云上的工业互联网:当虚拟照进现实

腾讯《深网》作者 薛芳

2018年岁末,深圳的冬天依然温暖。壳牌中国集团主席张新胜和美国的技术总监来到了深圳南山区智恒产业园19号楼,他们此行的目的是拜访一家高科技公司,这家公司成立于2003年,拥有木星云工业互联网平台。

壳牌高层在参观完木星云工业互联网平台后,对深圳华龙讯达信息技术股份有限公司(以下简称华龙迅达)总经理龙小昂竖起了大拇指,“你可以先全世界宣布壳牌是你的合作伙伴”。

与此相对应的是:2018年工业互联网火热,巨头纷纷入场。腾讯提出产业互联网;富士康旗下工业富联登陆A股;阿里推出飞龙工业互联网平台、supET国家级工业互联网平台;徐工、三一纷纷孵化工业互联网平台……

“工业互联网,就是把人、数据和机器连接起来,”2012年,美国通用电气公司在提出“工业互联网”概念时,曾如此描述。

根据工业互联网产业联盟测算,2017年中国工业互联网直接产业规模约为5700亿元,按照2017-2020年18%的年平均复合增长率,预计2020年将达到万亿元规模。这个万亿规模的市场,也吸引了更多的玩家入场。

2019年,工业互联网热度持续不减。工业互联网这个概念在2012年提出后,七年后,虚拟照进现实了吗,工业互联网在国内的落地情况如何?

万物互联时代

8月30日,工信部软件司巡视员李颖在2019世界人工智能大会上表示,截至7月底,中国重点工业互联网平台平均工业设备连接数达65万台、工业APP数近2000个、工业机理模型数突破830个,注册用户数突破50万人。

这组数字背后凸显的是中国工业互联网行进的如火如荼。工业互联网平台是工业互联网落地的核心。

“整个智能工厂的架构现在就是一个,首先一个物联网,把所有的数据拿上来,第二个是智能设备,把这个设备变成智能,把管理变成智能,最后把服务变成智能,通过大数据、云计算,使我们的数字工厂得到应用。”龙小昂认为。

数据采集是工业互联网的基础,没有数据的工业互联网将是无源之水,工业互联网的价值在很大程度上取决于采集数据的数量和质量。

2017年,IBM商业价值研究院联合牛津经济研究院对来自112个国家12,854位高管进行了问卷调查。本次调查统计结果表明,这些高管认为企业的数据只有20%是来自互联网,80%是企业自身拥有的生产经营等环节数据,这些数据被人工智能等新技术处理后,可使传统企业具有超过互联网公司的优势。

数据非常重要,那如何把所有的数据采集上来?一般的认知是给设备装上传感器,让传感器去收集数据就好了,似乎没什么难点。龙小昂不这么认为,他已经在软件行业奋战了十多年,知道知易行难。

“数据采集实际上就是很多企业真正心里的痛,多个协议、万个设备,怎么了解它,设备有西门子的、欧洲的、美国的、国内的,怎么打通这些系统,打通数据传播渠道,了解和分析生产过程中产生每个数据?”龙小昂阐述。

华龙迅达十多年努力,开发出一款Ceres智能设备,能够兼容多国的协议,它是一个积木式的,同时又是很多网关,和不同的控制系统相连,所有的控制系统都认知,这个程序自动辨识设备自动化控制程序、自动的采集这个设备的程序。

从云端下载相应的采集程序,网络线接到PRC通讯端口,接上之后一秒钟,数据全部传到云端。

搭建“数字孪生体”

接下来就是工业数字化,通过人机交互,才能在全球任何地方都知道这些设备正常运行的状态。数字孪生是工业互联网中工业数字化中最重要的一步。

“实际上我们看到的物体是一个物理的世界,云上是虚拟的世界。当物理的世界的数据传到云端时,云端还原物理世界,形成数据双胞胎。数据的物理部分驱动电器传感器的运行,数据的云端部分同样模拟它的整个生产过程。”龙小昂描述。

华龙讯达利用腾讯云的支撑能力,构建了连接物理实体和数字虚体的智能工厂,通过采集物理实体属性构建虚拟化的数字化交互模型,当物理实体状态变化时能及时的反馈到数字化模型上来,实现完全同步。

虚拟世界与现实世界是一个双向的过程,通过“数字孪生体“实现交互。

华龙讯达将采集到的工业数据上传到腾讯云,通过设定参数阀值来检测异常点。比如,企业可以针对生产过程的条件设定温度参数,高于150度的条件下能生产出合格的产品,而低于这个温度则生产出不合格的产品。

当出现异常现象时,每一个停机故障会精准定位这个故障的传感器在那里,问题在那里。同时本地化的报表、分析,云端大数据分析也会现场展示出来,异常现象会马上推送给当天在工厂里面管设备、管质量、管物料、管生产人员。

“我们最希望的是八级九级、十级的工人来修,因为新员工可能把A问题当成B问题,问题越修越大,有了知识库,数据孪生的维修,所有资料传递在云端,出现问题的时候,指导如何去维修,使三年的师傅干八年的活。”龙小昂解释。

显然,机器的智能化可以弥补了年轻技术工人经验的不足。但这并非一蹴而就。

华龙讯达在工业自动化控制领域沉积了30年,有着深厚的工业系统实施与改造经验,可以打通各种不同欧美厂商的工业自动化控制系统,在智能工厂实施与智能化系统改造方面有着专业的技术和丰富的产品线。

同理,工业互联网的发展亦是如此。

工业互联网溯源

工业互联网这一概念提出后,据咨询机构IoT Analysis的调研结果,工业互联网平台的发展经历了四个阶段,分别是云平台、大数据平台、物联网平台和工业互联网平台。

第一阶段,以亚马逊AWS、微软Azure为代表的云计算平台;第二阶段,以SAP HANA和Teradata Aster为代表的大数据平台;第三阶段,以亚马逊AWS IoT、IBM Watson IoT、微软Azure IoT为代表的物联网平台诞生。第四阶段,以GE Predix 、西门子MindSphere、ABB Ability为代表的工业互联网平台。

如文中开篇所述,在国内,工业互联网于2018年爆发,为什么是2018?

资深分析师陈绍元撰文《拆解万亿工业互联网赛道,寻找下一个GE》,文中指出,国家推动是工业互联网2018年火热的直接原因,把国家推动分为,政策引导、资金补贴、规范标准、政府行动;而市场需求是工业互联网长发展的驱动力。

2017年底,国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,2018年2月,工信部成立工业互联网专项工作组,部长苗圩担任组长,后续又推出一系列政策,启动实施工业互联网的三年(2018~2012)行动计划。

中国工业企业普遍面临人力成本高、订单不稳定、设备闲置率高、同质化竞争激烈等问题,消费端对产品定制化、更高质量、更低价格等一系列需求,也反向施压给工业供给侧,还有减排环保要求等等。这些因素都驱使着企业的改造升级。

另一面是技术服务商,他们掌握着物联网、大数据、云计算、AI等技术,急需寻找合适的落地场景,产生变现。工业体量足够大,有掘金的想象空间。同时,传感器、带宽、云服务等基础设施的成本不断降低,也促进了工业互联网的发展。

工业互联网落地的核心是工业互联网平台,如华龙迅达的木星云平台。

根据中国工业互联网产业联盟的定义,工业互联网平台是工业互联网平台的5个核心层——边缘层、PaaS层、SaaS层、IAAS层、安全层。上文提到华龙迅达的数据传输,“数字孪生体”,属于边缘层、PaaS层、SaaS层。

此外,本封闭的设备一下子联网了,必然会面临很多网络安全问题,所以还需要工业安全防护层来贯穿整个平台架构。

工业互联网转型云平台

PaaS层、SaaS层,都需要服务器设备、云服务等承载其全部的计算、存储需求,这个承载体就是IAAS层。作为华龙迅达的合作伙伴,腾讯云平台致力于中小企业的工业互联网转型。

2013年9月,腾讯云才正式面向全社会开放。随后,腾讯云从游戏、视频等优势场景出发,开始不断拓展业务。

2018年,腾讯云+未来峰会上,腾讯云企业业务部总经理蔡毅表示,目前腾讯云正在与华龙讯达开展深度合作,将企业微信的强大链接功能融入到华龙讯达的解决方案中。最终实现微信与生产现场的连接。

蔡毅强调,工业领域是腾讯云关注的重点。除了在与华龙讯达这样的国内工业自动化控制领域领导企业积极合作之外,腾讯云与富士康也在就工业互联网平台展开合作,帮助富士康解决工业互联网平台搭建过程中面临的问题。

“通过与这些行业领先企业的合作,腾讯云正在积累丰富的工业服务经验,利用强大的连接及服务能力向工业领域输出。腾讯云的目标是做一个能为制造企业解决问题的平台,推动制造企业的数字化转型。” 蔡毅认为。

针对媒体提出的企业对于公有云平台的安全顾虑问题,蔡毅指出,腾讯云的服务形式有很多种,包括公有云、私有云和混合云。企业可以根据不同的需求来选择构建。对于企业普遍关注的数据安全问题,腾讯云也有实力来解决。

而这种对安全的自信或许与腾讯云当下的发展相关。

腾讯在2018年的年度财报中首次披露了腾讯云的全年财务业绩,其2018年收入高达91亿元,同比2017年增幅超过100%。根据国际数据公司报告显示,2018年腾讯在中国公有云IaaS市场排名第二,在全球市场位列前十。

腾讯云的收入数据一经公布,便引起业界巨大关注。在云计算领域具有较大先发优势的阿里云在2018年的营收规模为213.6亿元,2017年为111.7亿元。

目前,腾讯云在全球25个地区,运营53个可用区,数据存储规模达到EB级别。在计算、存储、网络、数据库、中间件、大数据、人工智能、物联网与安全等领域拥有超过200种IaaS、PaaS与SaaS产品,超过90种行业解决方案。

助企业提升生产效率

鲍莫尔成本病是美国经济学家威廉·鲍莫尔在1967年提出的。他认为,生产率的不同增速使经济生产被分成两个门类,即生产率“停滞部门”和生产率“进步部门”。

相对于生产率“进步部门”,购买“停滞部门”所提供商品和服务的费用将越来越高。因此,工业互联网对于工业企业的最大意义之一,是打通自身的生产制造与周边配套环节,提升“停滞部门”的劳动生产率。

龙小昂认为,要实现企业业务的快速发展,企业上云是必然过程。华龙讯达在与腾讯云合作之前,华龙讯达的人力资源只能同时服务10个客户,而通过与腾讯云的合作,现在可以同时服务10000个客户。

以云南曲靖卷烟厂为例,其在引入华龙讯达基于CPS智能制造系统后,率先成为国内首例应用“数字孪生体”虚拟模型的仿真技术的经典案例,树立了全国“两化融合”智能工厂的示范。

“曲靖卷烟厂每年的运维费用,维修费用,全行业是60多块,而曲靖卷烟厂的费用是40多块;每年生辰100万箱,光是运维费用就节省了2000多万,”谈到这个数据,龙小昂颇为满意。

不仅仅是本土企业,外资企业也受惠于木星云平台,其是华龙讯与腾讯云合力打造。

龙小昂指出,木星云平台IT基础架构是基于腾讯云平台架构,上层架构是基于华龙讯达自主可控的以CPS为核心的数字工厂建设技术,两家企业以各自的专业技术合力打造的工业互联网平台,能非常好的切合工业企业的应用需求。

2018年,壳牌制定了一个年度计划,要把整个中国的炼钢厂、炼油厂、基建厂集中供油,当时的定调是全世界十大物联网平台。去年6月份,华龙迅达和腾讯云开始介入到这个项目,花了大半年的时间做了出来。

华龙迅达和腾讯云帮助壳牌建立了精准管理设备档案、一站式管家服务、One Stop在线服务的一站式智能闭环管理,依托腾讯云大数据能力而建立的壳智汇LubeMaster智能润滑管家,借助线下硬件设备,为客户提供人工智能问答、设备情况跟踪查询、换油自动提醒等定制化智能管理服务。

壳牌的用户通过这些服务,不用再需要担心油品状态,只需一步手机就可以跟踪油品的质量、设备的使用状况,极大地缩短了因更换润滑油、油品维保的时间,提升了用户体验。

此外,华龙讯达正在努力把高端的技术“平民化”。为助力工业企业制造企业数字化改造,帮助企业降低生产成本、提升服务能力,华龙讯达将以木星工业互联网平台为支点,帮助企业上云用云。

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