工业互联网:5G、云计算、大数据、人工智能之间的关系

工业互联网的本质,就是通过开放的、全球化的通信网络平台,把设备、生产线、员工、工厂、仓库、供应商、产品和客户紧密地连接起来,共享工业生产全流程的各种要素资源,使其数字化、网络化、自动化、智能化,从而实现效率提升和成本降低。

01、工业互联网和5G

2012年,美国通用电气公司在提出“工业互联网”概念时,是这么说的:“工业互联网,就是把人、数据和机器连接起来。”

也就是说,工业互联网的三要素,是人、数据、机器。

现在我们把这个概念丰富一下,这么说:

工业互联网的本质,就是通过开放的、全球化的通信网络平台,把设备、生产线、员工、工厂、仓库、供应商、产品和客户紧密地连接起来,共享工业生产全流程的各种要素资源,使其数字化、网络化、自动化、智能化,从而实现效率提升和成本降低。

5G和工业互联网之间的关系,主要集中在接入层。

高连接速率、超低网络延时、海量终端接入、高可靠性,都是5G所具备的优点。这些优点,将非常有利于5G替代现有的厂区物联网通信技术,尤其是Wi-Fi、蓝牙等短距离通信技术。

一些以往受限于网络接入而不能实现的场景,在5G的加持下,都变得可行。

例如,高精度机械臂加工。如果采用5G对机械臂进行远程控制,时延将缩短到1ms,可以很好地满足加工精度的要求。

5G机器人

还有5G的超高带宽,在采集4K/8K设备监控影像的时候,也将发挥不可替代的作用。除了接入层之外,5G的切片、边缘计算,都可以在工业互联网领域找到不错的应用场景。

02、工业互联网与云计算、大数据、人工智能

云计算和工业互联网之间,有什么关系呢?

当只有1个工厂和很少的设备时,在厂房里摆上几台服务器,建个局域网,找几个工程师,就可以管理和维护这个小型工业网络了。

这个网络太小,只能称为工业局域网,而不是互联网。

但如果是几十个工厂,几百个车间,几万个生产设备呢?显然,这个时候应该采用云计算技术。

只有上云,才有强大的运算能力、存储能力和网络带宽,能够对这么庞大的系统进行管理。

也只有通过云计算,才能让更多的企业员工及管理者接入,去使用工业互联网。也能够让开发者有更大的空间,去设计更好的应用。

云计算还可以为企业与企业、工厂与供应链、工厂与经销商之间,提供接口,进行指定数据的共享。甚至还能提供工厂与最终消费者用户之间的接口,方便用户对产品进行个性化定制。

再来看看大数据,前面我们一直都在说数据,不过数据和大数据是两回事。

大家都知道,消费物联网的大数据很大,例如购物数据、出行数据等。但是,实际上,工业互联网产生的数据量,远远超过消费物联网。

举个例子吧,波音飞机发动机30分钟内产生的数据,就有10TB,我们普通台式机2TB的硬盘,需要5块才能装得下。

数据就是金矿,工业互联网的大数据,就是超级大金矿。

通过大数据技术,可以对生产制造物流等所有流程的数据进行存储和分析,挖掘其中的数据价值。

人工智能又和工业互联网有什么关系呢?

其实,早在十几年前,我们玩红警,选择和电脑对战,不就是在和人工智能对战吗?只不过那个时候的人工智能,还只是很初级很“弱智”的智能,它只是按照游戏开发者设定的固定程序流程,先造什么,再造什么,最后来攻击你。

如今的人工智能,学习速度更快,算法更先进,变成了阿尔法狗,你想打赢它,几乎是不可能了。

我们将人工智能引入工业制造,其实就是让人工智能作为我们的代理人,帮助我们管理工厂,管理整个制造生产流程,甚至包括采购、物流和销售流程。

随着人工智能的不断演进,工业互联网这个系统将会实现工况自感知、工艺自学习、装备自执行、系统自组织。这个,就是智能制造的最高境界。

03、工业互联网的发展现状

工业互联网平台是工业互联网的核心。说白了,它也就是工业互联网的“操作系统”。

就像苹果iOS系统和谷歌安卓系统牢牢掌控了消费互联网一样,谁提供的工业互联网“操作系统”最好,用的人最多,谁就掌握了工业互联网发展的主动权。

但是,尽管工业互联网已经发展了这么多年,迄今为止,仍然没有任何一个平台占据了绝对领先的地位,也没有任何一个平台获得了真正的成功。

原因很有意思,能够提供这样强大平台的公司,一定只有两种,要么是工业制造能力很强的公司,要么是信息技术能力很强的公司。

例如,美国的通用电气和德国的西门子,就属于前者。世界上第一个工业云平台Predix,就是由美国通用电气公司(GE)在2015年正式发布的。而第二个平台呢,就是德国西门子公司在2016年4月开放的MindSphere。

按理来说,这些公司很牛,做出来的东西当然非常好。但是,工业互联网有一个很大的特点,就是个性化。

每个公司生产的东西不一样,流程不一样,工艺不一样,设备不一样,渠道不一样,甚至商业模式和供应链也不一样。

造一个通用的平台,可能吗?

想要成功,必须经过非常深入的分析、建模、开发。也就是说高度定制化。

曾经就有业内人士说,传统的消费物联网平台开发,分析需求、建立模型、编写代码这三步的工作比例,是2:3:5。而工业互联网平台恰好相反,是5:3:2。

一个工业互联网平台项目,你需要花大量的时间在场景和需求分析上,搞懂它到底是怎么运作的。想拿通用平台随便改改就用?不可能!

目前工业互联网平台处于全面混战的状态。大公司做,小公司也做,很多大型制造企业孵化出来独立经营的子公司,反而在所在的专业领域做得风生水起。

也有一些互联网创业企业,凭借专业知识,做出了不错的平台产品。

就在这种混战的状态下,全球工业互联网平台市场在高速增长。

根据研究机构Markets and Markets的统计数据显示,2017年,全球工业互联网平台市场规模为25.7亿美元,预计2023年将增长至138.2亿美元。

而美国、欧洲和亚太这三个地区,是当前工业互联网平台发展的焦点区域。

美国的代表,是GE、微软、亚马逊、PTC、罗克韦尔、思科、艾默生、霍尼韦尔等巨头企业。而欧洲的代表,是西门子、ABB、博世、施耐德、SAP等企业。

中国就更多了,航天云网、海尔、树根互联、宝信、石化盈科、用友、索为、阿里、华为、浪潮、紫光、东方国信、寄云等等,都是起步比较早的平台开发企业。

国内工业互联网产业技术体系——中国信通院

这场混战还将继续下去,究竟谁能脱颖而出,只能让时间告诉我们答案了。

04、工业互联网的瓶颈

工业互联网的未来是美好的,但是,前进的道路并不通畅。很多的问题和障碍摆在它的面前,例如最关键的数据安全问题。

企业对于数据安全的顾虑,严重影响了他们上云的积极性。他们害怕自己的核心数据不能得到很好的保护,一旦泄露,带来的后果是灾难性的。

保护数据的安全,既需要平台拥有可靠的技术,也需要企业本身有很好的软硬件环境和管理水平。

对于我国很多企业来说,基础设施落后,资金和技术有限,想要“速成”工业互联网,确实不太现实。就像邬贺铨院士说的,有些企业内部数据都做不到完全共享,更何况外部。

此外,工业互联网标准的缺失,以及企业ICT人才培养的不足,都是困扰工业互联网向前发展的障碍。

不仅我们国家如此,国外推进也是困难重重。就像通用电气,不久前也是因为旗下GE Digital(GE数字集团,专门捣鼓工业互联网业务,包括世界上第一个工业互联网平台Predix)业绩不佳,所以出售了它的部分股权。

所以说,推动工业互联网发展和普及,是全世界面临的共同难题,任重而道远。

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