自2016年始,工信部指导下以中国信息通信研究院牵头,与中外近百家公司,包括美国ABB(中国)、埃森哲ACCENTRUE(中国)、思科、参数技术(上海)软件有限公司;德国的西门子、施耐德;日本ANSYS(中国)有限公司、计算机辅助软件设计公司等工业互联网平台公司、基础软件、工业软件公司、组成了工业互联网联盟。2017—2020年发布年度白皮书,2021年初,工信部发布了《工业互联网创新发展行动计划2021-2023年》。对一、工业互联网的定义;二、工业互联网的结构;三、难于解决的问题、解决思路及行动规划进行了阐释,理解如下:
一、工业互联网的定义工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物。是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体。工业互联网是工业全要素链接的枢纽,是工业资源配置的核心。对于振兴我国实体经济,推动制造业向中高端迈进,具有重要的意义。
工业互联网平台是传统工业云平台的迭代升级。是新工业体系的操作系统,是资源聚集共享的有效载体。是打造制造业将竞争新优势的关键抓手。
二、工业互联网结构
(一)工业互联网、新工业体系的“操作系统”,包括三层结构IaaS, PaaS, APP
1、 云基础设施IaaS层。
如阿里、腾讯、华为等云计算基础设施
2、工业PaaS层。
其核心是将工业技术、知识、经验、模型等工业原理封装成服务功能模块,PaaS操作系统
3、工业APP层。
面向特定行业、特定场景开发在线监测、运营优化和预测性维护等具体应用服务。
(二)工业互联网平台三层结构可以用三句话来概括
1、数据采集是基础。
利用泛在感知技术,对多元设备异构系统、运营环境人等要素信息进行实时高效的采集和云端汇集。
2、工业PaaS是核心。
其本质是成熟的IAAS上的PAAS平台。在基础设施及服务平台上建筑一个可扩展的操作系统,为工业应用软件开发,连接、应用提供一个基础平台。
3、工业APP是关键。
主要表现为面向特定工业应用场景,激发全社会资源,推动工业技术经验、知识和自家最佳实践的模型化、软件化再封装。
三、现状,难于解决的问题、解决思路及行动规划
(一)IaaS层面
1、IaaS层面的核心技术包括Hadoop、Hbase、Cassandra以及CAP、Base等理论;虚拟化技术(如kvm、hyper-v等)、OpenStack、esxi等技术。
2、阿里、腾讯、华为为技术顶尖企业,说是到达了世界先进水平。但是,阿里、腾讯是在国外技术架构下设计的。近期阿里发现漏洞,由于没有首先报告工信部而首先联系外国开源公司,而被工信部停止合作。外交部发言人称所有国外引进软件都有后门和漏洞。
响应国家信息安全战略,国产软件厂商联盟共同发起去SOA活动,S:SAP,O:Oracle,A:Accenture。三者都是知名国外软件研发及服务商,国内大多关于国计民生的行业,甚至军事都采用SOA软件,使用“SOA”这一系列国外系统将无可避免影响甚至严重威胁着我国国家信息安全。
(二)工业PaaS面临的突出问题是开发工具不足、行业算法和模型库缺失、模块组件化能力较弱,现有通用PaaS平台尚不能完全满足工业级应用需要。
1、不同行业企业的经营方式、经营理念不同,并随着社会环境、市场需求、人力资源变化、新技术出现,企业原来的软件架构和实现方法不能适应企业个性化的数字化改造的需求。
2、企业所使用的传统管理应用软件以满足某部分业务需求为首要目标,由不同的供应商承建,各自独立,导致经济体信息孤岛的情况严重;主数据分散在不同层次和不同系统中,不能共享;数据存在严重的不一致、不完整、不准确的情况。
不正确的数据无异于一堆垃圾,给政府部门的管理、经济体数字化转型带来了极大的障碍。
3、SAP等传统管理应用软件模块化的设计形成信息孤岛,难以调用。
4、目前的工业产品和工业设备很多都是“哑设备”,设备检测或采集的音频、图像、脉冲、数字等多元的数据不能传输或发送上网。
5、各企业使用的管理软件很难与企业的工业设备和工业产品跨协议沟通;各企业的每个产品和设备又有很多层级,增加了数据信息接入网络的难度。
6、目前的工业软件大多部署在企业的局域网上,没有上云;难以继续叠加部署新网络、新系统,推动信息网络和生产控制网络融合。
7、将现有的管理应用软件系统放在云端需要的改造时间很长;不能满足在企业不停工停产的前提下,对系统进行升级、补漏、增加功能的需要,很难随着环境变化,新技术改变而改变。
8、工业PaaS旨在IaaS平台上构建一个可扩展的操作系统,成为承载工业应用软件的基础平台。现在还没有相应标准,中国信息协会关于工业互联网的相关标准410个,在制定中的只有71个。
9、工业企业外网建设尚不健全,不能提供企业管理信息系统和生产系统之间、和相关企业之间,企业和供应链之间、供应链上的相关企业之间、工业企业相关行业之间、工业企业和政府管理部门之间所需要的高性能、高可靠、高灵活、高安全的网络;工业企业不能通过5G网络和使用安卓、苹果操作系统的应用软件实现数据互联。
10、5G工业互联网不成熟,目前尚停留在用户体验、客户需求分析阶段,未能向核心生产环节过渡。
11、没有公共服务平台提供5G网络化改造、应用孵化、测试验证等相关服务。
12、目前互联网企业停留在精准销售、客户体验、市场垄断上面,没有进行IT网络和生产控制OT网络的融合工作。
(三)APP层面存在的问题
1、由于工业PaaS现在还没有相应平台,未建立健全连接、管理控制的统一标准,围绕不同操作系统开发会留下隐患。
2、目前行业企业没有发挥在数字化过程中的主导作用,由于IT人员不了解各行各业专业的事物逻辑,构架的系统不能满足企业的管理需求。
目前中国的工业软件90%依靠进口,操作系统windows占领70%市场;现有APP软件采用传统的代码编程,使用的是国外的软件技术架构,开源系统的二次开发,安全性差;另外国外的软件平台也有被禁用的风险。
(四)自主创新软件、软件平台、APP开发人才、商业化推广模式和金融支持、存在的问题
由于中国自主研发软件处于后发劣势,推广存在诸多困难。
工业APP 面临的突出问题是,传统的生产管理软件云化步伐缓慢,专业的工业APP应用较少,应用开发者数量有限,商业模式尚未形成。
1、中国引进美国、德国等西方世界著名软件公司开发的云计算、区块链、操作系统、工业软件、生产管理平台、企业信息管理平台及其APP,其中的大多数尤其是中文版都是在外留学绿卡的中国精英完成,中国购买国外软件是中国鸡下的蛋,占领着世界60-90%,中国90%以上的市场。在世界范围的广泛应用得到不断完善的机会。
2、改革、开放,第三次工业革命计算机、互联网技术的引进,在引进基础上的二次开发确实大大加速了中国的发展速度,克服了制造业大批量、自动化生产没有管理经验开创初期的困难。但是由于没有发挥科学的态度、工匠精神、深入研究也带来一系列问题。
3、制造业企业家团队使用软件,知其然不知其所以然。
4、IT业习惯在国外模块化架构上二次开发,脱离不了国外的思维模式,很难接受不一样的思维,建立不一样的方法论。
5、中国自主研发软件产品处于后发劣势,很难与成熟、价格低廉、已经占领了中国90%以上的国外产品竞争。需要建立新型的商业推广模式。
6、中国自主研发软件产品很难得到金融支持。
美国制造业的每个行业都已经通过竞争形成几个垄断大企业,有比较完善的创新科技转化成企业产品的机制,有财团支持;德国制造业企业虽然大都中小企业,但具用工匠精神的德国制造企业大都有绝活和很大的利润空间和市场前景,比较稳定的融资渠道,。中国14亿人口同样产品的生产企业动辄数千家,竞争激烈利润微薄,发展企业数字化很难得到人才和金融支持。
四、《智慧桥企业数字化平台》在企业层面解决工业互联网建设存在的难题
对于上述工业互联网建设存在的难于解决的问题,另辟解决思路,另寻蹊径。
二十年磨一剑。以逻辑解释器、网络原理核心技术开发的《世纪桥》、《智慧桥》在制造业企业层面解决工业互联网PaaS层面以及SaaS层以国外模块化平台、开源软件拼装思路带来的上述困难。也给工业互联网PaaS 操作系统在国外平台上深度开发的思路指出了自主研发的途径。
(一) 解决传统开发方式难以解决的问题的困难
华罗庚直接法提供了完全不同于西方传统的模块化的软件、软件平台的开发思路。提供了有别于沿袭国外软件架构进行深度开发,模块化组装的另类思维;整数和矩阵、网络原理和逻辑解释器、SOA核心技术提供了深入研究,开发工业互联网平台的核心技术。从算法逻辑、界面逻辑、《世纪桥》事物逻辑相融合出发,《智慧桥企业数字化自我设计平台》《智慧桥DataPower万物互联平台》提供开发工具,模板,简化开发过程。
在制造业中小型企业实施中实践中得到验证。
1、制造业专业人员和IT业人员融合,在信息化、数字化、自动化过程中满足企业个性化需求,并且可以随着环境的变化、新技术的出现,企业的发展,实现系统升级;
2、2014年已经实现应用管理软件云上操作;
3、《智慧桥》企业业务逻辑工作任务图,数据库,数据字典设置,工作流程架构图、《分布式虚拟高速公路式信息通道》、《桥式信息通道》布局,
1)从物逻辑出发完成跨企业模块、跨企业、跨行业、跨行业相关领域实时的大数据采集
2)完成工业设备、检测仪表,传感器,嵌入式软件采集脉冲至上位机,变换图像、音频、数字显示送自动控制执行机构
3)实现制造业企业产、供、销、服,人财物设备一体化管理无数据孤岛互联;
4)制造业企业和供应链企业、和政府主管相关部门之间的数据互联;
5)解决信息系统、数字化系统、边缘系统融和困难。
五、《工业互联网PaaS 操作系统》申请立项、还要做的工作
针对工业PaaS 建设的总体思路是通过对通用的PaaS平台的深度改造,把工业技术原理、行业知识、基础模型模块化封装成可重复使用、调用的微服务,归结为《智慧桥》开发《工业互联网PaaS 操作系统》,把《逻辑解释器》封装入芯片,还需要考虑做以下工作:
(一)组织产学研合作班子
(二)深度理解直接法以及逻辑解释器、《整数、矩阵》SOA等核心技术,研究算法
(三)在智慧桥培训推广实践中体会《逻辑解释器》、《网络原理》等核心技术的拓展应用的可行性
(四)完善操作系统的连接、管理、控制硬件的功能,兼容所有重要操作系统,应用软件、数据库、物联网包括设备、检测仪表、传感器等。
(五)国产数据库存储、检索、分区功能完善
(六)5G、6G大数据和传输
六、申请立项争取国家支持
项目一:《智慧桥》企业数字化自我实现平台(工程师、架构师)网上培训项目
创新商业模式推广《世纪桥》《智慧桥企业数字化自我设计平台》《智慧桥DataPower万物互联平台》,为工业互联网PaaS 操作系统创新开发做市场调查。
网上培训+网上推广的商业模式,将OS+逻辑解释器做成芯片放在工业互联网PaaS层,预装在计算机上,开放推广,助力企业数字化,国家工业互联网建设。
项目二:创新开发《工业互联网万物互联Paas操作系统》项目