【工业互联网】制造业发展工业互联网的难点和对策

文章来源:产业智能官

【工业互联网】制造业发展工业互联网的难点和对策


随着新一代科技革命和产业变革潮涌,越来越多的国家把发展数字经济作为推动经济增长的重要途径。其中,积极促进新一代信息技术和制造业深度融合,大力发展先进制造和智能制造,是各国普遍采取的重要举措。


我国制造业规模庞大、体系完备,但大而不强问题突出。尤其是传统制造业,自主创新能力不强,生产管理效率较低。在我国制造业低成本优势逐步减弱的背景下,必须着力提高产品品质和生产管理效率,重塑竞争优势,数字化转型正是提升制造业竞争力的重要途径。


当前,需更好顺应数字经济发展趋势,解决好制造业数字化转型进程中的难点问题,切实推动制造业高质量发展。

 

01
我国制造业数字化水平显著提升

《中国两化融合发展数据地图(2017)》显示,制造业研发、制造、营销等环节的数字化指标值较高,集成互联、智能协同指标值较低,说明制造业数字化改造进展较快,但在网络化、智能化方面的数字化转型进展依然较慢。

数字经济是继农业经济、工业经济之后新的经济形态,它以数据资源为重要生产要素,以数字化转型为重要推动力。目前,越来越多的国家把发展数字经济作为推动经济增长的重要途径,大力推动新一代信息技术和制造业深度融合、大力发展先进制造和智能制造。

数字化转型也是我国制造业提高产品质量和生产管理效率的重要途径。虽然我国制造业发展取得了长足进步,但现实地看,大部分制造业企业仍处于较低发展阶段。在此基础上的制造业数字化转型,既包括企业进行信息化(数字化)改造,也包括少数已经有基础有实力的企业将大数据、人工智能等技术深度应用于供应、制造、销售、服务等环节,进入网络化、智能化发展阶段。

近年来,为促进包括传统制造业在内的制造业转型升级,我国不断完善制度环境,出台了一系列战略规划和政策措施,推动我国制造业数字化水平不断提升,处在产业发展前沿的工业互联网应用也在不断拓展。

国务院印发《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》等,对制造业数字化转型进行了全面部署;工业和信息化部、财政部等部门相继印发《智能制造发展规划(2016-2020年)》《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》等,明确了制造业数字化转型的具体目标和重点任务。这些文件就技术研发、成果应用、重点领域突破以及金融、财税、人才、基础设施、质量基础、信息安全、服务平台等方面给出了支持政策与措施,发挥了卓有成效的推动和促进作用。

与此同时,我国信息化、工业化发展水平也持续上升,但数字化转型仍需加力。工业和信息化部发布的《中国两化融合发展数据地图(2017)》显示,研发、制造、营销等环节的数字化指标值较高,集成互联、智能协同指标值较低,说明制造业数字化改造进展较快,但在网络化、智能化方面的数字化转型进展依然较慢。

值得关注的是,我国工业互联网应用规模正在迅速扩大。工业互联网是制造业数字化转型的前沿技术应用,发展工业互联网已经成为各主要工业强国抢占制造业竞争制高点的共同选择。工业互联网技术主要应用在产品开发、生产管理、产品服务等环节。


工业互联网的主要应用模式和场景可归纳为以下四类:一是智能产品开发与大规模个性化定制;二是智能化生产和管理;三是智能化售后服务;四是产业链协同。


在产品开发和服务环节应用工业互联网技术的企业,一般致力于开发智能产品,提供智能增值服务;在生产管理环节应用工业互联网技术的企业,一般主攻发展数字工厂、智能工厂。


从调研情况看,我国在产品和服务环节应用工业互联网技术的企业,远远多于在生产管理环节应用工业互联网技术的企业。

还要看到,工业互联网平台为制造业数字化转型提供了服务和支撑。工业互联网平台可以分为通用平台、行业平台、专业平台,它们都可以直接为用户提供服务,但更多的情况是:通用平台为行业平台提供服务,行业平台为专业平台提供服务,专业平台为用户提供服务。目前,我国已有一批工业互联网平台实现了规模化商用。


02
数字化转型面临诸多难点

尽管我国制造业数字化转型已经取得了一定成效,但阻碍行业发展的难点问题依然不少。

一是缺乏权威的数据标准。制造业企业每天产生和利用大量数据,比如,经营管理数据、设备运行数据、外部市场数据等。但是,工业设备种类繁多、应用场景较为复杂,不同环境有不同的工业协议,数据格式差异较大,不统一标准就难以兼容,也难以转化为有用的资源。目前,我国已有全国信息技术标准化技术委员会、智能制造综合标准化工作组、工业互联网产业联盟等多个从事相关标准研发的机构,制定了《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》《工业互联网标准体系框架(版本1.0)》等文件,但具体标准的研制和推广工作刚刚启动,市场接受度还不够高。

二是数据安全有待保障。工业数据的安全要求远高于消费数据。工业数据涵盖设备、产品、运营、用户等多个方面,在采集、存储和应用过程中一旦泄露,会给企业和用户带来严重的安全隐患。数据如果被篡改,可能导致生产过程发生混乱,甚至会威胁城市安全、人身安全、关键基础设施安全乃至国家安全。目前,各种信息窃取、篡改手段层出不穷,单纯依靠技术难以确保数据安全,相关惩罚措施亦不到位,不能给数据窃取、篡改者足够的威慑。

三是数据开放与共享水平尚需提高。随着数字经济发展,企业对外部数据的需求呈现不断上升的趋势,包括产业链上下游企业信息、政府监管信息、公民基础信息等,将这些数据资源进行有效整合才能产生应用价值,但前提是这些数据能够被获得。目前,政府、事业单位等公共部门的数据仍处于内部整合阶段,对社会公开尚需时日。在社会数据方面,对哪些数据可以采集并独享、哪些数据能采集但必须共享、哪些数据不能采集还缺乏详细规定。

四是核心关键技术能力不足,信息基础设施和制造业数字化转型的基础相对薄弱。当前,关键工业软件、底层操作系统、嵌入式芯片、开发工具等技术领域基本被国外垄断;我国能够生产的工业传感器与控制产品大多集中在低端市场;控制系统、平台数据采集开发工具等领域的专利多为外围应用类,缺少核心专利。此外,虽然我国信息基础设施供给能力显著增强,但发展不平衡矛盾依然突出。

以上这些都在一定程度上制约了制造业数字化转型的进程。

  

03
推动转型需进一步改善发展环境

数字化转型是制造业自身发展的现实需要,这一进程中遭遇的多数问题应由市场解决,市场也有能力解决。但是,发展环境的改善需要政府的积极推动,在这方面要更好发挥政府作用。


完善支持鼓励政策,促进制造业数字化改造。通过技术改造贷款贴息、搬迁补助、职工安置补助、加速折旧、产业引导基金投资等方式支持和鼓励企业进行数字化改造;通过政府购买服务等方式鼓励中小企业与服务平台合作,引导中小企业通过“上云”提升数字化水平;通过试点示范,培育工业互联网平台,鼓励、支持优势企业提高工业互联网应用水平,推广网络化协同制造、服务型制造、大规模个性化定制等新模式、新业态。

推动工业数据标准制定与应用,促进数据的开放共享。引导行业组织、企业研究制定工业数据的行业标准、团体标准、企业标准。梳理现有国家标准,适时将成熟的行业标准、团体标准上升为国家标准。加强标准体系与认证认可、检验检测体系的衔接,促进标准应用。加快公共数据开放进程,促进数据资源的高效利用。建立健全社会数据采集、存储、交易等制度,保障数据有序、规范应用。

加强数据安全保护体系建设。强化工业数据和个人信息保护,明确数据在使用、流通过程中的提供者和使用者的安全保护责任与义务;加强数据安全检查、监督执法,提高惩罚力度,增强威慑力;严厉打击不正当竞争和违法行为,如虚假信息诈骗、倒卖个人信息等,引导、推动行业协会等社会组织加强自律。

加强核心技术攻关,夯实技术基础。加大对通信、网络、人工智能、核心器件、基础软件等领域的技术研发资助力度,加强底层操作系统、嵌入式芯片、人机交互、工业大数据、核心工业软件、工业传感器等核心技术攻关。增加企业牵头的科研项目数量。完善政府采购制度,加大采购力度,从需求侧拉动技术发展,帮助新技术、新产品进入市场。

围绕制造业数字化转型要求,增强信息基础设施支撑能力。适应数字经济发展对信息基础设施的要求,现有信息基础设施仍需加强普遍服务。与此同时,数字工厂、智能工厂对信息基础设施的要求远高于消费互联网,基于明确需求和应用场景的5G建设在工业领域可以适当加快。

加强国际合作,提升国际影响力。当前,美国、德国正在合作探讨工业互联网参考架构(IIRA)和工业4.0参考架构模型(RAMI4.0)的一致性,最终有可能形成统一的架构。我国应发挥产业门类齐全、市场规模大、数据资源丰富等优势,谋求与其他国家的深入合作,并引导行业组织在国际合作方面进一步发挥作用。

统筹规划,与再就业培训、社会保障体系有机结合。制造业数字化转型将大幅提高企业的智能化水平、减少普通就业机会。同时,旧有的知识、技能不能适应数字工厂、智能工厂要求的劳动者也难以适应数字化的服务业的要求。对于可能出现的新情况,相关部门需及早谋划、做好预案,通过技能培训、提供公益性岗位等化解就业压力,同时切实发挥社会保障体系的作用。(文章原标题《制造业数字化转型的难点与对策》来源:经济日报)


延展阅读:

华为是如何用工业互联网重构国家电网的?

钛媒体 秦聪慧

“通过工业互联网改造,电网的能力得到大幅度提高,实现了电网数据一个元、电网一张图,在线实施可控、可策;业务一条线,能力流、业务体现在一张图上。人工维护的成本、故障率、平均停电时间等等都得到了大幅度改善。”

【工业互联网】制造业发展工业互联网的难点和对策华为技术有限公司高级副总裁张顺茂

国家电网如何通过工业互联网改造实现蜕变?

5月27日,在2019数博会,在由中国国际大数据产业博览会组委会主办、中国信息通信研究院承办、钛媒体联合承办的工业互联网应用发展论坛(IAF)上,华为技术有限公司高级副总裁张顺茂对华为的工业互联网实践发表演讲。

他表示,国家电网的互联网化是工业互联网转型的典型案例。我国的配电网和用电网存在巨大的问题,一个普通的配电小区有200多个配电设备,但这些设备都是看不见摸不着的亚终端,出现问题需要一个一个去换、去人工维修。从全国来讲,我国有480万个充电桩都处于未连接、不可管的状态,数字化程度低。张顺茂认为,国家电网配电、用电不可视等问题可以通过工业互联网来解决,

华为跟国家电网经过了一年多创新实践后,创新了一套方案——云管边端的协同”方案。首先新型的配网终端具有了边缘智能、计算智能的功能,这使得终端硬件平台化、计算化,而且具有向上和向下接入的能力,于是用户端的各种各样的传感器、开关、设备都可以接到新兴智能终端上来。这个终端拥有计算平台,可以承载一组APP,以后的新功能、新业务,就像手机下载APP一样可以轻松完成,原来的配电终端不用再次更换,这是一个非常大的优势。

第二步,通过在华为云上支持IOT的国网云平台连接各种各样的设备,包括大数据管理、AI的算法、视频的巡检、应用的开发,以支持各种各样的应用的敏捷开发。通过这样的架构,华为重构了整个国家电网的配电网和用电网,让整个配电网和用电网智能化、APP化、软件化、平台化。

以下为张顺茂演讲全文:

各位领导、各位专家大家下午好!上午进行了一些对话,讲了工业互联网建设当中的一些成就和问题,下午我想给大家分享一个具体案例,这个案例是国家电网。

▋国家电网泛在电力物联网是国家第二张名片

为什么说国家电网泛在电力物联网是国家第二张名片?我们上午谈到工业互联网是一种新型的基础设施、是工业界新型的基础设施,它把ICT的这么多新技术应用到各行各业当中,让各行业进行数字化转型,包括网络化、智能化、个性服务等等各个方面,它的基础就是我们上午提到的很多涌现出来的ICT新型技术。工业互联网到底怎么落地?我们拿国家电网为例来说。

国家电网在历史上已经历了几个重大的投资,包括发电、输电、变电,这一块历史上的投资非常大,而且非常的成功。所以为什么我们的主题叫做第二张名片,因为过去电网的投资完成了国家电网第一张名片,我们知道这张电网是110千伏超高压电网的传输电,是全世界做的非常优秀的一张电网,国家的输电网是非常坚强的、高效的一张电网,即便在夏天耗电非常大的时候,也可以保证全中国人民生活、工厂运行的耗电需求。我们现在停电的比例越来越小,很大程度上取决于110千伏的主电网的投资,这是第一张名片。

但是国家电网同时看到我们末端配电网和用电网这一块还有很多问题,这一块没有数字化,我们现在碰到很多具体的问题。

比如是什么呢?这些问题我们拿一个具体的,比如以配电小区为例,这里面一个具体的配电小区有200多个配电的设备,基本上都是亚终端,看不见摸不着,出现问题都需要人去维修。出现问题各种影响非常大,甚至出现需要升级换代的时候,我们都需要一个个硬件去换,这是我们现在配网和用网存在巨大的问题。

而且这一块设备量巨大、存量市场大,全国480万充电桩,4.3亿剂量的表剂,都是属于未连接的状态,不可管的状态,数字化程度低、不可视。我们国家的新能源,比如光伏发电、充电桩等等,这些东西接入电网的需求很大,但是三星需求介入不足,很多发电、太阳能发电都浪费掉了,因为不能被接入电网当中分配出来,这是配电网当中出现的问题。

如何通过工业互联网解决“亚终端”问题

我们怎么通过工业互联网解决这个问题?我们跟国家电网经过了1年多的创新实践之后,一起创新了这样一套方案,我们称之为云管边端的协同方案

首先在配网终端这一块,这是一个关键设备,就是新型智能配电终端,这个新型智能配电有一个什么样的作用?就相当于边缘计算的问题。在配件和用电侧,那么多的亚终端都用新型的具有边缘智能的终端代替,也就是说,终端硬件平台化、边缘计算化,而且具有向上和向下的接入能力,可以接入在用户端各式各样的传感器、开关、设备都可以接入新型智能终端上。而且这个终端具有计算平台,可以承载异处的APP,我们再需要什么新功能和新业务,像手机下载一个APP就可以了,不需要再更换配电终端了。

这些算力和APP从哪儿来?从云上来,电网里面我们称之为主站,我们在华为云上面建立了国网云,国网云里面有大数据的管理、AI算法、视频以及各式各样的敏捷开发,上面所有的维护和应用都是合作伙伴开发的。通过这样一个架构,我们重构了整个国家电网配电网和用电网,让整个配电网和用电网软件化、平台化、智能化。

我们看到华为提供什么?华为提供了软硬件的开放平台,就是我们刚才说的华为云工业互联网,在这个工业互联网基础之上我们支持电网行业里面各位应用开发值,上午有专家提到未来时代是一个一群小鱼吃大鱼的时代,我们认可这个观点。华为云上这么多应用开发者,光国家电网有50个APP开发层,这个开发层替代了原来VE的不太开放的系统。以后随着应用的越来越多,会有越来越多的开发。这个应用会下载到新型智能平台上,而在最末端各种用户的开关、传感器都提供物联网的操作系统。

我们之前做过一个最轻量级的物联网操作系统,在这上面增加通信的控维。在这上面和我们主站联系起来,构建了整个配电物联网。这样配电物联网我们实际上已经在很多省网里面(江苏、山东、广东)进行了一些试点和示范。确实起到了非常好的效果,电网的能力得到大幅度提高,实现了电网数据一个元、电网一张图,在线实施可控、可策;业务一条线,能力流、业务体现在一张图上。人工维护的成本、故障率、平均停电时间等等都得到了大幅度改善。

这样一个方案推出来以后经过试点效果非常好,之后国网非常开心,因为确实效果非常好。国家电网和华为一起做了顶层设计,发布了建网的标准,我们希望这些标准不仅仅在国内,我们希望把建网的标准推到IEC(国际电工委员会)。

而且国家电网今年初也发布了联网战略,智能电网+泛在电力物联网共同构成了能源互联网形成联网战略,支撑6个业务建设,对外、对内业务包括数据的共享等等,都将会基于这两张网进行建设。最终让它的能力得到四大方面的提高:融合创新、开放共享、泛在连接、全新感知,最终我们国家电网会有一个更大的提升,而且实现第二张名片向全世界呈现。谢谢大家!






【工业互联网】制造业发展工业互联网的难点和对策





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原文始发于微信公众号(东西智库):【工业互联网】制造业发展工业互联网的难点和对策

 

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