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      工业云“变”
      2022-03-25 16:03
      来源:中国电子报、电子信息产业网
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        数字时代,云计算已经渗透到各行各业的发展脉络之中。作为国民经济支柱,制造业加快了向自动化、智能化、数字化转型升级的步伐。工业云的出现,打破了传统工业企业间的基础技术能力与信息壁垒,催生出全新的工业生产模式,激活了工业经济新动能。

        根据IDC数据,2020—2025年中国工业市场规模年复合增长率预计达35.4%。有研究机构点评称,工业云市场持续受企业内生需求驱动,叠加政策催化,未来发展有望提速。尤其进入工业4.0时代以来,智能制造浪潮将催化云计算与工业生产之间的碰撞与融合进一步加剧,一场前所未有的工业云“变”正在缓缓开启。

        设备上云成为降本增效新选择

        在老板电器三部茅山基地的钣金冲压车间,配有284台自动化设备,占地面积5万平方米,工厂里却不见一位工人,只有机器运转的轰鸣声。从杭州市临平螺蛳桥村的一家村办企业成长为现在浙江省经信厅评定的首批12家“未来工厂”之一,老板电器已经摇身变为一个当地智能制造标杆。

         
        

        据了解,这284台设备之所以能够实现自动化运转,背后离不开阿里云IoT工业互联网平台搭建的“老板电器九天中枢数字平台”。工厂中所有设备都接入该平台,上万个点位产生的实时数据经过处理、智能分析后汇集到一起,形成一个可指挥整座工厂全流程调度的“大脑”,帮助工厂实现了不同设备间的自主协调运作和灵活响应。设备的数据采集从过去“秒级”提升到“毫秒级”,稳定性提升到100%,工厂整体生产效率提高了45%,同时生产成本降低了21%,这就是设备上云的威力。

        所谓的设备上云,就是通过云计算将复杂的工业设备彼此联通起来,进行科学化、集中化、数据化管理,以达到降本增效、节能减碳的作用。根据工信部数据显示,工业互联网连接的工业设备数量已经达到7300万台套,工业APP突破59万个。

        如此大规模的设备上云并非易事。赛迪智库信软所工业互联网研究室助理研究员张朝表示,上云战略思想缺乏共识、工业数据采集难度大、大范围互联互通难度高、数据分析处理模型不够成熟等是当前设备上云亟需解决的难题。他认为,“设备上云”是牵涉网络层、平台层、应用层多方力量的系统工程,要想提升“设备上云”覆盖率,上游网络保障至中游软件服务、下游设备应用方均需要协同发力。

        工业仿真的爆发点悄然而至

        工业生产环节中,仿真技术必不可少。工业云的出现让仿真过程中产生的海量数据分析、快速运算及存储成为可能。“云+仿真”大幅提升了制造企业的协同生产效率。比如一台汽车在研发生产之前,需要通过仿真软件对整车、冲压成型、铸造和锻造的工艺过程进行模拟分析,优化结构设计,消除安全隐患。再比如,航天器的设计制作需要利用虚拟样机技术来提高航天器协同设计效率,提前发现设计中的问题,降低研发成本,缩短研发时间。

        据了解,仿真技术可以应用于制造的全生命周期,包括设计、生产、测试、维护、服务等各个环节,对工业企业提高产品开发效率,加强数据采集、分析、处理能力,减少决策失误,发挥着重要作用。然而,由于仿真软件大多比较昂贵、技术门槛高、技术成熟度有待提升,大多数企业又缺乏既熟悉仿真技术又具备制造专业知识的人才,仿真技术在工业领域的整体落地情况并不理想。

        

        中国工业合作协会仿真技术产业分会会长、北京航空航天大学教授张霖在接受《中国电子报》记者采访时指出:“国内企业大多只在某些点上开展局部仿真,而在应用的深度上,停留在表面的较多,真正用仿真推动核心业务的不多。”

        不过,令人欣慰的是,这两年国家大力推动工业软件的发展,各种关于仿真的国家标准、行业标准发展迅速,为仿真软件的应用推广创造了条件。张霖谈道:“越来越多的企业意识到企业转型亟须提高创新设计能力,而仿真技术正是开展创新设计的核心,现在随着仿真技术进入一个新的发展高潮,工业仿真的爆发点也随之而来。”

        工业仿真发展的核心推动力在于企业的需求,只有企业真正认识到仿真的价值,再辅以外部的力量支持,才可以真正推动仿真技术的应用和发展。张霖建议,一方面,国家层面需要加大政策支持和投入,鼓励工业仿真软件的研发;另一方面,要加快制定工业仿真相关标准,规范和指导各类仿真活动。此外,还需加快工业与仿真学科交叉人才培养。

        安全问题是阻碍工业上云的重要因素

        作为“中国织造名城”,浙江省兰溪市近两年来花了大力气“机器换人”。据悉,当地在9家纺织行业企业进行数字化改造试点,引进了2.5万台全球先进织机,展开了一场精准的数字化“补课”。数据显示,兰溪9家试点企业98%的生产设备数据联通后,水、电、蒸汽平均每万米布消耗量分别下降9.8%、1.6%和5.6%,差错率由原来的2.4%下降到1%,效益平均提高12.3%。随后,40余家纺织企业开始以各种方式接触数字化改造,产值达到了兰溪纺织业一半以上。

        这些纺织企业走上云端面临的首要难题就是安全。安恒信息积极参与兰溪市纺织行业工业互联网数字化转型项目,为多家当地企业提供了贯穿工业互联网平台、工业APP、工业大数据、工业控制系统的全场景安全产品与服务,让他们真正实现“敢上云”“敢用云”。安恒信息也凭此案例荣获了2021年中国工业互联网安全大赛的“应用优胜奖”。

        “在服务过程中,我们发现其实现在很多企业对于工业云依然是存疑的,大多处于观望阶段。”安恒信息副总裁、工业互联网安全事业部总经理叶鹏对《中国电子报》记者指出,“工业企业属于传统行业,稳定性和安全性是他们的第一目标,因此对于新技术的选择相对谨慎,把核心数据放在云端会让他们感到不安,这也是阻碍工业企业上云的主要原因之一。”

        虽然上云已是大势所趋,但潜在的安全问题不容忽视。比如设备上云会导致海量设备直接暴露在网络攻击之下,木马病毒能够在这些暴露的设备之间以指数级的感染速度进行扩散。再比如,无人化生产模式下,工厂网络迅速向三化(IP化、扁平化、无线化)+灵活组网(5G+MEC或4G+5G+MEC等)方向发展,这种复杂的网络架构导致传统基于静态防护策略和安全域的防护效果下降。此外,在愈发严峻的网络安全新形势下,工业控制系统、工业互联网平台、工业应用等也都面临着全新的安全挑战。

        叶鹏指出,从政策上来看,需要国家大力的扶持,推动样板企业先上云,起到模范作用,从而带动行业上云;从技术上看,要针对企业痛点去迭代技术,在解决稳定性和安全性的问题多下功夫。

        工业云厚积薄发应把握两个关键点

        “工业云之所以发展慢,很大程度上是因为很多工业企业还没有完成数字化过程,不具备上云的充分性和必要性。”百度智能云高级分析师王云侯对《中国电子报》记者分析指出,“企业对于上云后的收效不明确或有顾虑,抑或是企业数据资源少或没有开发价值,也可能是在组织架构和管理模式上无法和上云后的系统进行适配。上云的难点和瓶颈不在于技术环节,而在于企业是否能够通过上云实现数据价值变现。”

        然而,叶鹏表示,工业云的发展和其他新技术在工业方面的发展路径是一样的,举个例子,以太网技术在工业领域一直不被看好,但随着技术的发展,目前90%以上的工业网络都采用了工业以太网技术。云计算也一样,头部的IA厂商如GE、ABB、SIEMENS都在布局工业云技术和虚拟化技术,在未来的5~10年内,工业云一定会得到普遍认可。

        目前来看,设备上云、工业仿真、工业云安全已经成为当前工业云发展的重要发力点。王云侯分析称,设备上云是最容易的,打通数据是关键;工业仿真的核心短板在于算力和数据安全;工业云安全相关技术仍有提升空间,且潜力较大。

        他认为:“工业云市场爆发将有两个关键节点:一是中小企业开始大规模数字化转型(目前还以大企业为主),二是大量代工企业转向打造自主品牌(释放大量研发-营销上云需求)。政策方面应从鼓励上云转向鼓励应用(IaaS到SaaS);行业云应重点打造共性知识平台;企业方面应先梳理好业务转型思路,再明确上云路径图;而从技术层面来看,低代码有可能成为引爆工业云市场的导火索。”

        

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