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5G加速工业互联网释放数字经济增长潜能

经济参考报  |  2019年08月19日
近年来,工业互联网在我国蓬勃发展,应用领域不断拓展。相关专家指出,工业互联网正呈现虚拟与现实、软件与硬件、制造商和客户加速融合的趋势。

  近年来,工业互联网在我国蓬勃发展,应用领域不断拓展。相关专家指出,工业互联网正呈现虚拟与现实、软件与硬件、制造商和客户加速融合的趋势。在当前5G加速铺开的智能化数字时代,已成为制造业升级换代“神器”的工业互联网,正迎来更强劲的“风口”。

  应用领域蓬勃发展

  大数据物联网工业软件、3D打印海洋信息智能制造、社交电视、“能量魔方”沉浸式全景虚拟体验空间、智能仿真机器鱼、VR模拟驾驶……近日,在青岛召开的2019世界工业互联网产业大会上,西门子、ABB、华为、联想、海尔等国内外企业展示了自己在工业互联网各领域的应用。

  工业和信息化部总经济师王新哲认为,作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,工业互联网不仅为制造业乃至整个实体经济数字化、网络化、智能化升级提供了关键支撑,还能不断催生新模式、新业态,促进传统产业改造升级和新动能培育壮大。大力发展工业互联网对于深化供给侧结构性改革,释放数字经济增长的潜能,实现经济高质量发展具有重要的意义。

  事实上,自国务院2017年专门出台《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》后,随着产业各方协同合作的加强,近年来,我国工业互联网出现了蓬勃发展的态势。

  首先,在网络平台安全方面,三大体系建设取得全方位突破。制造企业积极运用新型网络技术开展工厂的内网改造。标识解析五大国际顶级节点已经建成,15个二级节点上线运营。具备一定行业区域影响力的平台数量超过50家,重点平台的平均工业设备连接数近60万台,国家、省和企业三级联动的安全保障体系加快构建,已对近百个工业互联网平台,200余万台联网设备进行了实时监测。

  其次,融合应用开始向多领域深度推进。目前,工业互联网已广泛应用于石化、机械、钢铁、航空航天、家电、服装等行业,网络化协同、大规模、个性化定制、远程运维服务等新模式、新业态发展活跃,5G+工业互联网融合应用也形成了两区三点三带多点探索的格局。

  第三,产业生态构建正在多层次推进,龙头企业竞相布局工业互联网业务,跨行业、跨地区的企业协作和产业集聚不断增强。工业互联网产业联盟的成员数已超过1200家,初步形成了以解决方案提供商集聚为特色的北京,以产业链协同为特色的广东,以块状经济推广应用为特色的江苏和浙江,以传统产业转型赋能为特色的山东等一批产业创新发展高地。同时国际合作走向深入,工业互联网产业联盟与美、欧、日等国家和地区的产业组织以及国际电联等国际专门机构在技术研发、标准协调、产业对接等方面进行深度合作,取得丰硕成果。

  “作为驱动新一轮科技革命和产业变革的重要引擎,工业互联网未来前景无限,”王新哲说,世界各国对工业互联网的重视程度不断提升,纷纷出台倡议或者推出针对性的支持举措,跨国企业也在不断加大投入,持续深化产业布局,工业互联网呈现关键技术加速突破、融合应用不断深化、产业生态逐步壮大的良好态势。

  融合趋势不断加速

  中国工程院院士李培根认为,第四次工业革命最关键的是信息系统或者说是数字世界和物理世界的深度融合,这也是数字智能时代的重要创新思维。虚拟空间与现实空间的融合、软件与硬件的融合、制造商和客户的融合,将是工业互联网发展的重要方向,正加速深度发展。

  在虚拟空间与现实空间的融合方面,目前AR(增强现实)技术主要应用于工业品维修和汽车导航,MR(混合现实)技术主要应用于远程骨科手术等。

  至于软件和硬件的融合,体现最典型的就是汽车业,软件已在汽车产业中发挥越来越重要的作用,大众化的汽车有望在不远的将来变成一个软件产品。另外,在大数据汇聚访问接口等技术的支持下,新一代智能数控机床开发者的思想也和机械日益精密融合,产生越来越强大的智能制造效果。

  而制造商与客户的融合更加充分实现了用户的存在感和满足感,赋予产品更多的个性化。如海尔的COSMOPlat,已经通过互联网,在产品开发设计阶段,接纳客户参与设计契合自己个性化需求的产品,并不断实现用户全流程体验迭代。将来,通过同步的虚拟车间和物理车间,制造商生产过程中还可以满足客户关切,如通过计算机观察加工过程,让客户了解交货期和加工质量等等。

  海尔集团总裁周云杰说,工业互联网是互联网的下半场,而且是集移动互联网之后最大的经济机会和经济活动。PC互联网时代是靠信息互联,移动互联网时代是人人互联,工业互联网时代则要实现万物互联。“这一定是一个万亿级规模,任何企业都应关注这个领域。”

  5G铺开再迎“风口”

  中国工业互联网研究院近日发布了“全球工业互联网十大最具成长性技术展望”,其中首当其冲的就是与5G相关的技术——5G网络切片技术。据悉,它可以将一个物理网络切割成多个虚拟网络,实现对5G网络数据分流管理,并保持每个虚拟网络间逻辑独立性。同时,可针对高清视频实时传输、海量物联动态示踪和低时延精密操控等工业互联网应用场景,将5G网络虚拟切割为分别具有增强移动带宽、海量物联和超可靠、低时延通信等特性的若干网络片层,映射满足不同场景的差异化需求。

  据了解,去年底举行的中央经济工作会议就提出,要加快5G的商用步伐,加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设。今年6月6日,工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放了5G商用牌照,标志着我国开始进入5G商用元年。

  相关人士认为,5G将更多地用于工业互联网,加速众多行业的数字化转型,通过对工业、教育、直播、医疗、游戏等传统行业的典型场景进行赋能创新,有力支撑数字经济的发展。中国信息通信研究院《5G产业经济贡献》认为,预计2020至2025年,我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元,5G将直接创造超过300万个就业岗位。

  中国信息通信研究院副院长余晓晖表示,长远来看,信息技术、数字技术仍然是新工业革命的主导技术,当然,它也会和材料、制造、生物等技术进行融合,从而引领各个产业的数字化转型,而数字经济的主战场,则是5G、新一代信息技术、人工智能技术等如何赋能传统产业。

  他说,5G把高速移动宽带、大连接、超高可靠、低时延通信结合在一起,加上5G网络切片和边缘计算构成等技术,把人工智能、机器识别等组合在一起,将对工业变革带来更多可能。目前,5G发展重点主要是机器识别、远程运维、移动巡检、产品检测等领域,虽然仍处早期,但会给工业带来非常有吸引力的前景。

  攻坚克难未来已来

  相关人士认为,工业互联网是第四次工业革命的重要基石,在世界范围已步入发展快车道。当前,工业互联网正处于面临重大突破的战略窗口期,将带来一系列新要素、新市场、新路径、新形态,孕育新的成长与变革。当然,当前在技术标准、应用推广、安全保障等方面,工业互联网仍面临系列问题和挑战,亟待国际、国内多方面深化务实合作,攻坚克难,共谋发展。

  据介绍,作为产业发展的主管部门,工业和信息化部今后一个时期重点是做好五方面的工作,加快壮大工业互联网产业

  一是加强技术创新,增强发展活力。组织实施工业互联网创新发展工程,推动建立工业互联网共性技术体系,系统布局边缘计算、人工智能等前沿技术,着力突破关键核心技术,发展新型工业软件和工业APP等应用技术,加快创新发展步伐,培育持久发展动力。

  二是强化能力建设,夯实发展基础。加快5G网络建设,利用5G技术开展工业互联网内网改造,推动标识解析体系建设,夯实工业互联网发展基础,打造多层次工业互联网平台体系,积极推进百万企业APP培训。

  三是加大应用拓展,实现市场牵引。进一步促进5G与工业互联网融合发展,不断拓展应用场景和应用深度,持续开展试点示范,引导重点领域、重点行业、重点企业加大应用的投入力度,拓展工业互联网应用范围,培植发展融合应用的生态,发挥工业互联网辐射的能力,为农业、医疗等领域带来新服务、新模式、新业态。

  四是提高防护能力,加强安全保障。强化工业互联网安全技术的攻关、产品研发和推广应用,加快补齐短板,解决卡脖子问题,提高安全产业支撑能力,进一步完善网络安全的相关法律法规,加强协调联动的信息安全防护和检测处置体系建设,构建政府监管、企业负责、社会监督的工业互联网安全管理体系。

  五是深化国际合作,促进开放发展。结合“一带一路”战略,加强各国工业互联网政策和法规的探讨与衔接,深化各国产业界在参与架构、技术标准等方面的交流合作,解决网络互联、数据互通、商业模式、技术创新、应用路径、安全保障等问题,共同构建开放共享的工业互联网产业生态体系。

  国家工业信息安全发展研究中心主任尹丽波说,工业互联网行业还需要不同的研究机构、制造企业、IT企业共同研究行业标准、建立标准,让标准促进应用。

  中国工业互联网研究院院长徐晓兰则认为,业内还应及时跟踪工业互联网创新动态及特征态势,提前规划产业健康发展,引导资金有序进入,规划出台政策、积极开拓新兴市场。

  专家展望工业互联网下的再工业化战略

  在近日于青岛召开的2019世界工业互联网产业大会和2019青岛国际软件融合创新博览会上,相关专家纷纷为我国工业互联网产业发展把脉,提出了一些远见卓识。

  国家工业信息安全发展研究中心主任尹丽波说,第四次制造业转移中呈现了一些特点,很多中低端的制造业向印度、越南等新兴经济体进行相应的转移。美国、德国等发达国家,则重新审视制造业,首先是重新审视数字经济时代整个产业结构的状况,并进行了相应的政策和经济结构调整,回迁一些制造业,实施新的再工业化战略。目前,各个国家几乎都有相应的促进制造业发展的战略,像美国提出了先进制造业美国领导力战略,德国提出工业4.0战略并发布“国家工业战略2030”。

  中国提出了自己的制造业转型升级道路,即走信息化和工业化融合,以信息化带动工业化,用信息技术的引领促进我国工业技术的创新和发展,这是我国制造业高质量发展的中国方案。我国的两化融合概括为三个发展阶段,第一个阶段是数字化阶段,推动传统生产经营各个方面进行数字化转换的阶段。第二个阶段是进行全过程的集成互联化的阶段,也就是现在进行中的工业互联网。通过工业互联网,我们正在走向第三阶段,即全面的智能化阶段。现在我国提出要促进互联网、大数据、人工智能和实体经济的深度融合,这是我们在新时期新时代提出的两化融合的新内涵。

  西门子中国研究院朱骁洵院长说,世界上没有两个工厂是完全一样的,所以工业APP可移植性非常小,一个所谓的工业APP直接可以套用到另外一个工厂的概率几乎为零。因此,要把APP分解成微服务,才有复制性的可能。

  在这一情况下,就需要有一个数据平台,西门子中国研究院称之为“数据中台”,以采集各个系统数据并加以分析、使用。传统企业的数据分布在不同的系统内,因此,不能建立一个一统天下的平台,而应关注一个个“数据中台”的建设,去采集不同领域的数据。“数据中台”的部署要灵活,能够让用户把数据存在本地服务器或地方公有云平台里,让用户在一个数据中台上可以灵活管理所有数据。然后,把这些跨领域的数据关联起来,进行数据分析,供用户参考、使用。一个合格的物联网赋能平台应该满足这些前提条件。西门子的服务团队目前已经可以帮助用户挑选甚至建立最适合自己的物联网赋能平台。

  中国工程院院士李培根说,数字智能时代的自动化将帮助人类实现超越:它不光能替代人类的体力,还可以替代人类的脑力。计算机系统通过自身的学习和实践,可能在某一些点上超越人类的思维,使人类可以超越很多模型,即通过数字智能技术发现一些模型的近似参数,认识一些非固定模式的问题,从而解决一些问题。如谷歌数据中心的耗电问题,就靠装载的几千个传感器的数据和智能技术,最终把耗电降低了15%。此外它还可以超越时空,如AR技术、MR技术的应用等使医生可以远程指挥手术,甚至消灭时间和空间、创造时间和空间。

  全球工业互联网十大最具成长性技术

  为准确把握全球工业互联网战略方向,及时跟踪工业互联网创新动态及特征态势,前瞻研判工业互联网产业化重大布局,中国工业互联网研究院任近来调研走访了一批在工业互联网相关技术及产业方面具备领先水平和特色的骨干企业,组织拜访了来自于著名高校、科研机构的工业互联网相关领域专家学者,系统梳理了国内外权威智库和知名战略咨询公司的最新报告,在2019世界工业互联网产业大会上发布了《全球工业互联网十大最具成长性技术展望(2019~2020年)》。

  1、5G网络切片技术

  5G网络切片技术是指将一个物理网络切割成多个虚拟网络,实现对5G网络数据进行分流管理,并保持每个虚拟网络间逻辑独立性的技术,可在不增设网络架构的基础上,为多元化客户提供定制化网络功能服务。针对高清视频实时传输、海量物联动态示踪和低时延精密操控等工业互联网应用场景,该技术可实现将5G网络虚拟切割为分别具有增强移动带宽、海量物联和超可靠低时延通信等特性的若干网络片层,映射满足不同场景的差异化需求。

  2、基于OPC统一架构的时间敏感网络技术

  这是一种基于OPC统一架构(OPC Unified Architecture, OPC UA),建立支持网络间互操作的时间敏感机制,突破性实现信息技术(IT)与操作技术(OT)在物理层、数据链层、网络层、传输层、会话层、表达层和应用层全面融合的技术。该技术基于国际电工委员会(IEC)和电气和电子工程师协会(IEEE)国际标准搭建,可为工业互联网网络体系构建提供标准化模块,是建立从传感器到云端大带宽、高同步、广兼容通讯的关键技术。

  3、软件定义分支技术

  软件定义分支技术是指具有软件定义广域网、路由、网络安全和LAN/WiFi功能集成的集中式平台管理技术,可高效便捷的将网络的控制平面与数据转发平面进行分离,通过集中控制器中的软件平台对底层硬件的可编程化控制,实现对网络资源的柔性调配。在工业互联网内网建设过程中,该技术可利用网络虚拟化方式摆脱硬件对网络功能的限制,以低成本实现高灵活性的网络资源优化控制。

  4、IP层与光层异构融合技术

  IP层与光层异构融合技术是指通过网络异构策略融合IP承载网(IP层)与光传送网(光层)优势资源的技术,可解决因分层规划和独立运维导致的IP层与光层网络资源利用率低,网络调整困难等问题。凭借对于IP层与光层资源的动态协同能力,该技术将在建设高可靠性、高灵活性、高带宽利用率、高可维护可管理性的工业互联网骨干外网过程中体现重要价值。

  5、基于签名加密算法的分布式数据库系统

  这是一种以区块链技术为代表的由数据库管理系统和数据库构成的信息逻辑统一、物理节点分立的数据存取技术。凭借去中心化、有限透明、分布的可靠数据库、自治性、记录难以更改、准匿名性等特点,该技术有望在工业互联网数据采集、存储、解析、交易体系建设中显著提升数据系统在威胁防护、检测感知、处置恢复等方面的被动防御和主动防控能力。

  6、数字对象架构技术

  数字对象架构技术是指由数字对象、存储器、标识、解析系统和注册表构成的用于分布式信息存储、定位和检索的通用型架构技术。该技术是工业互联网标识解析体系搭建的关键支撑技术,可广泛应用于数字对象的标识解析管理,实现异主、异地、异构数据信息的智能化采集、识别、关联,支持连接实体信息的逆向查询,对推动工业互联网构建物理对象的互操作空间具有重要意义。

  7、自主诊断技术

  自主诊断技术是指基于模型基础、数据驱动等预测算法,通过运动、温度、压力等物理传感器获取参数信息,分析评估设备运行健康情况的技术。该技术在工业互联网的设备运维场景中具有重要应用价值,可通过对于设备运行参数的算法分析,自动化感知设备疲惫、磨损、腐蚀等运行状态,智能化提供调控、预警、停机等运维决策,实现延长使用寿命、提高运维效率、减低事故风险。

  8、微毫米坐标智能定位技术

  微毫米坐标智能定位技术是指由空间坐标感知系统和机械操作系统构成,融合机器学习算法迭代优化机械单元空间定位精度和寻迹路径的技术,是实现工业机器人自主完成铆接、焊接、组装、剪裁、物流等机械操作的关键。机器学习算法的演进升级将进一步推动该技术弹性满足工业互联网在离散行业应用中对于机械操作的高精度定位感知和低时延操控响应的需求。

  9、云边融合计算技术

  云边融合计算技术是指建立云层与边缘层计算过程数据互联互通,动态调配计算资源,实现云层高通量计算能力和边缘层高时效计算能力分布协同的技术,可满足泛在网络所带来的指数级数据计算需求和低时延应用场景所提出的毫秒级计算响应需求。凭借柔性分配云边层计算资源的能力,该技术有望在不拓展硬件设施的基础上,大幅提高工业互联网数据的整体处理能力。

  10、数字纽带技术

  数字纽带技术是指在生命周期和价值链为数字孪生体提供数据访问、整合和转换能力,实现追溯、共享、交互、协同数据信息的技术。基于数字孪生体构建数字孪生系统的关键技术,该技术可推动工业互联网平台对零件、设备、生产线、工厂、城市等不同颗粒度数字孪生体的静态物理坐标复刻建模向行为流程逻辑映射发展,实现虚拟世界对物理世界的描述、预测、诊断、决策。

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