【汽车与环境】中国信息通信研究院标识管理中心副主任李海花:深化“互联网+先进制造业”携手推动工业互联网发展
2018-12-08 17:53

  【汽车与环境】中国信息通信研究院标识管理中心副主任李海花:深化“互联网+先进制造业”,携手推动工业互联网发展

  2018年12月7日-8日,以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨,旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台,通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系,助力实现向汽车强国的转变。以下是

  大家早上好,感谢会议主办方的邀请,我来自中国信通院,我们院一直在支持部里推动工业互联网的发展与研究,今天借此机会跟大家分享。

  目前国家非常重视数字经济的发展,从这张PPT上可以看到整个数字经济包含两大块,第一个是围绕着数字产业本身发展,另外一个是数字化在产业中的应用,包括农业、工业、生产。这在整个GDP里占比非常高,达到了25.4%,增长比较快,这也是为什么国家非常重视这块的原因。

  其中工业互联网是很重要的一块内容,同时服务于实体经济,为工业的发展提供了很重要的支撑和路径。

  从互联网和工业的发展路径可以看到,互联网是在往实体经济延伸,工业也在不断地和云、大数据等等相关技术结合,最终在2012年左右出现了工业互联网的概念。

  工业互联网现在是咱们全球比较认同的大理念,在中国也是国家很重要的战略。现在产业界对于工业互联网的关注比较高,目前我们给出了工业互联网的概念,这和美国、德国工业4.0包括日本,有些稍微不太一样的地方。中国特别强调关键基础设施,工业互联网的发展,就像互联网一样,我们所有的东西,包括电脑、手机联网,全球互联的IP网络非常关键。工业互联网也非常强调基础设施的建设,包含了工厂外网和工厂内网。

  这不仅仅网络要互联起来,同时这种连接要向工厂内部延伸,包括工厂内部的信息系统、设备,包括围绕工厂的人以及相关的活动。整体含了工厂内网外网,另外从网络角度还有标识解析,现在也是我们的工作,推动标识解析的发展。

  工业互联网除了基础设施之外,它也是新兴的业态和创新应用,就像我们移动互联网一样,只是聚焦的重点领域是在工业方面,我们从图上可以看到基于工业互联网平台将来会产生很多的新应用,比如结智能化生产、服务化延伸、工业化定制等应用。

  为什么现在工业互联网这么受到重视?一开始大家如果看一些文件,工业互联网最开始聚焦于网络基础设施,有的聚焦于模式创新,后来也是在我们不断深化对它的研究,最后在国家层面接受了工业互联网的大理念。

  从图上可以看到我们强调工业发展与制造业发展涵盖了材料、工艺流程创新还有设备本身的创新,包括智能装备、机器人、3D打印、增强现实,这些都是单系统或者单点设备的智能自动化,但是我们工业互联网是要形成系统化的智能,我要通过这种网络化,使不同的信息系统,不同的设备,产品等围绕生产经营相关的要素能够互联起来,实现数据的流动,在此基础上形成全球全面系统化的视角,同时也产生很多的新应用,结合大数据会有一些超越我们现在工业本身的经验以及更系统化的判断,这是工业互联网大的理念。

  它的核心是基于网络互联的协同,这种协同范围可以在国家、企业,甚至全球,这会对于现有的工业体系中相对封闭的内部产生很大的影响,这种资源的调度、设计的协作,包括制造、物流等是很广泛的协作范围。

  目前我们开始做对工业互联网进行了顶层设计,当时也是工信部给我们下达的任务。我们知道,国际上也是一样,像美国、德国、日本等等也提出自己的架构,我们有了顶层设计,我们怎么看待工业互联网才能明确我们的发展重点,我们的发展路径等等,才有下一步更具体化的动作。

  一开始,我们从工业互联网整体的顶层设计开始,提出了三大体系,三大体系要把物理系统通过网络化连接起来,通过平台把资源、数据汇聚起来进行深度挖掘,同时叠加安全保障。其中网络体系是基础,含了几大块,网络互联连接层面、标识解析、信息互联,一些协议等等。

  平台体系是核心,因为我们工业互联网要实现协同协作,基于平台,我们把各种资源汇聚,包括加工能力,设备的状态等,包括我们的治理资源都可以汇聚到平台上实现全球大范围的协作和调动,同时我们平台上还可以支撑创新,聚集很多的工具、算法等等,支持各种创新的发展。安全肯定是跟发展同步推动,工业很多的生产经营活动叠加到网络,安全问题影响非常大。

  目前咱们国家在围绕三大体系推动工业互联网发展,从上图可以看到,如果我们做好三大体系,我们就相当于形成了基础的支撑,对于带动产业发展、应用发展非常重要。

  首先我给大家介绍三大体系,第一是网络体系中的网络互联体系,我们把它分成两个网络,工厂内网和工厂外网,还有三个层次的功能。工业互联网并不是产生一个新的网络,它要在现有的互联网上叠加,因为全球互联的网络很难一下打破重新来。从网络视角,我们原来连接的是智能终端,将来工业互联网视角是叠加在互联网上,但是会有一些增强。首先连接层面,网络互联层面会向工厂内部延伸,这样我们可以把工厂内部很多的系统,甚至有一些系统就叠加在互联网上,这样才能实现更充分的协作,技术体系也可以打通。

  第二,标识解析体系,这是我们比较强调的重点。我们知道所有的对象,或者零部件的域名是为了人好记,我们可以给它一些编号、二维码等等,这样可以在全球追溯产品,追溯时我们有了标识系统来定位服务器,这就是标识解析。

  第三,工业互联网本身有自己的协议、信息互通模型。从网络角度有很多的新变化,在工厂内部一般分成IT网络和OT网络,IT网络连接的是企业信息系统,我们看到CRM、EPR、SCM,来自汽车企业的比较熟悉。另外OT网更强调的是围绕生产本身的系统和装置,还有生产的监测控制系统连接的网络。

  OT网络进展的比较慢,但是实用性比较高,很多技术我们也做过分析,事实性的技术有四十多种OT网络的互联技术。原来一些工业巨头收购了一些企业,有一些特殊的解决方案支持设备底层生产设备的互联,这是OT网络,但是它的实质性安全性要求很高,和我们消费的通信不太一样。现在的方式为了实现工业互联网的目的,我们要采集数据,要实现系统化的智能分析。我们知道OT网络要改造现有的生产设施成本也非常高,一种思路就是叠加方式,我们在生产线上叠加传感器,在库房里放一些摄像头、联网设备,把信息采集上来,再送到IT管理系统,这样可以在IT层面看到OT层面的设备状态以及整个生产加工的情况。

  现在信息采集可能不是直接采集,所以它的可靠性要求没那么高,现在很多的大网技术,像有线的光纤通信、wifi通信等等的技术就开始引入进来,这可以直接拿来用,可能会在电磁兼容方面稍微有些特殊性,要满足工厂的环境,现在这也是为现有的ICT企业,包括华为、中兴等运营商提供机会。

  另外是OT网络,比较复杂,它涉及的领域比较多,现在OT网络联网技术快速发展,加入OT网络,我们最终要实现采集生产设备的信息,需要拿到这些信息,这种信息有宽带的、AR、VR,包括传感摄像头等等,包括更多的数据接口,这对于网络有很大的挑战。

  现在一些新的动向是TSN敏感视觉网络,这要通过新的体系网络进行互联,另外面向OT网络的专门无线设计。

  现在针对网络化需求的发展有很多的需求创新,第一个TSN高速、高可靠、高实时联网的需求,现在西门子、华为,包括一些组织都在推动TSN技术的研究,还有它的集成,包括产品,现在已经到了产业化的前期,从右下角的图上可以看到华为在今年2018年工博会上展示出的TSN,它的时延小于1微秒,抖动小于一百纳秒等。TSN不仅仅是工业本身联网,我前天看的新闻,日本发布信息,将来无人驾驶对于车的要求,摄像头、雷达、红外这些东西也是很重要的。将来基于TSN可以宽窄带合一,多重监测是汽车里重要的联网技术。

  另外是边缘计算,这和车是紧密相关的,将来会采集大量的数据,我们要在边缘侧快速的响应和处理,现在边缘计算非常火,很多企业都推出了自己的产品,在快速地进行技术研究产业化,包括汽车将来的车控、车载、中控的平台也会集成边缘计算的能力,对于数据进行了存储分析、快速,处理还有跟云端的协同。

  昨天看新闻,工信部给几个5G运营商发了试点的频段,现在5G运营商在研究工业领域下的5G应用,直接用无线的技术实现信息采集和控制,非常方便。

  最后是软件定义网络,原来我们可能有搞信息通信的,大家可能有的听说过,相当于路由器开一个端口,或者运营商把网络做服务开放给第三方,这样可以定制自己的网络需求。

  在工业领域,一个车间或者一个园区将来联网的节点数很多,我看过一个分析,一立方米会有0.2到1个联网的结点,在工厂内部有成千上万的节点,而且目的是不一样的,所以需要有很灵活的网络控制。

  我现在做标识解析,网络体系里还有很重要的就是标识解析,现在是从工业互联网角度推动的重点。从这张图上可以看到它的功能类似于DNS,DNS有个域名,它会存着映射关系并反馈给我们。标识解析也是一样的,域名也可以看到一种编码,只是为了人好记,将来标识可以是一串数字。企业内部都有编码,都有条码来管理自己的库存,基本都是私有码,但这样企业之间大家互相不认识,也很难实现信息的追溯,通过码来查找信息,大家都不知道号码什么意思。就像你去医院开了一个卡,到另一个医院就不认识,信息很难关联起来。

  现在推的标识解析第一个就是要使用公共编码,不同企业都使用公共编码,这样大家都互相认识。现在有多种不同的编码体系,这种不同编码体系的互通交给基础设施来做,企业不用关心上下游企业采用什么标识体系,他自己选一个标识就可以。

  第二个企业之间在信息互联的时候,在交互信息的时候不用相互之间对接,大家就跟标识解析系统对接,而且标识解析系统支持多种方式,可以实现多种编码之间的互联互通,这是大的方向,目前发展也非常快。

  标识解析也是分级建设,在国内有分节点,现在国家的顶级节点是北上广、重庆、武汉,这个月底连接起来,形成一个环状连接,二级节点用行业属性来推动行业标识解析应用,现在我做了一个示例,包括李总的二级节点也得到了国家的支持,现在已经有了上百的单位提出来。

  第二是平台体系,平台是产业竞争的焦点,现在我们有人会说互联网平台的竞争已经衍生到了工业互联网平台,现在各种不同出身的企业都在布局,我们也发布了工业互联网平台的白皮书。架整体上分成三层,一个是数据采集、映射等,一个是平台层,这块会集成很多的大数据分析、工具、算法、模型、开发环境、支撑应用创新,最上是应用层,非常关键。

  目前中国工业互联网平台发展非常快,我们在3月份统计有269个,现在大家都在布局,非常活跃,在很多的场景下都已经应用,像制造企业海尔等等。很多的技术不断地迭代创新加载到平台,围绕平台做一些竞赛和APP的开发,速度非常快。

  最后是安全体系,大家可以看到工业互联网的发展,安全威胁越来越大,将来大家都互联起来,而且数据流动起来,很多东西都在网络上协作,他受到攻击和影响非常大。

  安全的顶层设计也是大家非常关注的,包括美国、德国都有自己的安全体系框架,这是从我们国家给出的三大视角,第一是明确防护对象,包括设备、控制、网络、数据和安全,包括平台的安全和标识解析等等的安全,在此基础上,我们有防护措施,要有监测、攻防的防护能力,还有出问题时候的应急处置,最后安全管理要同步推动,这涉及到防护管理的视角,包括主体责任等等的落实以及一些安全检查。

  我们做好三大体系只是基础支撑,核心还是实现新的业态发展,重塑我们的工业体系,产生新的产业,孵化新的应用。应用是工业互联网最核心的体制,一个是工厂内部的应用,还有工厂和上下游企业产品服务,包括用户对接来提供增值服务,另外是基于平台打造生态体系。企业和产品之间做一些远程应用的增值服务,个性化定制是企业和用户之间了解用户的需求,而不是现在盲目的或者大规模的设置、个性化的定制。

  工业互联网产业联盟现在是推动工业互联网发展的很重要力量,目前是893家,昨天联盟已经增长到942家,发展非常快,特别是指导意见发布之后出现跨越式的发展。我们信通院牵头来推动,从联盟成员组成来看50%以上是来自工业背景,我们现在有境外的企业也是联盟的会员,他们也很关注中国的发展,我们有一些大的报告也会同步发布英文版。

  这是目前最大的组织架构,我们叫12+9+X,也是不断叠加的。联盟开始成立是7+4,现在发展非常快,已经是12+9,指导委员会是工信部,专家委员会是很多的院士和业内大咖,12个工作组,我是来自总体组,也是总体组的主席。我们现在启动了三个开源的项目,包括标识解析、客户端开源,还有多协议适配的开源,发展非常快,我们同时有11垂直个行业。汽车工业特意标了颜色,汽车工业是我们很重要的领域,我们要研究工业互联网在汽车行业的应用和部署探索。

  目前国家也发了指导意见,323行动是工业互联网的纲领性文件,打造三大体系,网络平台安全,推动两个应用,我们做好技术产业标准等的支撑以及全球合作。

  指导意见发了以后,工信部参照落实,在今年6月份发布了三年行动计划,大家可以看具体的任务部署,我跟国外的公司交流,他们已经翻译成了英文版,企业内部可以参考,了解中国内部的工业互联网发展的重点和布局方向,同时还有大量包括平台、APP、网络实施指南,包括安全实施指南也会出来。

  目前工业互联网不仅仅是国家或者部委层面非常积极,可以看到它是大的工业体系或者实体经济转型的方向,地方上非常关注发展,已经有了二十多个省市出台工业互联网发展。

  回到咱们论坛,汽车本身就是高度信息化的产品,包括工厂内部也是很重要的工业互联网应用场景,现在我们已经将汽车工业作为垂直领域研究,同时现在我们已经发布了一个白皮书,工业无线应用场景白皮书,汽车领域怎么用无线,可能涉及到机器人协同等,也分析了几大场景,在座的各位都是专家,在焊装、涂装、总装,将来会逐步深入,很多的场景下可以用到无线。

  第一是基于RFID设备的可追踪,在工厂内部,托盘上有RFID可以在这个过程中追踪相关的信息。另外拧紧设备方面也有一些无线设备的探索,包括用无线防止缠绕等等也在探索。

  现在我们可以看到,工业互联网现在已经是风起云涌,对于工业企业有很大的挑战,将来这个领域将是工业企业转型很重要的方式和路径,而且很多的工业企业专门孵化出来信息化的功能来推动工业互联网的发展。

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