制約多的特點難以實施高速 的傳輸與廣泛使用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對其隔離能力及業(yè)務承載能力具備嚴格要求,可以實現(xiàn)遠 程操控、數(shù)據(jù)自動采集等功能。
(3)產(chǎn)業(yè)鏈:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),優(yōu)化生產(chǎn)制造新模式。從供應鏈上看, 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出生產(chǎn)制造新模式,實現(xiàn)柔性制造和個性化定制,對智能化生產(chǎn)有著至關重 要的作用。從空間鏈上看,受空間、資源的限制,傳統(tǒng)企業(yè)難以實現(xiàn)多個環(huán)節(jié)的協(xié)同。在 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支持下,工業(yè)企業(yè)可以實現(xiàn)業(yè)務信息共享,幫助企業(yè)實現(xiàn)即時生產(chǎn)監(jiān)控、遠 端數(shù)據(jù)采集與控制,及時響應打破空間隔閡,實現(xiàn)互聯(lián)互通。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新基建的重要組成部分?!靶禄ā敝?G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物 聯(lián)網(wǎng)為代表的新型基礎設施,本質上是信息數(shù)字化的基礎設施。2018年工信部發(fā)布《工業(yè) 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃(2018-2020 年)》以及工作計劃,提出到 2020 年底,初步建成工業(yè) 互聯(lián)網(wǎng)基礎設施和產(chǎn)業(yè)體系,培育一批獨立經(jīng)營的企業(yè)級平臺,打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺試驗 測試體系和公共服務體系。預計將推動30萬家以上工業(yè)企業(yè)上云,培育超過30萬個工業(yè) APP,同時配套融資支持。
工信部指導,省一級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺陸續(xù)成立。國內工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺主要以省級工信 廳/經(jīng)信委牽頭指導、工業(yè)/ICT企業(yè)參與或主導建設。如江西省在中國聯(lián)通主導下成立國內 首個省級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺;江蘇省在徐工集團等企業(yè)聯(lián)合下成立省級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟等。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模在萬億級別。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質是實現(xiàn)跨設備、跨系統(tǒng)、跨地區(qū)的 工業(yè)互聯(lián)互通,數(shù)據(jù)資源有效利用及企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同制造的基礎設施。根據(jù)國際 機構IoT Analytics的統(tǒng)計,全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺有450個提供企業(yè),同時預計在2023年 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將會達到萬億市場規(guī)模。
2. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構體系與5G應用解構
在網(wǎng)絡、平臺、安全三大體系下,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已形成三大優(yōu)化閉環(huán)。一是生產(chǎn)過程優(yōu) 化,其核心在于對智能機器與生產(chǎn)環(huán)境進行實施感知并進行邊緣計算;二是智能決策優(yōu)化, 通過智能感知得到的相關狀況進行自主學習并實時響應,自適應地進行參數(shù)控制及動態(tài)性 能控制,實現(xiàn)決策優(yōu)化及資源配置優(yōu)化;三是管理服務優(yōu)化,通過對供應鏈數(shù)據(jù)、用戶需 求數(shù)據(jù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的分析,實現(xiàn)業(yè)務模式及商業(yè)活動創(chuàng)新。
場景角度,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要包含工廠內、工廠外兩大場景。工廠內涉及 OT 層與 IT 層 (OT 指運營技術,IT 指信息技術);工廠外則涉及 IPv6 的公眾互聯(lián)網(wǎng),基于 SDN 的工 業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng),泛在接入,以及云平臺的數(shù)據(jù)接入和采集。5G的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用也相應可 梳理為工廠內、工廠外兩場景。
2.1 工廠外部:5G實現(xiàn)泛在廣覆蓋、靈活高可靠的傳輸
工廠外部的5G網(wǎng)絡應用體現(xiàn)為三方面,即(1)產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)泛在鏈接;(2)IPv6鋪 墊海量設備聯(lián)網(wǎng);(3)專線加速企業(yè)上云。具體而言:
(1)5G協(xié)助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠外網(wǎng)絡實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的泛在鏈接。5G 網(wǎng)絡由于其特性可以 用于構建工廠內外的人和機器的全方位信息接入系統(tǒng),最終實現(xiàn)泛在接入。工廠之間可以 利用5G網(wǎng)絡完成相互的數(shù)據(jù)共享,同一個生產(chǎn)商的不同生產(chǎn)工廠也可以實現(xiàn)在不同空間內 的連接互通。工業(yè)服務企業(yè)也可以在生產(chǎn)過程中及時切入產(chǎn)品設計環(huán)節(jié),及時更改生產(chǎn)中 出現(xiàn)的錯誤,對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。終端使用者則可以跨空間地查詢生產(chǎn)信息和產(chǎn)品狀態(tài)。
工廠外網(wǎng)絡基于互聯(lián)網(wǎng),但過去已有的網(wǎng)絡基礎設施無法完全滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(fā) 展需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的高可靠、低時延、廣覆蓋、大帶寬、可定制等要求難以同時滿 足;對長尾的中小工業(yè)企業(yè)而言,信息服務(專線)成本高昂、難以承擔。
5G 網(wǎng)絡能夠實現(xiàn)傳輸網(wǎng)層面的泛在、靈活定義、高質量帶寬,以及接入網(wǎng)層面廣覆蓋、 低時延、高可靠等要求。傳輸網(wǎng):泛在、高質量寬帶接入為目標,對公眾互聯(lián)網(wǎng)/高性能專 網(wǎng)進行升級改造和建設,具體技術包括 SDN、NFV(5G網(wǎng)絡核心趨勢之一)等。接入網(wǎng):主要體現(xiàn)為新型無線網(wǎng)絡(NB-IoT、5G)的升級與建設。例如:①利用 NB-IoT等低功耗 廣域網(wǎng)(LPWAN)技術,建設滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)海量設備接入高密度、低時延需求的蜂窩網(wǎng);②通過5G技術實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入。
(2)IPv6 滿足工業(yè)設備地址的爆發(fā)需求,工業(yè)領域IPv6部署是工廠外網(wǎng)絡的另一重 要演進方向。全球聯(lián)網(wǎng)終端總量爆發(fā),IPv4 地址分配接近極限。與 IPv4 相比,IPv6 把 IP 地址的數(shù)量級從2的32次方擴展至2的128次方,足以滿足5G、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等聯(lián) 網(wǎng)設備對獨立IP 地址的需求。IPv6是滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展海量地址需求的必然選擇。
全球互聯(lián)網(wǎng)正處向IPv6演進過渡的關鍵時期,我國IPv6普及率提升空間大。信通院 統(tǒng)計,在網(wǎng)絡設備中,三層交換機、邊際路由器、核心路由器、寬帶網(wǎng)絡接入服務器的 IPv6 支持率平均在 70.4%,但邊緣路由器支持率僅 48.6%。若考慮工業(yè)領域存量規(guī)模龐大的較 陳舊設備,當前仍有海量設備并不完全支持 IPv6。
工信部明確IPv6部署行動計劃。工信部2017年《計劃》要求所有移動終端廠商設備 出廠要默認支持雙棧;到2018年末完成北京、上海、廣州、鄭州和成都的骨干直聯(lián)點 IPv6 改造;運營商及國家超算中心等的IDC IPv6 改造;阿里、騰訊、金山等CDN IPv6改造;到2020年底,IPv6活躍用戶數(shù)超5億,占比超50%,新增網(wǎng)絡地址不允許私用 IPv4。
(3)專網(wǎng)專線下,5G推動企業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)上云。5G低延時、高可靠、高速率的特性為 工廠提供全云化網(wǎng)絡平臺,大量工業(yè)級數(shù)據(jù)依靠5G網(wǎng)絡收藏并形成龐大數(shù)據(jù)庫,可在極短 時間內將設備信息上報。同時5G幫助企業(yè)通過網(wǎng)絡安全低成本地按需使用資源,進行業(yè)務 管理,降低信息化建設成本,提高資源配置效率。
2.2 工廠內部:網(wǎng)絡切片滲透工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)
5G 網(wǎng)絡通過網(wǎng)絡切片2提供適用于各種制造場景的解決方案,實現(xiàn)實時高效低能耗。 網(wǎng)絡切片是指借助NFV、SDN等技術將運營商的物理網(wǎng)絡劃分為多個虛擬網(wǎng)絡,針對不同 場景的需求,每個虛擬網(wǎng)絡體現(xiàn)不同的網(wǎng)絡特點,比如低時延、高帶寬、強安全性和可靠 性等。獨立組網(wǎng)(SA)下,5G 網(wǎng)絡可以利用切片技術保證按需分配網(wǎng)絡資源,并可以針 對不同企業(yè)的產(chǎn)品需求進行細粒度切片。
NFV(網(wǎng)絡虛擬化)和 SDN(軟件定義網(wǎng)絡)是網(wǎng)絡切片實現(xiàn)的重要技術。在 NFV 技術下,核心網(wǎng)、接入網(wǎng)中專用設備的軟硬件功能以虛擬機的方式裝載到商用服務器上,并使用這些服務器來取代傳統(tǒng)的專用設備,原本的接入網(wǎng)被虛擬化成“邊緣云”,而核心 網(wǎng)被虛擬化成“核心云”;同時使用SDN把實現(xiàn)網(wǎng)元功能的虛擬機編排、串聯(lián),在最終得 以實現(xiàn)不同場景的“切片”(見下圖)。
對于工業(yè)企業(yè)而言,針對工業(yè)領域應用的痛點,網(wǎng)絡切片主要體現(xiàn)三大功能:資源隔 離、功能定制、質量保障。
(1)資源隔離保障了不同業(yè)務環(huán)節(jié)以及工廠內外部的數(shù)據(jù)安全與獨立。除了傳統(tǒng)的財 務等內部高價值數(shù)據(jù)之外,工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)也是輔助決策的重要資產(chǎn)。若通 過傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡或工業(yè)以太網(wǎng)方式部署工廠內網(wǎng)絡,則數(shù)據(jù)將暴露在外部網(wǎng)絡環(huán)境下,除非 搭建硬件防火墻。網(wǎng)絡切片則從SDN/NFV的角度部署與外界環(huán)節(jié)隔離、獨立的網(wǎng)絡環(huán)境, 保證了工業(yè)企業(yè)內部數(shù)據(jù)的安全。
(2)功能定制使得不同環(huán)節(jié)/場景的特定需求能夠以低成本的方式得到滿足。過去4G 網(wǎng)絡無論如何部署,每個業(yè)務單元對應的網(wǎng)絡功能都是相同的。由于不同工業(yè)環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡 需求是不同的,切片技術則可以根據(jù)不同的業(yè)務特征,使5G的eMMB、uRLLC、mMTC 等場景可以分別獨立地形成一個個“網(wǎng)絡單元”,從而對應不同的業(yè)務需求,最終提升用 戶體驗和網(wǎng)絡資源利用率。
(3)質量保障則意味著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在工廠內部的應用將高可靠。工業(yè)生產(chǎn)一般涵蓋眾 多工藝環(huán)節(jié),若所有環(huán)節(jié)都串聯(lián)在同一張網(wǎng)絡上,那么網(wǎng)絡異常將導致所有環(huán)節(jié)停滯。而 網(wǎng)絡切片之間相互隔離,任何一個網(wǎng)絡切片的擁塞、過載、配置的調整都不影響其它切片 的正常功能,以類似“容器”或“微模塊”的方式實現(xiàn)工廠內網(wǎng)絡可靠、靈活、可調整。
對于運營商而言,未來切片經(jīng)營是行業(yè)持續(xù)增長的必經(jīng)之路。過去2G時代,運營商經(jīng) 歷了移動語音收入的爬坡過程。進入到 3G/4G 的移動互聯(lián)網(wǎng)時代后,語音收入增速見頂, 同時運營商的無線流量收入開始爆發(fā)。過去兩個時代 C 端移動語音和無限流量收入的交替 增長體現(xiàn)了我國人口紅利的釋放,但伴隨著流量經(jīng)營紅利的見頂,未來 B 端產(chǎn)業(yè)紅利的釋 放將依賴于運營商通過切片方式,因此從持續(xù)盈利的角度看,未來運營商向切片經(jīng)營演進 不可避免。隨著5G產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,切片經(jīng)營將成為運營商收入的新增量。
已定義的四類切片分別對應不同應用場景。3GPP標準已經(jīng)定義eMBB、uRLLC、mIoT、 V2X 四類切片,其中:eMBB 主要適用于超高清視頻、AR/VR、3D 建模與演示等大流量 移動寬帶業(yè)務;uRLLC 主要適用于工業(yè)自動化等需要高可靠、低時延的 B 端業(yè)務;mIoT 適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務;V2X則主要集中于車聯(lián)網(wǎng)領域。
eMBB切片將先行試點,后續(xù)uRLLC、mIoT等逐步拓展。目前3GPP四類切片基本 功能已完成實驗室測試,并已開展外場測試。當前切片的端到端標識已經(jīng)定義(S-NSSAI), 網(wǎng)絡切片的可擴展性(8 位切片類型+24 位實例 ID)可以充分支撐切片服務眾多行業(yè)。預 計eMBB 切片將首先部署,高價值 uRLLC 場景將于 2020-2022年試點,并逐步商用。以 中興通訊為例,公司已采用網(wǎng)絡切片和低頻基站打造了一張可同時支持 eMBB、mMTC、 uRLLC 三大場景的統(tǒng)一空口網(wǎng)絡,性能達到單小區(qū)峰值 15Gbps、空口時延低于0.416ms、 海量連接性能超過9000萬/MHz/小時。
未來網(wǎng)絡切片將成為 5G 在 B 端的重要應用形式。切片是 5G 網(wǎng)絡建設的核心部分, 也是獨立組網(wǎng)下的重要應用。除工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),切片將在 B 端其他領域體現(xiàn)龐大應用價值。以遠程醫(yī)療為例,在uRLLC切片下醫(yī)生有望在遠程通過操縱桿感知信息并進行操控,病人 的視頻信息通過網(wǎng)絡從病房同步傳遞到遠程手術室,方便醫(yī)生操作,實現(xiàn)遠程問診、遠程 手術;以電力物聯(lián)網(wǎng)為例,uRLLC 切片可以應用于配電自動化、精準負荷控制、用電信息 采集等場景,另外eMBB 切片也可用于無人機遠程巡檢、語音切片可用于人工維護巡檢。
2.3 標識解釋體系是5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的延伸重點
標識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關鍵神經(jīng)系統(tǒng),是工廠內外部網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通的關鍵 基礎設施。標識解析體系可類比為互聯(lián)網(wǎng)領域的DNS(域名解析系統(tǒng)),類似于工業(yè)互聯(lián) 網(wǎng)設備的“黃頁”或“字典”,由標識編碼和解析系統(tǒng)兩部分組成。標識編碼相當于工業(yè) 領域所有設備、產(chǎn)品的“身份證”,解析系統(tǒng)則是識別、檢索、定位設備或產(chǎn)品的重要基 礎。標識解析體系使工廠內外網(wǎng)絡中的所有設備、產(chǎn)品都有跡可循,是工業(yè)全要素、各環(huán) 節(jié)信息互通的樞紐。
標識解析體系貫穿工業(yè)生產(chǎn)和銷售的全流程。通過標識解析,各工業(yè)企業(yè)將能夠產(chǎn)品 與設備的全生命周期管理:從縱向集成來看,標識解析體系打通智能設備與工廠,實現(xiàn)底 層數(shù)據(jù)的規(guī)?;杉c系統(tǒng)間共享;從橫向集成來看,大型企業(yè)鏈接上下游企業(yè)利用標識 解析按需查詢數(shù)據(jù),中小型企業(yè)可以橫向連接成平臺,利用標識解析按需地共享數(shù)據(jù);從 端到端集成來看,打通設計、制造、物流、使用的全生命周期實現(xiàn)真正的全生命周期管理。
我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系由國家頂級根節(jié)點、二級節(jié)點、企業(yè)節(jié)點、遞歸節(jié)點等 要素組成。借助各級節(jié)點,政府、企業(yè)等用戶可以通過標識解析體系來訪問保存機器、物 料、零部件和產(chǎn)品等相關信息的服務器,實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息共享。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設迫切需要完善標識解析體系各級節(jié)點。當前工業(yè)企業(yè)對設備、物料、 產(chǎn)品進行管理主要依賴條形碼、射頻標簽、IC 卡等工具,但編碼方式并不通用,難以實現(xiàn) 數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。要實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系下產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)緊密協(xié)作,就迫切需要盡快完成各 級節(jié)點的建設。
二級節(jié)點是未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系未來的重要建設內容。
(1)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系而言,二級節(jié)點是標識解析體系的重要組成部分。二級節(jié)點既 要向上對接國家頂級節(jié)點,又要向下直接面向工業(yè)企業(yè)提供分配標識編碼及提供標識注冊、 標識解析、標識數(shù)據(jù)服務等,二級節(jié)點的發(fā)展情況直接決定了標識解析體系的應用價值。
(2)對工業(yè)企業(yè)而言,二級節(jié)點具有數(shù)據(jù)價值、生態(tài)價值等多重意義。二級節(jié)點本身 將產(chǎn)生注冊信息、解析日志等大量有價值數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)挖掘將可能衍生出更多新應用、 新場景。同時二級節(jié)點有助于形成產(chǎn)業(yè)生態(tài),在標識標簽、標識讀寫器、標識解析軟硬件 集成、標識解析應用、標識解析體系運營、標識解析公共服務等的基礎上,可以形成協(xié)同 的產(chǎn)業(yè)生態(tài),擁有二級節(jié)點的工業(yè)企業(yè)將顯著受益。
工信部指導下,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系已建設初具雛形。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識 解析國家頂級節(jié)點由信通院負責建設運營,已在北京、上海、重慶、廣州、武漢五大城市 陸續(xù)完成部署上線,初步形成“東西南北中”的頂層布局服務架構;二級節(jié)點建設也已在 佛山、貴陽、北京、武漢等地陸續(xù)啟動上線共 13個。未來目標標識注冊量達到20億個。
3. 四層次劃分,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局已明確
本節(jié)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)劃分為邊緣控制、網(wǎng)絡連接、平臺匯聚、數(shù)據(jù)應用四個層次, 進而梳理各層次的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局,見下圖。
參考西方國家產(chǎn)業(yè)格局,典型如德、美憑借工業(yè)底蘊,在工業(yè)自動化到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領 域布局深遠。美國以制造業(yè)轉型作為長期規(guī)劃,出臺“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”,強化 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺服務能力;德國政府將“工業(yè)4.0”上升為國家戰(zhàn)略,完成制造業(yè)的智能 化轉型。其他國家也順應趨勢布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),如英國的英國工業(yè)2050戰(zhàn)略、韓國的制造 業(yè)創(chuàng)新3.0、印度實施的印度制造、法國的未來工業(yè)、瑞典的新型工業(yè)化等。
國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要由平臺層領先的工業(yè)企業(yè)(GE、西門子等)與ICT 企業(yè)(思 科等)主導。通用電氣(GE)公司為工業(yè)開發(fā)者推出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺“E Predix”和開發(fā)者 門戶;西門子面向市場推出了“Mind Sphere—西門子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”,通過開放的生 態(tài)系統(tǒng)使工業(yè)企業(yè)擁有預防性維護、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化等數(shù)字化服務的基礎;思科、發(fā)那科與羅克韋爾自動化發(fā)布FIELD system,以實現(xiàn)自動化系統(tǒng)中的機床、機器人、 周邊設備及傳感器的連接并可提供先進的數(shù)據(jù)分析。
3.1 邊緣控制層:算力下沉帶動集成化通信模組滲透
邊緣控制層的實體主要包含工廠內部實現(xiàn)智能制造的機床、傳感器、工業(yè)機器人等各 類現(xiàn)場設備。邊緣層依托傳感器、工業(yè)控制物聯(lián)網(wǎng)技術進行廠內外數(shù)據(jù)的打通聚合,對設 備、系統(tǒng)環(huán)境等要素信息進行實時采集和處理。一方面可以借助智能控制器、智能模塊、 嵌入式軟件等傳統(tǒng)的工業(yè)控制和連接設備,實現(xiàn)平臺對底層數(shù)據(jù)的直接集成;另一方面可 利用以智能網(wǎng)關為代表的新型邊緣計算設備,實現(xiàn)智能傳感器和設備數(shù)據(jù)的匯聚處理以及 邊緣分析結果向云端平臺的間接集成。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣控制層具備綜合應用和智能控制能力。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系下,各類 傳感器被連接和部署到網(wǎng)絡上并成為信息源,傳感器按照自己的類型區(qū)別分別捕獲到各自 格式和內容的信息。這些被捕獲到的信息是時刻不斷變化的,通過特定的頻率循環(huán),不斷 采集信息,從而使得數(shù)據(jù)可以持續(xù)更新。要確保這些數(shù)據(jù)傳輸快速無誤,在傳輸過程中, 就需要能和各種異構網(wǎng)絡和協(xié)議相適應匹配。此外,傳感器和邊緣計算結合,在龐大數(shù)據(jù) 源的基礎上,對這些數(shù)據(jù)進行加工處理、高級分析,從而得到高價值信息。
邊緣控制層涉及RFID、無線模組、無線傳感網(wǎng)等通信技術。
RFID(射頻識別技術)是目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)領域廣泛應用的通信、定位技術。 RFID是利用射頻信號通過交變磁場或電磁場來實現(xiàn)無接觸信息傳遞并自動識別的技術,包 括光符號識別技術、語音識別技術、生物計量識別技術、IC 卡技術、條形碼技術和射頻識 別技術等。RFID 和 IPv6 技術相結合后,使得工業(yè)環(huán)節(jié)中的每一個物理實體都在網(wǎng)絡中可 識別,且能夠精準定位。
無線模組是連接邊緣層與網(wǎng)絡層的重要環(huán)節(jié)。無線模組將芯片、存儲、功放等元器件 集成在一塊電路板上,同時提供標準接口的功能模塊,各類終端借助無線模組可以實現(xiàn)通 信或定位功能(相應依照不同功能,可分為通信模組和定位模組)。無線模組上游為基帶 芯片廠商,標準化程度較高且以海外廠商為主,主要供應商包括高通、Intel、聯(lián)發(fā)科、銳 迪科、華為、中興、北斗等;下游為設備制造商或系統(tǒng)集成商。
無線傳感網(wǎng)在傳感器基礎上延伸通信功能,廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、智能交通、環(huán)境監(jiān) 控等領域。無線傳感器節(jié)點除了擁有傳感器部件之外,還集成了微處理器和無線通信芯片, 不但能從外界獲取信息,還能對信息進行分析和傳輸。無線傳感網(wǎng)是由大量微型、低成本、 低功耗的傳感器節(jié)點組成的多跳無線網(wǎng)絡。無線傳感網(wǎng)適合應用于長時間、大范圍感知與 通信場景,可以實時更新數(shù)據(jù)并且可以實現(xiàn)自動化。
從RFID、無線模組、無線傳感網(wǎng)技術總結,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣控制層將體現(xiàn)智能化(擁 有算力)、微體積但集成化(集成通信功能)的趨勢。
海量終端與數(shù)據(jù)要求在邊緣層集成算力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的設備、人、 物料有機結合,連接海量終端的同時生成海量數(shù)據(jù),且大部分數(shù)據(jù)為靜態(tài)、低價值數(shù)據(jù)與 冷數(shù)據(jù)3。若直連平臺層、應用層將對網(wǎng)絡層的通信產(chǎn)生巨大帶寬壓力,也伴隨著平臺層的數(shù)據(jù)存儲壓力。因此傾向于將專用與通用處理器混合應用于邊緣工業(yè)設備,在數(shù)據(jù)產(chǎn)生后 立刻進行數(shù)據(jù)的識別、分析與處理,同時滿足實時控制和數(shù)據(jù)分析功能。
例如HPE Edgeline邊緣網(wǎng)絡設備采用Atom、 i5、Xeon 處理器,為Windows和Linux 提供全套驅動以支撐數(shù)據(jù)處理、邊緣分析、自主運維等功能。英特爾、思科、戴爾、華為、 惠普、研華、西門子、GE 等邊緣網(wǎng)關也采用了類似的技術架構。
存量工業(yè)設備接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要邊緣算力進行協(xié)議解析。數(shù)據(jù)接入難度和成本是制 約工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用的核心難題之一,目前國內工業(yè)發(fā)展水平與發(fā)達國家存在客觀差距, 較陳舊的存量現(xiàn)場設備接入需要在邊緣集成協(xié)議解析功能。例如博世IoT集成了10余種工 業(yè)協(xié)議,基于模塊化OSGi 架構下發(fā)至網(wǎng)關設備上進行靈活配置。
IT算力下沉帶動CT通信設備向邊緣滲透,驅動RFID、無線模組、無線傳感網(wǎng)等廠商 增長。邊緣感知層的核心為各類傳感與識別裝置,具體包括 RFID傳感器、無線傳感網(wǎng)、聲 光電等傳感器/設備、條碼/二維碼、雷達等智能感知單元。在 IT 軟硬件邊緣化的趨勢下, 這些傳感與識別裝置與各類芯片提供的算力組合成為各類模組,同時與無線射頻模組等連 接或集成形成具備傳感、計算、網(wǎng)絡功能的邊緣系統(tǒng),將享受終端數(shù)與連接數(shù)爆發(fā)的紅利。
工廠內外兩場景下,目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣連接層分為工業(yè)物聯(lián)和商業(yè)物聯(lián)兩陣營。工 業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要實現(xiàn)工廠內外兩場景各類生產(chǎn)要素的泛在連接以及靠近邊緣的計算分析, 既涉及工業(yè)生產(chǎn)過程中的工業(yè)設備、系統(tǒng)的互聯(lián)互通和實時分析控制,也包括各類消費產(chǎn) 品的遠程接入與數(shù)據(jù)預處理。
工業(yè)物聯(lián)主要存在于工廠內部的邊緣層,參與者主要是具備自有設備整合或協(xié)議轉換 集成優(yōu)勢的裝備及自動化企業(yè)。如西門子 MindConnect Nano支持西門子 S7系列產(chǎn)品通 信協(xié)議及OPC-UA;自動化軟件公司Kepware推出KEPServerEX連接平臺,基于工業(yè)PLC 的通信協(xié)議兼容轉換,實現(xiàn)各類第三方工業(yè)設備的接入與管理。商業(yè)物聯(lián)主要存在于工廠 外部的邊緣層,參與者主要是M2M通信見長的企業(yè)。如華為和思科憑借NB-IoT、LTE-M 等移動網(wǎng)絡技術優(yōu)勢打造物聯(lián)平臺。
未來隨著工業(yè)協(xié)議的積累以及標準化協(xié)議的形成,邊緣連接層各環(huán)節(jié)間邊界將趨于模 糊,競爭也將向頭部集成能力出色、計算/通信技術儲備深的廠商集中。
RFID 相關上市公司包括廈門信達(電子標簽、RFID 讀寫設備、RFID 天線以及 RFID 應用系統(tǒng)等)、科陸電子(電力設備領域,RFID 讀寫器、RFID手持機、RFID電子標簽及 相關 RFID 硬件)、遠望谷(覆蓋智能交通、零售、圖書等行業(yè))、達華智能(非接觸 IC 卡和電子標簽)等。
無線模組相關上市公司包括移為通信(以定位模塊為主)、移遠通信(NBIoT 模塊領 先)、廣和通(FIBOCOMGSM/GPRS/UMTS/HSPA+無線通信模塊、GNSS 模塊以及OBD 模塊,與高通合作)、高新興(收購中興旗下無線通訊模塊 子公司中興物聯(lián),在車聯(lián)網(wǎng)、 衛(wèi)星通信領域積淀深厚)、映翰通(科創(chuàng)板,M2M 到 IoT“云+端”方案的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領 航者)等。
核心芯片相關上市公司包括樂鑫科技(科創(chuàng)板,深耕WiFi MCU通信芯片及模組)、 瀾起科技(科創(chuàng)板,內存接口芯片龍頭,技術驅動型公司)等。
3.2 網(wǎng)絡連接層:海量終端、數(shù)據(jù)引爆通信服務與設備需求
工廠的數(shù)字化要求與大量新聯(lián)網(wǎng)設備需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的承載。工廠內大量設備(如 AGV/機器人、移動手持設備)與大量新的業(yè)務流程(資產(chǎn)性能管理、預測性維護、人員/ 物料定位等)被引入,工業(yè)領域內雖已存在多種技術,但在海量終端與數(shù)據(jù)的要求下,難 以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作與無縫集成。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接的目標是完成系統(tǒng)間的互聯(lián)互通, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)跨系統(tǒng)、跨行業(yè)的充分集成與流動,滿足工業(yè)對通信服務與設備的需求。
網(wǎng)絡連接層通過公網(wǎng)或者專網(wǎng)以無線或者有線的通訊方式將信息、數(shù)據(jù)與指令在邊緣 計算層與平臺及應用層之間傳遞。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡連接可分為有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡。有 線網(wǎng)絡的關鍵技術包括雙絞線以太網(wǎng)、工業(yè)無源光網(wǎng)絡 PON、時間敏感型網(wǎng)絡、確定性網(wǎng) 絡等;無線網(wǎng)絡則包括3G、4G、5G、NB-IoT等移動通信網(wǎng)絡。
運營商主導工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡方案,帶動下游工廠內外網(wǎng)絡和通信設備廠商。中國移動 構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“1+4”產(chǎn)品體系,1個行業(yè)基礎平臺 4個垂直行業(yè)應用,幫助企業(yè)轉型, 實現(xiàn)工廠聯(lián)網(wǎng);中國聯(lián)通集中5G支撐、云網(wǎng)融合、大數(shù)據(jù)和平臺賦能四方面發(fā)力,全力支 持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展等。
工廠內網(wǎng)絡和工廠外網(wǎng)絡是網(wǎng)絡連接層的兩大重要場景,其中工廠內網(wǎng)絡強調 OT-IT 融合,工廠外網(wǎng)絡強調上云專線需求。
(1)工廠內網(wǎng)絡現(xiàn)有架構效率低下,未來將體現(xiàn) IT 與 OT 融合、開源開放、部署靈 活三大趨勢。
工廠內網(wǎng)絡可進一步劃分為骨干網(wǎng)絡與邊緣網(wǎng)絡。骨干網(wǎng)絡與邊緣網(wǎng)絡通過PON互聯(lián), 所有網(wǎng)絡設備由網(wǎng)絡控制器進行統(tǒng)一管理:邊緣網(wǎng)絡所采用的通信技術主要是現(xiàn)場總線、 工業(yè)以太網(wǎng)、通用以太網(wǎng)、WLAN、蜂窩無線等,以實現(xiàn)智能設備之間的互聯(lián);骨干網(wǎng)絡 要求高帶寬、高速率,以實現(xiàn)各邊緣網(wǎng)絡、工廠內云/數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)。
現(xiàn)有工業(yè)無線網(wǎng)絡因技術短板明顯,未能廣泛應用。目前主流的工業(yè)無線網(wǎng)絡技術包 括Wi-Fi、ZigBee、WirelessHART、WIA-PA等。這些技術主要基于短距(如 IEEE 802.11) 或者近距(如 IEEE 802.15)標準,在可靠性、數(shù)據(jù)傳輸速率、覆蓋距離、移動性等方面存 在不足,僅用于工廠內部信息化、設備信息采集以及部分非實時控制等目的,未推廣應用。
傳統(tǒng)的工廠內網(wǎng)絡的“兩層三級”結構通信效率較低?!皟蓪印笔侵浮肮S IT 網(wǎng)絡” 和“工廠 OT 網(wǎng)絡”(OT 指 Operation Technology,操作技術)兩層技術異構的網(wǎng)絡;“三級”是指根據(jù)目前工廠管理層級把網(wǎng)絡劃分為“現(xiàn)場級”、“車間級”、“工廠級/企 業(yè)級”三個層次,每層之間的網(wǎng)絡配置和管理策略相互獨立。雖然目前“兩層三級”網(wǎng)絡 中已部分應用工業(yè)以太網(wǎng)通信接口,但仍有大量的現(xiàn)場設備依舊采用電氣硬接線直連控制 器的方式連接,無線通信也只是應用于部分特殊場合,靈活性、實時性、可靠性較差。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代,工廠內網(wǎng)絡的三大趨勢將極大提升工業(yè)通信效率,同時 5G 將替代 傳統(tǒng)工業(yè)通信解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)痛點。①IT 與 OT 融合:傳統(tǒng)“兩層三級”架構嚴重影響信 息互通效率,為了滿足對現(xiàn)場級實時數(shù)據(jù)的采集需求,OT 網(wǎng)絡與 IT 網(wǎng)絡呈現(xiàn)融合趨勢, 有線與無線的網(wǎng)絡部署呈現(xiàn)協(xié)同趨勢;②開源開放:工廠內網(wǎng)絡的技術、環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)都將打破傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡眾多制式間的壁壘,對外或對內開放;③部署靈活:未來工業(yè)內網(wǎng)絡能 夠實現(xiàn)靈活生產(chǎn)及可視化網(wǎng)絡管理,生產(chǎn)與部署彈性化。
(2)工廠外網(wǎng)絡關注“專線”需求。
工廠外網(wǎng)絡結構“三線一連”包括“上網(wǎng)專線、互聯(lián)專線、上云專線”三個專線以及 出廠產(chǎn)品的“上網(wǎng)連接”。上網(wǎng)專線能夠實現(xiàn)用戶或產(chǎn)品對智能工廠的訪問;互聯(lián)專線用 以實現(xiàn)智能工廠對分支機構或上下游企業(yè)間的互聯(lián);上云專線是指智能工廠與工業(yè)云平臺 的互聯(lián),國家“百萬企業(yè)上云”的推進拉動了工業(yè)企業(yè)專線需求;上網(wǎng)連接是指出廠產(chǎn)品 到互聯(lián)網(wǎng)的連接,進而與智能工廠或工業(yè)云平臺互聯(lián)。
目前工廠外互聯(lián)網(wǎng)廣泛使用的運營商專線業(yè)務主要包括 MPLS VPN專線與基于OTN 的光網(wǎng)專線。MPLS VPN 虛擬專網(wǎng)基于 IP/高速標簽轉發(fā)技術可以實現(xiàn)業(yè)務等級區(qū)分,能 夠為用戶在公共 MPLS 網(wǎng)絡上構建企業(yè)虛擬專網(wǎng)以滿足分支機構間的安全可靠工業(yè)傳輸;OTN智能光網(wǎng)絡是滿足大顆粒電路調度需求的方案,可以實現(xiàn)端到端的物理專網(wǎng),滿足大 帶寬承載的企業(yè)需求。
此外 5G 切片的應用也是專線需求的重要補充。傳統(tǒng)專網(wǎng)往往建設成本高昂,但基于 5G技術的公眾互聯(lián)網(wǎng)可以為工業(yè)企業(yè)提供類似專線的高質量網(wǎng)絡連接。在企業(yè)級市場,歐 美部分運營商通過提供專用頻率或租賃的方式建設專網(wǎng);當前5G建設的最終目標是SA組 網(wǎng),此時公網(wǎng)相比專網(wǎng)具有低成本高性能優(yōu)勢,同時能夠提供速率與可靠性的保證。
3.3 平臺匯聚層:巨頭主導,產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應具差異性
平臺匯聚層是指基于 PaaS 疊加大數(shù)據(jù)處理、工業(yè)數(shù)據(jù)分析等功能,構造滿足工業(yè)實 時、可靠、安全的云平臺,構建可擴展的云操作系統(tǒng)。
當前不同類型企業(yè)(如工業(yè)、自動化、TMT 等)已建立起不同細分的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè) 級平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺滲透工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各環(huán)節(jié),因此需要對各自細分領域的模式、 流程具有極深 knowhow,工業(yè)企業(yè)憑借經(jīng)驗與行業(yè)理解,部分巨頭已在內部建立起較成 熟平臺;TMT巨頭則立足自身基礎技術平臺,提供通用算法與工具,與 B端工業(yè)企業(yè)協(xié)同 互補,在特定領域內形成一定的聚集;自動化等廠商則憑借某項技術專長,憑借積累的客 戶資源在相關行業(yè)持續(xù)滲透。
但,不同類型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺所覆蓋、精通的領域差異顯著。梳理已有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平 臺,可總結三點規(guī)律:
1)根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈位置,各類平臺可分為云、管、端三類,其中“云”主要包括阿里、華 為、用友等TMT公司,“管”則以運營商為主,“端”包括眾多細分行業(yè)的專有平臺。
2)“端”側平臺的精細化、專業(yè)化程度高,且已有大量成熟商用方案。但各類平臺大 多覆蓋少數(shù)領域,很難做到全行業(yè)復制。
3)“云”側平臺中,TMT 巨頭憑借技術優(yōu)勢可拓展至數(shù)個領域,但基本以通用平臺 為主,滲透率有待提升。
上述產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應差異性的根源在于:行業(yè)knowhow影響了平臺向不同細分滲透、 復制的難度。具體因素包括:(1)智能化后邊際改善的高低:原本的自動化程度等。(2) 流程的復雜性:行業(yè)的技術壁壘。(3)行業(yè)本身:格局、產(chǎn)業(yè)鏈特點(原材料是否簡單、 流程是否標準化、產(chǎn)成品是否多樣化、需求是否高度定制化等)。例:TMT智能平臺在鋼 鐵、化工領域滲透較多,但家電、汽車鮮有成熟平臺。
因此并非“大而全”的平臺就一定具備強的競爭優(yōu)勢,而在關鍵領域具備較深理解、 較專業(yè)定位的公司更容易向相似領域持續(xù)滲透。
另外,數(shù)據(jù)中心是平臺層重要的基礎設施環(huán)節(jié)。一方面,底層各聯(lián)網(wǎng)設備、業(yè)務流程 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過工廠內、工廠外網(wǎng)絡匯聚至企業(yè)數(shù)據(jù)中心或工業(yè)云數(shù)據(jù)中心;另一方面, 為了打破信息孤島,過去分散部署在各服務器的業(yè)務系統(tǒng),如 MES、PLM、ERP、SCM、 CRM等也集中部署到工廠內數(shù)據(jù)中心或云平臺。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將為數(shù)據(jù)中心行業(yè)帶來增量需求。目前我國工業(yè)上云剛剛起步,未來對上 游互聯(lián)網(wǎng)基礎設施領域需求的持續(xù)旺盛,工業(yè)數(shù)據(jù)中心存在較大發(fā)展空間。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下 數(shù)據(jù)是工業(yè)企業(yè)核心資產(chǎn),內部MES/ERP尤其財務系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般在私有云處理、存儲,同 時各業(yè)務環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)要求互聯(lián)互通且協(xié)同,因此對工廠內數(shù)據(jù)而言,需求將從過去的傳統(tǒng)各 業(yè)務單元數(shù)據(jù)中心演變?yōu)樗接性茢?shù)據(jù)中心;外部數(shù)據(jù)中心需求主要體現(xiàn)在云專線連接的行 業(yè)公有云以及政務系統(tǒng)等。
以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的 B 端流量粘性高,需求將持續(xù)爆發(fā)。流量爆發(fā)是數(shù)據(jù)中心行業(yè) 長期增長的驅動力,過去存量需求主要來自C端市場,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用將帶來B端 流量的持續(xù)增長,且企業(yè)級流量的粘性高于 C端,各類數(shù)據(jù)中心需求將長期向上。
工業(yè)PaaS相關上市公司包括:東方國信(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Cloudiip)、用友網(wǎng)絡(擁 有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺)、浪潮信息(浪潮 M81)等均有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作平臺。
數(shù)據(jù)中心相關的上市公司包括寶信軟件與光環(huán)新網(wǎng)。寶信軟件作為鋼鐵信息化的龍頭 企業(yè)借其信息化能力成為數(shù)據(jù)中心領導企業(yè),在上海區(qū)域市場形成了規(guī)?;l(fā)展 IDC 產(chǎn)業(yè) 的核心競爭能力。光環(huán)新網(wǎng)在 IDC 積累 20 年經(jīng)驗,IDC 資源儲備豐厚,在技術水平、基 礎建設方面形成顯著壁壘。
3.4 數(shù)據(jù)應用層:工控安全與工業(yè)大數(shù)據(jù)值得關注
數(shù)據(jù)是工業(yè)企業(yè)除廠房、設備等之外的重要資產(chǎn),基于平臺層之上的數(shù)據(jù)應用極具價 值。數(shù)據(jù)本身來自于工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié),但海量終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)大多數(shù)是沒有直接應用意義 的,一般只有短期的異動或者斜率變化才是有意義的,或者需要對數(shù)據(jù)進行深度挖掘。這 就要求上層應用在打通各環(huán)節(jié)信息的同時,也要注重挖掘各類數(shù)據(jù)的潛在價值。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用熱度各領域存在差異,數(shù)據(jù)分析能力與工業(yè)機理壁壘是決定性因素。 由于應用的開發(fā)復雜性不同,優(yōu)化價值與效果不盡相同。數(shù)據(jù)是平臺的核心資產(chǎn)與價值來 源,數(shù)據(jù)分析、挖掘、利用的程度決定了平臺的應用價值。目前,結合模型和深度數(shù)據(jù)分 析的資產(chǎn)管理服務與生產(chǎn)過程管控環(huán)節(jié)應用較多,為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造了優(yōu)化價值;與工業(yè)機 理深度融合的平臺在開發(fā)過程中具有較高壁壘,交付成本高昂,應用開展難以保持成效, 具有高機理復雜度的應用占比較低。
縱深上看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用呈現(xiàn)“深度數(shù)據(jù)分析-云化資源對接-數(shù)據(jù)機理沉淀” 三個發(fā)展層次,強調數(shù)據(jù)價值。當前熱點應用主要是基于“模型+深度數(shù)據(jù)分析”的資產(chǎn)設 備管理服務、生產(chǎn)過程管控等;上云、物聯(lián)、可視化的生產(chǎn)過程管控、企業(yè)運營管理和資 源優(yōu)化配置等初步應用;未來基于平臺的產(chǎn)品研發(fā)仿真服務處于探索階段。
“開源節(jié)流”是企業(yè)智能制造的最原始訴求,制造業(yè)的智能滲透一般從生產(chǎn)環(huán)節(jié)入手。 從流程價值量以及復雜程度角度,一般有以下順序:從價值量最高、復雜程度中等(有一 定knowhow)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)開始;然后到價值量適中、復雜程度低的財務、HRM、CRM環(huán) 節(jié);最終到價值量、復雜程度均高的制造與工藝管理環(huán)節(jié)。
各類應用新增價值量遵循“先中-再低-最后高”的順序(三一、卡特彼勒、寶鋼等案 例均可證明),通過應用所處階段,可以判斷工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系成熟程度與滲透進展。
數(shù)據(jù)作為平臺應用的核心環(huán)節(jié),安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)剛需。安全作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三 大體系之一,是網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)的保障。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺采集、存儲、利用的數(shù)據(jù)將成為工業(yè) 企業(yè)與第三方的重要生產(chǎn)資料,數(shù)據(jù)資源體量大、種類多、關聯(lián)性強、價值分布不均、不 同領域數(shù)據(jù)保護利用差異大,若后臺遭入侵或用戶、生產(chǎn)信息等被泄露,將導致工業(yè)企業(yè) 重大財產(chǎn)損失。因此對于整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)而言,安全需求將長期持續(xù)。
工業(yè)大數(shù)據(jù)對于不同規(guī)模工業(yè)企業(yè)而言應用場景不同:大企業(yè)體現(xiàn)高價值,中小企業(yè) 注重普及與創(chuàng)新。
大企業(yè)通常信息化基礎較好,但針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的改造需求與新增需求仍龐大,主要 布局特定場景和全產(chǎn)業(yè)鏈兩類高價值應用。大型工業(yè)企業(yè)各類 ICT 設備建設相對完善,生 產(chǎn)數(shù)據(jù)規(guī)范性、產(chǎn)業(yè)鏈整合情況較好,一方面主要對特定場景進行深度數(shù)據(jù)挖掘、優(yōu)化設 備及生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié),另一方面著重對產(chǎn)業(yè)鏈進行要素打通,提升上下游協(xié)同與資源整合能 力。
小企業(yè)以傳統(tǒng)工業(yè)應用普及為主,聚焦部分創(chuàng)新性應用,體現(xiàn)上游數(shù)據(jù)中心以及網(wǎng)絡 層、邊緣層的長尾需求。一方面基于平臺部署經(jīng)營管理類云化應用,另一方面聚焦金融服 務等創(chuàng)新業(yè)務。重點部署以進銷為代表的經(jīng)營管理類云化應用,以及以生產(chǎn)可視化、設備 OEE、物料管理為代表的簡單生產(chǎn)管理系統(tǒng),在此基礎上疊加數(shù)據(jù)分析,節(jié)約企業(yè)成本。
工控安全相關上市公司中新賽 克值得關注。公司推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)品和解決方案, 通過分析工業(yè)資產(chǎn)的指紋、漏洞信息、安全事件信息等海量數(shù)據(jù),建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全知 識共享平臺,可以對嚴重的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全事件、高危安全漏洞、重大損失等進行預警, 并通過流量分析技術實現(xiàn)完整的安全事件溯源取證。
布局細分垂直領域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關上市公司包括寶信軟件(目前上海地區(qū)規(guī)模優(yōu) 勢最大的 IDC項目,鋼鐵信息化空頭)與三聯(lián)虹普(多元發(fā)展的紡織行業(yè)EPC 龍頭)。
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