烽火通信全面推动工业互联网发展

2018/10/30 责任编辑:艾特 访问:1941

近年来,以智能制造为主导的第四次工业革命正在悄然发生并逐步推进,目的是通过技术的整合特别是工业与信息技术的整合来提高企业、行业生产效率继而提高行业的竞争力。特别是以互联网为代表的信息通信技术的发展,为传统制造业的转型提供了动力和条件,云计算、物联网、大数据等信息技术与制造技术、工业知识的集成创新不断加剧,新一代工业互联网体系应运而生。这个过程既是对工业企业的挑战,也是信息服务企业的挑战。

一、为什么要搞工业互联网?

消费互联网对经济的增长出现了瓶颈

随着移动互联网和手机用户的增长红利接近顶峰,面向个人的消费互联网增长遇到了天花板,在互联网进入存量时代后,用户增长变得日益艰难。

传统制造业已经不适应新经济的发展

面对由于市场需求多变、劳动力等资源要素成本上升、节能减排约束趋紧所形成的多重压力和困境,传统制造业的优势不断削弱,生存空间日渐缩小。

信息和制造的结合是新经济的动力引擎

在工业互联网体系架构下,能有效集成海量工业设备与系统数据,实现业务与资源的智能管理,促进知识和经验的积累和传承,驱动应用和服务的开放创新。工业互联网体系架构将是新型制造系统的数字化神经中枢,在制造企业转型中发挥核心支撑作用,从而将生产工厂转变为一个智能环境,构成实现第四次工业革命的基础。

二、工业互联网的关键点在哪里?

智能制造从技术上来说,有三个大的方面:

第一,将工厂内部原有分层的各种系统集成起来,实现工厂内的垂直集成;

第二,将工厂和工厂之间的协调做起来,这是横向集成;

第三,从产品生命周期出发实现端到端的流程整合,这就是端到端的数字工程。

而这三个集成的核心就是数据的流动和融合。这涉及到工业领域信息技术的两大类应用。

IT类应用:跟管理相关,包括办公协同、人力资源管理、ERP、CRM,以及财务管理等应用,主要围绕人为主体的工作流;

OT类应用:跟设备和流程相关,包括MES、DCS、SCADA、TPM、TQM相关的应用。

智能制造的三大集成,最最重要的是如何将原有的属于通信IT技术领域的信息和属于工业OT领域的数据和信息在一个系统中得以统一,从而实现跨层跨域的融合处理。

数据是核心

在工业领域的数据大致包括几个方面:

第一类是企业经营相关的业务数据,这类数据来自企业信息化范畴,包括企业资源计划 ( ERP ) 、产品生命周期管理 ( PLM ) 、供应链管理 ( SCM ) 、客户关系管理 ( CRM ) 和环境管理系统 ( EMS ) 等,此类数据是工业企业传统的数据资产;

第二类是机器设备互联数据,主要是指工业生产过程中,装备、物料及产品加工过程的工况状态、环境参数等运营情况数据,通过 MES 系统实时传递,目前在智能装备大量应用的情况下,此类数据量增长最快;

第三类是企业外部数据,包括工业企业产品售出之后的使用、运营情况的数据,同时还包括大量客户、供应商、互联网等数据状态。从制造金字塔的层级来看,在每一个层面都会产生数据。

以上这些数据必须通过合适的方式,实时,安全,完整地收集下来并通过对数据的融合实现业务流程的打通和重构。这也是工业互联网的核心价值所在。

数据的收集
如何用最合适的手段,将生产过程中的数据收集起来是工作的第一步,目前工业传感网络具备很强的行业特征,呈现封闭状态,数据接入网络的不完善,对于工业数据的可靠性,完整性,实时性和安全性提出了挑战。

数据的融合
如何将数据系统打通,实现跨层和跨域的流动,实现业务和商务模式的创新是工业互联网的真正价值所在。目前受底层工业网络协议,数据库差异性,数据服务框架不统一,工业互联网平台能力等因素的影响,数据的真正融合还有很多工作要做。

网络联接是基础

从ICT技术和设备角度看,工业领域呈现的和消费端巨大差异是系统的封闭性和标准差异性。基于各自需求,甚至同一行业内不同企业在软硬件实现方式和外部接口上可能迥异。这意味着,不同公司生产的软硬件不兼容,功能不相同的设备需要经过逻辑抽象后实现互联协作,这是一个浩繁的工程,可能促成标准的收敛和系统集成需求大增。这个网络联接不光是指底层网络的连接还有应用层网络的联接。

链路层的横向兼容
目前工业链路层网络普遍采用现场总线或者工业以太网协议,这些设备都是基于不同供应商的内部标准和规范开发的,难以形成互联和互通。迫切需要既满足不同行业的通信要求,又能使链路层网络实现独立于底层设备协议的连接的解决办法,这需要统一的链路层协议来兼容这些异构的网络。

应用层和操作层纵向联接
制造企业的各层级数据由于存在不同网络和不同平台间的异构问题,还需解决在不同的总线、应用平台间的语义互操作问题。这就需要有建立有效的信息模型与生产流程,分析与优化的应用结合。形成统一的、标准的数据互联接口。

盈利是决定成败的关键

工业互联网总体来说需要投入的资金和技术力量是很大的,而是否能有效提升运营效率达到增效降费的目的和很多因素有关。但制造企业的盈利能力是网络改造前提,这可能会影响工业互联网的推广和发展。

中小企业是未来服务的主体
中小型企业是解决就业,激发经济活力的主体,各国中小型企业是工业互联网的重要服务群体。但目前中小型制造企业由于互联网的冲击,在应对劳动力成本上升,商业模式的改变方面表现乏力,面临融资能力弱,技术力量薄弱,盈利的压力非常大。所以需要有新业务模式的创新,才能促进工业互联网在中小型企业的应用。

大企业的模范作用
大企业目前是工业互联的主要推动者和主要应用者,同样也面临业务模式创新的问题,由于传统行业的惯性在大企业中表现更为明显,工业互联网的应用需要在企业的短期效果和长期投入之间平衡。

三、信息服务提供商的机会

工业互联网产业联盟从工业和互联网两个视角出发,提炼出未来工业智能化发展的三大优化闭环:

一是面向机器设备运行的优化闭环。基于对机器操作数据、生产环境数据的实时感知和边缘计算,实现机器设备的动态优化调整,构建智能机器和柔性产线。

二是面向生产运营的优化闭环。主要基于信息系统数据、制造执行系统数据、控制系统数据的集成处理和大数据分析,实现生产运营管理的动态优化调整,形成各种场景下的智能生产模式。

三是面向企业协同、用户交互和产品服务化的闭环。基于供应链,用户需求,产品服务数据的综合集成与分析,提升企业资源活动组织和商业活动的创新,网络协同、个性化定制和服务延伸。

以上这些优化的方向给信息服务和设备提供商带来了新的机会,特别表现在网络技术能力和大数据处理能力在工业领域的应用。

提供了用先进技术改造工业网络的机会

智能制造对网络提出了新型的内部、外部互联的需求:

一是工厂内海量的传感器和终端,对接入带宽和处理能力都提出了更高要求;二是工业企业应用场景复杂,安全性要求高,需要设备支持用户安全隔离,分权分域;三是提供全程服务质量保证,满足不同工业互联网应用端到端的网络质量可靠性要求;四是工业企业内部设备的可移动性要求设备具备灵活组网和网络编排能力。

这些需求使得原来采用封闭协议的工业网络系统会更加标准化和规模化,为信息设备制造商进入工业网络领域提供了重新洗牌的机会。同时可以为在工业领域引入先进的信息网络构建思想和先进技术创造条件。

提供了大数据能力应用的机会

一是智能制造的三大集成最重要的基础是跨层、跨域数据的整合,需要很强大的数据集成能力,这是信息服务商的优势。

二是有助于信息网络领域和消费互联网领域大数据处理的模型和思想引入到工业领域。

三是在互联网领域以大数据分析为基础的新业务模式为制造企业的业务模式创新提供依据。

四、烽火推动工业互联网的发展

烽火极其重视智能制造和工业互联网的研究,并进行了顶层设计和战略规划,于2015年编制了《烽火科技集团智能制造2025行动纲要》,从战略角度确立了以创新为核心的企业价值观,为实现智能制造确定了方向与途径。明确了智能制造的核心为数据、集成、互联、创新、转型。烽火通信于2015年底基于智能制造的信息与大数据平台的整体框架设计和标准,提出了面向智能制造的工业信息网络构架。集团从下面几个方面全面推进工业互联网的工作:

参与国际标准的制定

烽火通信在ITU-T SG20组牵头制定了《工业物联网背景下的智能制造》(Y.4003),并于2018年6月在ITU正式发布。该标准创造性地将IEC/ISO标准组织、德国工业4.0、工业互联网联盟、美国国家标准局以及中国工信部相关智能制造的标准进行了融合,该标准成为全球智能制造的指导性标准,具有里程碑性质的重要意义。

积极参与国家项目

2017年,光迅科技和烽火通信入选工信部的智能制造试点示范项目名单,获得“光电子器件智能制造试点示范”项目和“5G通信网核心设备智能制造新模式”示范项目。2018年,烽火通信再次入选“光通信设备智能制造试点示范”项目名单。除此以外,还承担了国家发改委“互联网+重大工程项目”(光电产业云)和工信部“面向大型制造企业双创平台服务应用推广项目”(慧创云)等重大国家项目。这些项目奠定了烽火在工业互联网推动工作中的领先地位。

脚踏实地做好工业互联网核心技术研究

烽火通信从自身的优势出发,聚焦关注工业互联网网络连接和大数据应用,打造全面的工业互联网解决方案。

主要开展了工业PON、TSN、TSN和SDN结合的研究,探索工业互联网的网络连接的最佳模式;通过边缘计算和人工智能的引入研究,探索工业云的分布式控制合理化机制;通过工业云平台和大数据在工业领域的应用实践形成以工业云平台为核心的工业领域和信息领域合作的生态模式。

以自身制造平台为基础打造工业互联网体系

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烽火通信工业互联网平台架构

烽火在自身工业互联网平台的搭建过程中,秉承“三国、五化,一中心”的原则:

以国产化为宗旨,包括国产机器装备、国产数控系统、国产云计算平台;

以智能化为目标,装备自动化、工艺数字化(从设计到执行)、过程可视化(虚拟仿真)、资源虚拟化、决策智能化。

以自身的云数据中心和制造平台为基础

烽火的工业互联网平台FinIN的架构(如上图所示)分为操作层、数据层、平台层、应用层。在四层架构的基础上,将平台的实时数据与非实时数据(热数据/冷数据)进行统一的存储和管理,并对其进行数据清理、建模和分析,最终为我们的工业制造决策提供辅助支持。该平台全面打通了机器、数据、系统与人的联系,融合了研发链、制造链、营销链、服务链、管理链等多个维度,包含了端到端的数据流通和多层次的安全运维体系,最终通过融合制造生态体系来提升整个制造业的价值链。

以此为基础,使烽火通信系统设备制造平台能够定位于“高、精、特”(高端、精密、定制化),通过创新生产组织形式、运营管理方式和商业模式,实施工厂智能化改造,延伸服务链条,提供“生产+服务”模式,促进生产型制造向服务型制造转变,实现制造与服务融合发展。同时,以“夯实制造基础、提升自动化水平、逐步实现智能化直至实现全价值链服务”为发展路径,建设行业领先的智能化制造平台,达到烽火年产值千亿的制造规模。

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