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工业云应用发展白皮书

供稿:中国工控网 2017/2/13 14:11:52

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2016年12月28日,由全国信标委云计算标准工作组编写的《工业云应用发展白皮书》(2016)在北京重磅发布,全面梳理了全球和我国工业云应用的发展情况,多维度总结发展特点,分析发展面临的问题,展望发展态势,并提出了新形势下工业云应用发展的对策建议。

为此,在接下来的一段时间,gongkong®节选书中的精华内容分享给大家。

其中,第二章第一节《工业云发展现状》,让您对工业云的国内国际发展有一个清晰、准确的了解。

国内发展现状

1 国内政策环境

我国高度重视工业云的发展。近年来,国家出台了一系列政策鼓励工业云的发展,把工业云作为推动两化深度融合重要抓手,在国家政策的指引下,全国各地方政府纷纷进行工业云发展规划,着力建设工业云平台,积极推广工业云应用。

●2013年4月,工信部在北京召开全国“工业云创新行动”工作会议,明确了工业云创新服务是推进两化深度融合的重要抓手。

●2013年9月,工信部发布《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》(工信部信〔2013〕317号),明确提出了支持工业云服务平台建设。

●2013年10月,工信部实施了工业云创新行动计划,确定了16个省市开展工业云创新服务试点,基于互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术,建设工业云服务平台,聚集和共享制造资源和创新资源,推进制造需求和制造资源的高效对接。

●2015年5月,国务院发布《中国制造2025》(国发〔2015〕28号),明确指出推进信息化与工业化深度融合,实施工业云及工业大数据创新应用试点,建设一批高质量的工业云服务和工业大数据平台,推动软件与服务、设计与制造资源、关键技术与标准的开放共享。

●2015年6月,国务院发布《国务院关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》(国发〔2015〕32号),明确指出积极推广众包、用户参与设计、云设计等新型研发组织模式和创业创新模式;鼓励依托三维(3D)打印、网络制造等先进技术和发展模式,开展面向创业者的社会化服务。

●2015年7月,国务院发布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔2015〕40号),明确指出打造一批网络化协同制造公共服务平台,着力在工业云平台、操作系统和工业软件等核心环节取得突破,加强工业大数据的开发与利用,有效支撑制造业智能化转型,构建开放、共享、协作的智能制造产业生态。

●2015年12月,工信部、国标委联合发布《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)》,明确指出:新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式;智能服务标准主要包括个性化制造、远程运维和工业云等三个部分;工业云标准主要包括接口和协议等资源共享标准和服务能力标准两个部分;服务与管理标准主要包括面向工业软件的开发、集成、外包和运维的服务流程和服务能力,面向工业云服务的服务目录、服务水平协议、服务质量、服务采购等服务要求标准。

●2016年5月,国务院发布《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》(国发〔2016〕28号),明确提出:到2018年底,工业云企业用户相比2015年底翻一番;深化工业云、大数据等技术的集成应用,汇聚众智,加快构建新型研发、生产、管理和服务模式;加快构筑自动控制与感知、工业云与智能服务平台、工业互联网等制造新基础。

●2016年7月,工信部、国家发改委、中国工程院共同发布《发展服务型制造专项行动指南》(工信部联产业〔2016〕231号),明确指出:系统集成服务、产品在线服务、网络化协同制造服务、信息增值服务、工业电子商务等服务水平不断提高,工业云服务等智能服务创新发展,集成消费、设计、生产、销售和服务全过程的工业大数据应用逐步产业化推广;鼓励中小企业采购使用工业云服务,承接专业制造业务,外包非核心业务,走专精特新发展道路;强化大数据和工业云服务能力。

●2016年10月,工信部发布《信息化和工业化融合发展规划(2016-2020年)》(工信部规〔2016〕333号),明确指出:使工业云与智能服务平台逐步成为智能制造关键应用基础设施;深化工业云服务在重点行业的应用;提升工业云与大数据服务能力;围绕智能装备接入工业云的数据采集、网络连接和调度管理等重点环节,突破通信协议、数据接口、数据分析等关键技术,提升工业云平台系统解决方案供给能力;创新工业云服务内容与模式,推动工业设计模型、数字化模具、产品和装备维护知识库等制造资源集聚、开放和共享,鼓励培育基于工业云的新型生产组织模式;选择有条件的地区、行业、企业,建设多功能、集成化的工业云平台,开展工业云服务创新应用,培育社会化、共享化、网络化服务新模式;针对工业领域信息系统的高级可持续威胁,建设工业云、工业大数据信息安全检测和预警平台。

●2 0 1 6年1 2月,工信部、财政部联合发布《智能制造发展规划(2016-2020年)》(工信部联规〔2016〕349号),明确指出:鼓励电信运营商改良工厂外网络,开展工业云和大数据平台建设;面向智能制造发展需求,推动工业云计算、大数据服务平台建设;在基础条件好和需求迫切的重点地区、行业,选择骨干企业,围绕离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大批量定制、远程运维服务、工业云平台、众包众创等方面,开展智能制造新模式试点示范,形成有效的经验和模式。

●2016年12月,国务院发布了《国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》(国发〔2016〕67号),明确提出深化制造业与互联网融合发展,推动“中国制造+互联网”取得实质性突破,发展面向制造业的信息技术服务,构筑核心工业软硬件、工业云、智能服务平台等制造新基础,大力推广智能制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新业态、新模式。

2 国内应用现状

目前,国内已建设完成一批工业云平台,面向企业提供工业软件、知识库、标准库、制造装备等资源集成共享服务,形成按需使用、以租代买的服务模式,实现市场需求和制造能力的实时在线查询、匹配、比对和交易,打造工业软件服务新业态,有效降低企业信息化建设成本。

2013年,工信部确定了北京、天津、河北、内蒙、黑龙江、上海、江苏、浙江、山东、河南、湖北、广东、重庆、贵州、青海、宁夏等16个省市开展工业云创新服务试点,基于互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术,建设工业云服务平台。随后,陕西等省市也陆续部署工业云平台。自2014年起,各地政府主导的工业云平台相继建立起来,并对工业云应用进行了一定程度的推广。例如:北京工业云服务平台涵盖云设计、云制造、云协同、云资源、云存储、云社区六大服务模块,提供企业设计、制造、营销等产品创新全流程所需的多种工具和服务,帮助企业解决研发创新以及产品生产过程中遇到的信息化成本高、研发效率低下、产品设计周期较长等多方面问题;山东工业云创新服务平台综合利用云计算、物联网、大数据及SOA等先进信息技术,构建了一个基础平台、六个业务云(设计云、管理云、商务云、物联服务云、知识云及数据云)和两个保障体系(安全体系、标准体系),为工业企业的研发、生产、销售、管理和售后提供一站式智能服务,覆盖企业产品全生命周期;重庆市构建了“三个一”工业云创新服务体系,即一个平台提供线上服务,一个体验中心提供线下体验,一个联盟整合线上线下资源,打造现代工业生态圈;陕西工业云围绕“两化融合”和“大数据产业“两条主线,以制造业与互联网融合发展为指导纲要,面向工业领域与工业企业提供工业应用信息化资源、产业展示与推广、创新咨询孵化以及工业大数据等多个类别服务。

除了政府主导搭建以外,各地有条件的企业也在工业云领域加紧布局,积极面向全社会提供工业云服务,进一步丰富了工业云的内涵,扩大了工业云产业的规模。例如:智能云科整合广泛的社会资源,打造社会化协同的云制造服务平台,提供一站式的云制造、个性化定制及工业人才教育服务;航天云网搭建的工业云平台满足企业以较低的成本获取制造所需的关键资源与服务,高效完成制造业务,支持企业进行产业链条管控与跨企业协同的产业及协作服务,提供协同研发、采购、营销、生产、售后等协作服务,帮助企业打通内外信息流、业务流、物流、资金流;中国电信基于电信云网一体化资源,构建云网合一的工业专网云平台,面向工业企业提供设计协同、制造协同、供应链协同、服务协同、资源共享等服务;百度云的天工平台是基于百度云构建的融合百度大数据和人工智能技术的“一站式、全托管”智能工业智联平台,提供数据接入、转发、存储、分析等一系列针对工业的核心产品和服务,帮助工业企业快速实现从设备端到云端的无缝连接;海得控制indusCloud致力于提供工业私有云服务,针对工业领域企业数据中心提供高可用性的IaaS解决方案,将计算资源、存储资源、网络资源、安全资源及软件资源以部门组织的方式提供给企业的最终用户。

此外,一些企业也积极探索,推出了自己的工业云平台,将核心业务向云平台迁移,用云计算模式改造原有生态系统,动态优化配置资源,实现生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期的优化管理,培育企业内部全流程信息共享和业务协同新模式。例如:沈阳机床基于i5智能数控系统实现了从机床的智能化到车间、工厂智能化的机床加工行业全链条解决方案,诞生了以智能设备互联、基于数据和信息分享的工业云平台,连接社会的制造资源,实现社会化生产力协同的“i5新生态”;必康制药基于研发、生产、物流、物业、企业管理的需求,构建了贯穿企业生产经营管理全生命周期的工业云平台,以前沿核心的科技为驱动力,实现以定制化生产和个性化服务体验为双翼的全新发展模式;西藏华泰龙基于服务器虚拟化,构建企业私有云服务体系,包含井下采矿运输交通安全管理系统、微地震监测系统、化验室信息管理系统、生产计划三维模拟系统、井下三大系统、虹膜识别门禁系统、数字化储量动态管理与应用系统、地理环境现实虚拟以及员工考勤系统等多个应用模块,实现了企业内部各部门之间人力资源、地质、测量、化验、生产设计计划、统计、销售等数据的共享。

经过几年的建设与发展,国内工业云平台已初具规模,并初显成效,为提高企业信息化水平、研发水平和制造能力、促进企业转型升级发挥了积极的作用。据不完全统计,国内公共工业云服务平台累计注册用户已超过1500万,有效推动了工业云服务的应用落地,合力打造出“化云为雨”的新局面。

3 国内标准化工作

近年来,伴随着云计算的快速发展,云计算国内标准化工作也已取得了丰硕的成果。截止目前,《云计算综合标准化体系建设指南》(工信厅信软〔2015〕132号,以下简称:指南)已经发布。指南按照《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》(国发〔2015〕5号)提出建设云计算标准规范体系的要求,广泛借鉴国际云计算技术和标准研究成果,紧扣云计算服务和应用发展需求,充分发挥企业主体作用,加强标准战略研究和标准体系构建,明确云计算标准化研究方向,加快推进重要领域标准制定与贯彻实施,夯实云计算发展的技术基础,为促进我国云计算持续快速健康发展做好支撑。此外,我国已经发布了8项云计算国家标准,如表2-1所示。它们从基础、服务、资源和安全的角度对云计算做了规范,直接反映了云计算特征,有效解决应用和数据迁移、服务质量保证、供应商绑定、信息安全和隐私保护等问题。

然而,国内现有云计算标准虽然具有通用性,适用于所有云计算领域,但没有考虑工业云的差异化架构以及工业企业对于云计算的特殊化需求,换言之,我国目前亟需填补工业云标准的空白。基于行业对于标准的迫切需求,自2015年11月起,中国电子技术标准化研究院组织北京数码大方科技股份有限公司、北京航天智造科技发展有限公司、沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司、智能云科信息科技有限公司、山东云科技应用有限公司、江苏必康制药股份有限公司、IBM(中国)等30余家工业云产、学、研、用相关单位编制工业云标准,目前已有4项标准形成标准草案,分别是《工业云服务 模型》、《工业云服务 能力总体要求》、《工业云服务 服务水平协议(SLA)规范》和《工业云服务 计量规范》。工业云标准的制定,将有效规范工业云服务市场,增强用户信心,营造良好的市场环境,引领工业云实现规范化、高效化、长效化发展。此外,2015年12月,中德智能制造/工业4.0标准化工作组成立,将在现有中德标准化合作平台基础上,组织双方的协会、企业和科研院所,开展对话交流,推进标准化合作,共同研究讨论智能制造/工业4.0参考模型和标准体系框架。2016年11月,中德智能制造合作首次副部长级会议在德国柏林召开,两国在共同标准和参考架构领域达成了诸多共识。通过与先进工业国家在标准化领域的密切合作,有利于推进我国智能制造领域国际标准化工作,同时为工业云的国际标准化带来契机。

国外发展现状

1 国外政策环境

近年来,美国、德国、英国、法国等大型经济体为缓解各自不同程度的经济下行压力,均出台了相关指导性文件,推广和应用工业云,从而促进本国的工业转型升级。印度等发展中国家也以此为契机,制定相关工业战略,以求获得更大的突破。

德国在产业政策上对工业云相关的技术和应用给予了大力的支持。德国提出的工业4.0,是以信息物理融合系统(CPS)为基础,基于云计算平台来处理问题,实现生产高度数字化、网络化。德国在中小企业中进行试点示范,为中小型企业在物联网产业和互联网中的项目提供资金,尤其是数字产品,以及适应数字化进程和网络商业模式的开发测试。

美国在未来智能制造中,大力支持工业云。2015年10月,美国发布《美国创新战略》,该战略明确提出需保持美国在高性能计算领域的领先地位,政府机构将与计算机生产商和云供应商合作,令高性能计算资源更容易为人们所获得。此外,美国提出的工业互联网是要将工业系统与云计算、分析、感应技术以及互联网连接融合,构建制造新模式。美国工业互联网联盟在2015年发布了《工业互联网参考体系架构》,助力软硬件厂商开发与工业互联网兼容的产品,实现企业、云计算系统、网络等不同类型实体互联。

此外,英国的英国工业2050战略、韩国的制造业创新3.0、印度实施的印度制造、法国的未来工业、瑞典的新型工业化的国家战略也都从各国实际情况出发,提出了类似的目标。英国工业2050战略认为信息通讯技术、新材料等科技将在未来与产品和生产网络融合,极大改变产品的设计、制造、提供甚至使用方式,为此,英国在过去的几年间相继进行了一些探索,包括高价值制造发射中心(High Value Manufacturing CatapultCentre)、高级制造供应链计划 (Advanced Manufacturing Supply ChainInitiative)、制造咨询服务机构 (Manufacturing Advisory Service)等;韩国的制造业创新3.0利用韩国自身在信息科技方面的优势,重点研发3D打印、大数据、物联网等核心智能制造技术,促进制造业与信息技术(ICT)相融合,从而创造出新产业,提升韩国制造业的竞争力;印度的IT一直以来是其优势,利用这个优势,从信息化来打造印度制造,印度发布的《全国制造业政策》(National Manufacturing Policy)也体现了印度实现制造业复兴的决心;法国的未来工业目标是建立更为互联互通、更具有竞争力的法国工业,未来工业计划提倡在一些优先领域发展工业模式,例如数据经济、智能物体、数字安全、智能电网等;瑞典建立了国家创新委员会来推进工业化战略,关注更高的能量和更高的效率、更大的可重复性、可塑性和可回收性等,将创新聚焦于数字竞争力。

2 国外应用现状

工业云的产业化应用也得到了各个企业的重视,而投身其中的,不仅有工业企业,还有信息技术企业。

通用电气(GE)公司为工业开发者推出了工业云平台——GE Predix和开发者门户。西门子面向市场推出了“Mind Sphere—西门子工业云平台”,该平台被设计为一个开放的生态系统,工业企业可将其作为数字化服务——譬如预防性维护、能源数据管理以及工厂资源优化——的基础。菲尼克斯电气为工业定制的云技术“ProfiCloud”,是其在工业物联网领域最创新的产品。发那科与思科、罗克韦尔自动化发布了FANUCIntelligent Edge Link and Drive(FIELD)system,FIELD system能实现自动化系统中的机床、机器人、周边设备及传感器的连接并可提供先进的数据分析。KUKA在其子公司connyun开发的软件和服务基础上,通过建立工业4.0云平台来扩展设备与云系统之间的连接。

除了GE、西门子等工业企业,亚马逊等电商也开始探索工业云服务。亚马逊公司旗下的Amazon Web Services(AWS)发布了全新平台AWS IoT,旨在让制造业客户硬件设备能够方便地连接AWS服务。SAP、Oracle等信息技术公司依靠本企业在信息化领域的领先程度,从云计算操作系统(云OS)、工业软件等方面推进工业云的发展。

3 国外标准化工作

ISO、IEC、ITU是国际标准制定的三大组织,三大组织都在积极推进工业云相关标准的制定。例如,ISO的工业自动化系统与集成技术委员会(TC184)的两个小组委员会(SC)——SC4和SC5,SC4关注工业数据标准,SC5关注体系结构、通信和集成框架;IEC的TC65关注工业过程控制及自动化的标准,解决产品数据和生产流程之间的数据集成问题;ISO/IEC联合技术委员会JTC 1在制造业信息化领域涉及大量的标准化主题,包括传感器,设备网络和用户界面;ITU在2015年专门成立了新的ITU-T SG20研究组,研究制定物联网及其应用于垂直领域的国际标准。

在2014年,三大标准组织联合发布了ISO/IEC 17788:2014 《信息技术 云计算 概述和词汇》以及ISO/IEC 17789:2014《信息技术 云计算 参考架构》标准。这两项标准规范了云计算的基本概念和常用词汇,从使用者角度和功能角度阐述了云计算参考架构,不仅为云服务提供者和开发者搭建了基本的功能参考模型,也为云服务的评估和审计人员提供了相关指南,有助于实现对云计算的统一认识。但这两项标准并未考虑到工业领域的实际需求,因此,工业云领域的国际标准急需制定。

美国国家标准与技术研究院(NIST)在2011年9月发布了《云计算参考体系结构》,同时在2016年2月发布了《Current Standards Landscapefor Smart Manufacturing Systems》,并指出工业云是未来重点需要发展的领域。德国弗劳恩霍夫协会在生产技术、加工工程、信息和通讯等方面进行研究并推动这些方面的标准化。此外,制造企业解决方案协会MESA、供应链管理专业协会APICS、国际自动化协会ISA等协会和组织也都从各自行业出发开发智能制造领域相关标准和最佳实践。


审核编辑(ZYW)
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