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安筱鹏:工业互联网平台建设的形势与任务

发布时间:2018-04-17 来源:信阳市工业和信息化委员会 点击:116

              安筱鹏:工业互联网平台建设的形势与任务
 
2018年4月9日第六届中国电子信息博览会期间,在国家工业信息安全发展研究中心主办的“工业互联网平台体系和安全体系建设论坛”上,工信部信软司安筱鹏副司长做了题为“工业互联网平台建设的形势与任务”的主题演讲,就工业互联网平台建设的出发点、切入点、着力点和落脚点,进行了分享交流。以下为演讲内容,供大家学习交流。
 
             工业互联网平台建设的形势与任务
(工信部信息化和软件服务业司副司长安筱鹏)
各位来宾:
大家上午好。
非常高兴在第六届中国电子信息博览会期间与大家交流关于工业互联网平台建设的一些思考。去年11月,国务院出台了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,提出打造网络、平台、安全三大体系。对于平台体系来说,当前要进一步深化对工业互联网平台建设的出发点、切入点、着力点和落脚点的认识。今天,借这个机会,就这四个基本问题跟大家做一个交流。
一、工业互联网平台建设的出发点
工业互联网平台是以互联网为代表的新一代信息通信技术从消费环节向制造环节扩散、从提高交易效率向提高生产效率延伸、从推动制造资源的局部优化向全局优化演进的必然结果,是构建现代化产业体系、推动经济高质量发展、抢占新一轮产业革命制高点的重要举措。
第一,工业互联网平台是建设现代化产业体系的重要支撑
工业互联网平台是物联网、云计算、大数据、智能传感、工业软件、工业技术等跨界融合、集成创新的结果,正在构建现代化产业体系的新基础、新要素和新业态,支撑产业的高端化、智能化、绿色化、生态化发展。新基础就是构建智能感知(一硬)、工业软件(一软)、泛在网络(一网)、云平台(一平台)等现代化产业体系新基础设施,新要素就是基于数据这一新生产要素重构工业知识沉淀、传播、复用和价值创造新体系,新业态就是通过对传统产业体系的解耦重建网络化协同、个性化定制、服务型制造等新业态。通过这些新的基础、新的要素、新的业态的构建,加快形成万物互联、数据驱动、软件定义、智能主导、服务增值的现代化产业体系。
第二,工业互联网平台是建设制造强国和网络强国的焊接点
工业互联网平台一头连着制造,一头连着互联网,是连接制造强国和网络强国的纽带,是两个强国建设统筹推进的重要抓手。从制造强国来看,工业互联网平台通过跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的资源链接和高效协同,加速重构生产体系、引领组织变革、优化资源配置,打造新型制造体系。从网络强国来看,工业互联网平台为信息通信业发展提供了新的蓝海,推动5G、窄带物联网(NB-IoT)、软件定义网络(SDN)、时间敏感网络(TSN)等网络技术的演进升级,促进我国信息网络基础设施、技术产业、应用水平的提升。
第三,工业互联网平台是我国经济实现高质量发展的重要举措
我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,这要求加快转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力。工业互联网平台的本质是通过构建精准、实时、高效的数据采集互联体系,推动机器、物料、系统、产品、人等参与主体各类要素信息的泛在感知、云端汇聚、高效分析和科学决策,促进传统制造体系中各环节生产要素的解耦、整合和重构,推动涉及生产全要素、全流程、全产业链、产品全生命周期管理的各类资源优化配置。这将带来制造资源从单机走向系统、从封闭走向开放、从流程优化到组织变革,推动资源优化沿着点、线、面、体、大系统、巨系统的方向不断拓展,提高全要素生产率,推动经济发展质量变革、效率变革和动力变革。
第四,工业互联网平台是全球新一轮产业竞争的制高点
在过去40年来里,基于产业生态的竞争,在ICT领域愈演愈烈,从 40年前的 Wintel体系到Android、iOS,从电子商务、搜索引擎到社交平台,一批领军企业主导了全球ICT产业的生态发展。当前,伴随着新一代信息通信技术和制造业的融合发展,产业生态的竞争,正在从ICT领域向制造领域拓展,像GE、西门子等领军企业围绕“智能机器+云平台+工业APP”功能架构,整合“平台提供商+应用开发者+用户”生态资源,抢占工业大数据入口的主导权、培育海量开发者、提升用户粘性,打造基于工业互联网平台的制造业生态,不断巩固和强化制造业的垄断地位,抢占全球新一轮产业竞争的制高点。
二、工业互联网平台建设的切入点
信息通信技术的每一次普及推广,总是由一批具有先导性、引领性、带动性的“杀手级”应用牵引,推动新技术、新应用、新产业和商业模式的快速迭代和持续演进,引爆大规模商用。当前,工业互联网平台发展总体上还处在起步阶段,新应用、新模式正在不断孕育演化,这就要求必须以真实的应用场景需求为牵引,优先从解决工业实际需求的角度考虑“要什么”,而不是从平台供给的角度考虑“有什么”,培育一批能够引领工业互联网平台技术、功能、商业模式快速迭代的杀手级应用,需要认真甄别工业互联网平台所面对的真问题、真需求和真场景。
《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中提出推动百万家企业上云,在这一过程中,一批高耗能、高风险隐患、高通用性、高价值的工业设备上云正成为牵引工业互联网平台发展的先导性应用,也是当前工业互联网平台建设的切入点。
 
(一)工业设备上云是平台建设的切入点
工业设备上云就是通过建立实时、系统、全面的工业设备数据采集体系,构建基于云计算的数据汇聚、分析和服务平台,实现工业设备状态监测、预测预警、性能优化和能力交易。工业设备上云作为一种先导性、引领性、示范性应用,将牵引工业互联网平台技术和商业模式的迭代升级,带来工业互联网平台的功能演进和规模商用。
从必要性上来看,当前,我国工业体系中存在大量高资源消耗、高安全风险、低利用效率的工业设备。2017年,我国近1000座炼铁高炉年消耗标准煤约3.4亿吨,47万余台燃煤锅炉能耗占到全国煤炭消耗25%以上,5亿台内燃机石油消耗占全国石油消耗近60%,30万台大中型空压机、200万台数控机床平均设备负载率分别不足60%和40%,设备资源闲置、能源浪费十分严重。工业互联网平台为这些问题的解决提供了独有的思路和解决方案。
从可行性上来看,在技术上,低成本、低功耗、微型化的传感器为全面、实时、高效数据采集体系建立奠定基础,云计算、大数据、人工智能等技术为工业知识、经验、方法的沉淀、传播、复用提供支持。在实践上,基于工业互联网平台解决方案,GE基于 Predix优化风机机组运行状态提高风力发电量3%-5%,西门子基于MindSphere减少燃气轮机计划外故障70%,东方国信基于Cloudiip提升锅炉使用效率30%、降低煤炭消耗20%,国家电网基于工业互联网平台在部分地区提高新能源发电量1%-4%。
从带动性上来看,推动工业设备上云市场需求大、技术含量高、参与主体多,对降低企业生产运营成本效果显著,这将为设备管理、平台运营、第三方服务等各类参与主体带来现实和潜在的商业利益,核心是提升三个成熟度:海量工业设备上云能够带动设备数据采集、汇聚、分析服务体系的完善,推动各类工业知识、经验、方法的沉淀,吸引专业工业APP大规模的开发应用,提升技术成熟度;海量工业设备上云能够带动制造能力在线发布、交易,培育基于平台的新模式、新业态,提升商业模式成熟度;海量工业设备上云能够带动数据采集汇聚、平台功能完善、机理模型开发、工业APP培育、开源社区建设等各领域各环节生态营造,提升产业生态成熟度
(二)研究工业设备上云的思路和路径
在推进工业设备上云过程中,要从实际需求出发,优先推动有基础、有条件、有需求、有优化潜力的设备上云,深入研究大型通用工业设备,如何通过公有云、私有云、混合云等多种方式,实现设备泛在互联、数据汇聚共享、资源优化配置,促进生产方式、经营方式、商业模式的创新,打造高效、节能、绿色的新型制造业生态。
从实践来看,当前有基础、有条件、有需求、有优化潜力的上云工业设备可以分为四类:一是高耗能设备,如炼铁高炉、工业锅炉等设备,二是通用动力设备,如柴油发动机、大中型电机、大型空压机等设备,三是新能源设备,如风电、光伏等设备,四是高价值设备,如工程机械、数控机床等设备。推动这些设备上云,基于工业互联网平台解决方案,可以提高这些设备能源利用效率、强化风险防范能力、减少设备计划外故障、降低维护和服务成本、提高发电效率及并网效率。下一步要进一步研究如何以重点设备上云为切入点,牵引带动百万工业企业上云这项工作。
(三)工业设备上云亟需突破四大瓶颈
当前,我国工业设备上云技术路线可行、商业模式清晰、经济效益明显、发展潜力巨大,但总体上仍处于起步阶段,许多企业在设备上云过程中存在不能上、不敢上、不愿上、不会上等挑战,工业设备上云需要突破四大发展瓶颈。
一是数据采集汇聚难。当前我国工业设备存量大、种类杂、协议多,由此引发的设备数字化改造成本高、数据采集精度差、协议兼容难度大、云端汇聚效率低等问题。
是机理模型沉淀少。从表面上看,我国工业互联网平台发展与国际差距主要体现在工业软件、工业APP、微服务组件等质量和数量不足,但本质上是工业技术、知识、经验的沉淀不够,工业原理、工艺流程、建模方法等积累不足,算法库、模型库、知识库等行业机理模型缺失。
三是高端服务水平低。受限于数据采集难、模型沉淀少,以及缺乏开源社区和海量工业APP开发队伍,基于平台开发的工业APP功能种类有限、可用数量不足,难以满足企业上云需求,成熟商业模式缺失。
四是数据安全风险大。工业设备上云将推动工业设备运营体系从封闭走向开放,这将带来工业设备数据存储方式、管理模式、运营机制的极大变革,也将带来设备安全、数据安全、网络安全、控制安全等风险和隐患。
三、工业互联网平台建设的着力点
建设及推广工业互联网平台是一项艰巨复杂的系统性工程,要坚持“建平台”与“用平台”双轮驱动,“建生态”与“补短板”相互协调,着力培育工业互联网平台、构建工业APP资源池、建设平台试验测试环境、完善公共服务保障体系,打造资源富集、开放共享、创新活跃、高效协同的工业互联网新生态。
(一)打造两类工业互联网平台
工业互联网平台向下实现对各种软硬件资源接入、控制和管理,自身禀赋工业知识模型与工具服务,向上以工业APP的形式提供各种各样的服务。平台建设过程应坚持“企业主导、市场选择、分类施策、动态优化”的原则,针对行业和区域差异完善推进机制和政策体系,建设多层次、系统化平台发展体系。
一是培育跨行业跨领域工业互联网平台。分期遴选一批跨行业跨领域工业互联网平台,组织开展跟踪评价和动态调整,推动形成3-5家具备国际竞争力的工业互联网平台。鼓励建设工业设备协议开源社区,推动工业基础共性技术的软件化封装、平台化汇聚和在线化开放。
二是推动发展企业级工业互联网平台。聚焦钢铁、石化、电子、装备等重点行业数字化、网络化、智能化转型需求,发挥行业骨干企业与科研院所核心作用,突破数据采集、平台管理、开发工具、微服务框架、建模分析等关键技术瓶颈,推动建成一批企业级工业互联网平台,同时推动平台在“块状经济”产业集聚区落地。
(二)建设三类工业APP
工业APP是工业互联网平台的关键。当前重点支持建设三类工业APP,即基础共性工业APP、行业通用工业APP和企业专用工业APP。其中,基础共性工业APP是工业共性技术和知识的新载体,突出公益性;行业通用工业APP本质上是垂直细分领域的数字化解决方案,突出系统性;企业专用工业APP是企业核心竞争力的集中体现,突出定制化
一是建设基础共性工业APP资源池。围绕工业基础原理、关键基础材料、核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、产业技术基础等基础领域,支持共性工业APP和微服务组件的高效开发、有序交易和规模应用。组织编制和滚动修订基础共性工业APP需求目录,提升全行业基础共性算法、模型、服务的供给能力。
二是建设行业通用工业APP资源池。面向装备、轨道交通、汽车等离散行业及钢铁、冶金、石化等流程行业共性需求,基于工业互联网平台打造设计制造协同、生产管理优化、设备健康管理、制造能力交易等行业通用的工业APP及微服务资源池,提升行业技术、工艺、经验等共性知识供给能力。
三是建设企业专用工业APP。面向特定行业、特定场景的特殊应用需求,推动工业互联网平台、第三方开发者和用户企业加强对接合作,因地适宜的建设一批解决企业特定问题的企业专用工业APP。
(三)开展四类试验测试
工业互联网平台试验测试是推动平台性能优化、兼容适配、规模应用的关键手段,是加速技术产业成熟、打造协同创新生态的重要途径。实施工业互联网创新工程,通过“以测促建、以测带用”,形成一批可复用可推广的平台和解决方案,加速平台规模化应用。
一是跨行业跨领域平台试验测试。重点是开展平台功能完整性、兼容适配性、安全可靠性、动态重构性,以及平台间数据可迁移、服务可调用等领域的试验测试,促进平台规模化应用推广。
二是面向特定行业的平台试验测试。面向钢铁、石化、电子、装备、汽车、轻工等行业,开展平台核心能力、行业解决方案、供应链协同服务等试验测试,促进工业知识沉淀和复用。
三是面向特定区域的平台试验测试。围绕产业集聚区企业业务系统整体上云、重点设备规模接入、区域协同共享、区域共性应用开发等共性问题,开展基于平台的异构设备接入、软件工具共享、业务在线协同等试验测试,加速工业互联网平台在区域的落地应用。
四是面向特定工业场景的平台试验床。面向设备预测性维护、质量检测、智能排产、能源优化等特定工业场景,支持开展人工智能、区块链、TSN等单项前沿技术应用及单个工业场景的试验测试,推动形成基于平台的轻量级、模块化工业APP及解决方案。
(四)完善四大支撑服务体系
一是建立健全标准体系。支持研究制定一批工业互联网平台国家标准、行业标准和团体标准,发布工业互联网平台标准体系建设指南。
二是建立监测分析体系。制定工业互联网平台信息报送指南和监测指标体系,支持协会联盟开展平台细分领域功能绩效评价,发布工业APP订阅、平台用户画像、行业应用数字地图。
三是建立新型服务体系。围绕制造业研发、采购、生产、物流和运营服务,推动建立面向工业互联网平台的线上企业资质、产品质量和服务能力认证新体系。
四是建立工业互联网平台安全保障体系
四、工业互联网平台建设的落脚点
《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》提出,发展工业互联网能够在“更大范围、更高效率、更加精准地优化生产和服务资源配置,促进传统产业转型升级,催生新技术、新业态、新模式,为制造强国建设提供新动能。”贯彻落实国务院文件精神,要把工业互联网平台发展目标和落脚点聚焦在提升三个能力上:宏观上提升资源高效配置能力,中观上培育产业生态构建能力,微观上打造企业新型能力。  
(一)在宏观层面上,提升数据驱动的资源高效配置能力,助力动力变革
建设及推广工业互联网平台,本质上就是以数据自动流动实现资源配置优化,优化供给质量和供给效率,推动动力变革。主体现在两个方面。
一是要实现资源配置优化深度从浅层优化走向深层优化。工业互联网平台建设最终就是要形成更多依靠数据、信息、知识等新型生产要素的经济发展增长模式,就是要构建让数据说话、用数据决策、靠数据管理的制造业运行新体系。
二是要实现资源优化广度从单点局部走向全局。建设工业互联网平台的关键,就在于推动资源优化的范围从单机、产线、车间、企业拓展到跨企业、跨区域,在于实现资源优化从单点到多点、从局部到全局、从低级到高级的演进,重塑制造业创新方式、生产范式、组织形式和商业模式。
(二)在中观层面上,培育数据驱动的生态构建能力,抢占产业竞争制高点
工业互联网平台发展事关未来产业竞争主导权、主动权,这要求我们要牢牢把握这次机遇,建成国际领先的工业互联网平台。重点突出三个方面:
一是培育跨行业跨领域工业互联网平台操作系统。关键是要培育出技术先进、功能完善、兼容适配、安全可靠的工业操作系统,围绕工业数据建模分析、海量工业知识沉淀和高效工业APP开发,构建一批高质量、广覆盖、易应用的模型库、算法库、知识库和工具库,支撑制造资源泛在连接、弹性供给和高效配置。
二是打造创新活跃的开发者社区。工业互联网生态建设的关键在于能不能吸引海量开发者,重点是培育海量开发者和海量用户之间双向迭代的双边市场。
三是提升平台资源整合能力。工业互联网平台涉及海量设备接入、机理模型沉淀、工业APP培育、工业数据安全等,这要求我们培育出能够整合工业控制系统、通信协议、生产装备、执行系统、管理工具、各类工业软件等资源的平台企业。
(三)在微观层面上,打造数据驱动的企业新型能力,构筑竞争新优势
建设工业互联网平台落实到企业层面上,就是要培育基于数据驱动的企业新型能力,把理念创新、技术扩散、组织变革、战略优化转化为企业成本、质量、效率、服务水平的提升,转化为市场占有率、客户满意度、劳动生产力的提高,转化为新业态新模式的培育拓展能力。具体来说体现在三个方面。
一是重构研发创新体系。工业互联网平台应用就是要推动研发参与主体从研发部门向企业内部多部门协作、跨企跨国协作、众创众包演进,研发流程从串行工作向并行工程演进,不断提升研发效率、缩短研发周期、降低研发成本。
二是引领智能制造变革。工业互联网平台应用推广的方向和目标,在于快速响应持续变化的市场需求,构建个性化定制、柔性生产新体系,在于构建全产业链精益生产体系和成本精细化管理能力,在于构建产品质量全生命周期在线分析与优化能力,在于培育网络化协同、分享制造、服务型制造等新业态。
三是提升智能服务能力。把握万物互联时代智能机器广泛普及的机遇,基于“数据+模型=服务”的理念,实现企业从产品生产商到产品客户运营商的转变,基于实时数据流培育精准、便捷、智能的新型融资、租赁、保险等业态,构建企业差异化竞争新优势。
各位来宾,工业互联网平台建设的大幕才刚刚拉开,平台建设事关一个企业、一个产业、乃至一个国家在数字经济时代竞争优势的确立、巩固和强化,需要我们业界的同仁,为之共同努力。