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工业互联网的建设要提升工业设备联网率

工业互联网 时间:2021-09-18 14:30:03| 浏览:

工业互联网的建设要提升工业设备联网率 >> 随着制造业转型升级浪潮与5G网络落地应用浪潮的交汇,工业互联网的想象空间进一步加大,国内工业互联网建设正有序进行中。 按照工信部的计划,从今年起到2023年是国内工业互联网...

工业互联网的建设要提升工业设备联网率

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  随着制造业转型升级浪潮与5G网络落地应用浪潮的交汇,工业互联网的想象空间进一步加大,国内工业互联网建设正有序进行中。

  按照工信部的计划,从今年起到2023年是国内工业互联网的快速成长期。2021年初,工信部印发了《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》。此三年计划与上一个三年计划一脉相承,2018年,工信部曾印发过《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》。

  工信部介绍称,2018年至2020年,是国内工业互联网的起步发展期。在这三年里,全国范围内实施的工业互联网发展工程带动了近700亿元的总投资,助力了一批龙头企业和解决方案提供商的发展。

  工业互联网的建设是系统性工程,首先需要搭建起网络,才能有后续的工业应用、安全保障、生态健全等。眼下,工业设备联网率的提升,是业内先要闯过的一个关卡。《智能制造发展指数报告2020》数据显示,2020年,中国工业设备的数字化率为50%,但设备联网率仅为23%,远低于同期消费互联网70%的联网率。

  工信部在《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》中提出目标,到2023年,国内工业企业及设备上云数量要比2020年翻一番。

  9月16日,在由广东省工业互联网产业联盟主办、华为技术有限公司承办的先进工业网络论坛上,中国信通院、华为、华南理工大学、广东工业大学、美的集团、东风设计研究院、广汽本田汽车等单位联合发布了《工业设备网联化技术与实践白皮书》(以下简称“白皮书”),介绍工业设备网联化的现状及趋势、解决方案以及产业实践案例。

  让“哑设备”说“普通话”

  工业互联网的网络包括企业内网和企业外网,业内普遍认为,企业内网建设要达到信息技术网络和生产控制网络的融合,即IT与OT融合,企业外网建设则范围广泛,理想状态下,应该联通供应商、物流企业、客户/用户、金融机构等企业利益相关者。

  在企业内网端,首先要解决“哑设备”问题,要让设备能采集及输出数据。数据是工业互联网发挥作用的基础,如果缺失关键性数据,后续的分析、控制以及决策支持,可能无从谈起。

  常见的工业设备包括生产车间里的机床、仪器、仪表、传送机器等。白皮书指出,中国有将近八成的工业设备没有联网,它们通常是一些老旧设备,改造起来工作量大且成本高。

  而在已经联网的约两成设备中,通信协议五花八门,全球各类自动化厂商、标准化组织、研究机构,围绕着设备联网推出了成千上百种现场总线协议、工业以太网协议和无线协议,这些协议相对比较封闭。如果工厂没有提前做好设备、网络和业务的整体管控方案,留出工厂调配网络以适应业务需求的空间,随着设备连接量和连接类型的增多,后期想要改造也相当不容易。

  中国信通院广州分院副院长、广东省工业互联网产业联盟理事长兼秘书长在先进工业网络论坛上指出,企业内网的发展导向应该是IP化、扁平化、无线化和柔性化。

  华为高级副总裁、数字转型首席战略官进一步指出,对于全球工业体系架构的变革,主要有四个方向,一是工业设备智能化,二是工业网络IP化,三是工业软件云化,四是工业数据价值化。

  有行业人士打了个比方,工业设备联网,不光要让设备会说话,还要让设备说“普通话”,IP协议更具开放性,而消费互联网早就采用IP协议以实现全球的连接。对于工业设备的改造,中国信通院及华为等单位在白皮书中提出一个原则——“工业设备网联化、联接IP化、网络智能化”。

  推广新型工业网络,不光可以绕开历史遗留的工业通信协议不通的问题,或许也能给我国的工业网络产业发展提供新机会。“从技术层面看,传统工业网络市场主要由国外企业主导”,提供的资料显示,现场总线网络从2019年的35%的市场份额已经有所下滑到30%,2017年,工业以太网的网络市占额首次超过现场总线,目前上升到64%。但现场总线和以太网这两种传统的工业网络被美欧日的工控巨头所主导,占据了50%左右的核心设备市场。

  对于企业外网建设,工信部在《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》中提出“探索建设工业互联网交换中心,研究互联互通新机制”,“打造覆盖全国各地市和重点工业门类的工业互联网网络公共服务能力,构建工业互联网网络建设、运行、应用的全景视图,为建网、用网、管网提供全面支撑服务。”

  在先进工业网络论坛上,王洪岭指出,工业互联网领域的企业外网,要规避消费互联网存在的安全可靠性不高、组网不灵活的问题,目前外网的建设初见成效,过去三年里,国内建成了覆盖300多个地市的企业外网。

  华为数据通信产品线CTO透露,在企业外网领域,华为搭建了一个50毫秒时延圈全球华为公司广域网络。华为的总部在深圳,但在全球其他地区,华为也设立了不少机构,搭建这么一个华为公司广域网络,可以保证华为的任何两个机构之间的通讯网络时延在50毫秒以内。为实现这一结果,华为做了通信技术上的优化。

  “现在我们非常希望把这样一些技术以能力外溢的方式提供给我们的客户。我们的客户,比如说广汽集团,它有很多工厂,它也有很多外部的销售网点,它的通讯很关键。再比如宝武集团,前一段时间也和金拱门有一些交流,金拱门有很多销售网点。我们希望能够基于最新的、第六版的互联网协议IPV6来实现跨厂区、跨基地这种智能的工业云网。”。

  手机生产线是否可以生产其他产品

  在设备网联化改造上,华为有过多个实践案例。

  白皮书介绍,华为在东莞的松山湖有一个南方工厂,这个工厂主要做半成品加工、整机测试组装和发货。随着多品种小批量的客户定制化订单增多,该工厂的网络遇到挑战,频繁换线容易出现人为故障,影响生产效率,最终这个工厂是用WiFi6来建全厂的无线工业网络。

  华为也是用WiFi6来改造上汽集团的宁德工厂,实时在线连接超过500辆工厂车辆,超过2000个智能终端设备和过万个传感器,在这种情况下,实现亿级数据实时采集、秒级分析反馈。

  论坛上,华为和美的也现身说法,介绍自身在工业互联网、数字工厂方面的实践,它们的实践程度已经远远超过设备联网的阶段,工业互联网的成效初显。

  华为制造资深专家介绍,华为本身也是制造型企业,与众多制造型企业的遭遇类似,华为的制造也面临过挑战,例如说发货量出现过成数倍的增长;不同订单的需求波动大,柔性制造需求凸显;产品进一步小型化、集成化的情况还要保证精度和品质;制造成本上升,包括人力租金成本等;更有意愿转型精益制造,减少库存;制造流程要可视化以便对接电商等。

  华为的智能化探索始于2015年,一开始先去拜访全球顶尖的智造型企业,包括丰田、西门子、博世等,2016年,华为在内部探索建成三条智能制造的试验线,也是样板线,2017年,华为的智能制造探索拓展到一个车间,2019年拓展到一个园区。

  华为的智能制造主要抓住“三个流和一朵云”,三个流指的是生产工艺流、工程数据流和商业信息流,三个流的数据联通后通过云计算、AI等实现制造资源的动态管理。

  华为过去数年的努力,达成了一些效果。据数据显示,产品开发周期降低20%每年每人的产出效率有30%的提升。

  过去,华为内部想都不敢想,一条手机产线是否可以拿来集成生产5G基站或者公司旗下其他的产品?但现在已经有这样的想法,“我们希望尽量在一条产线之内,适配不同的产品线、不同的客户需求。”

  而对于工业互联网的安全问题,安全性对于智造非常重要,要基于底线思维去设计层层防御,让入侵者“进不来、找不到、搞不坏、走不脱”。“我们希望他(指网络入侵者)进不来,万一进来了,让他找不到,找不到他想窃取的信息;万一找到了,他也搞不坏;万一被他搞坏了,他也走不脱,也就是说让他留痕,我们去找到元凶。”


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