一場重核聚變——當5G遇上工業互聯網

來源:智匯修遠

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關鍵詞:5G 工業互聯網

    如果說2018年是工業互聯網發展的元年,2019年則是5G商用元年。當5G與工業互聯網相遇,碰撞后會有怎樣的能量爆發,本文從工業互聯網概念;國內主要工業互聯網平臺列舉;國際主要工業互聯網平臺之西門子——MindSphere;5G賦能工業互聯網面對的挑戰;四個方面進行闡述。

    一、 工業互聯網概念

    2012年工業互聯網的概念正式提出,使大量設備相連有了真實落地的意義,大數據分析、云計算開始真正在工業領域創造價值。

    我們先來看一下工業互聯網的兩版官方定義:

    1、工業互聯網是鏈接工業全系統、全產業鏈、全價值鏈,支撐工業智能化發展的關鍵基礎設施,是新一代信息技術與制造業深度融合所形成的新興業態和應用模式,是互聯網從消費領域向生產領域、從虛擬經濟向實體經濟拓展的核心載體。

    2、工業互聯網是開放、全球化的網絡,通過將人、數據、智能資產和設備連接起來,并結合軟件和大數據分析等技術,達到提高生產力和工作效率、降低成本、減少資源使用的目標。

    我的理解:通俗而言,工業互聯網是將互聯網與工業系統連接融合。

    網絡、平臺、安全三要素實時高效互聯互通,將先進計算、感應技術、智能分析技術應用于工廠的內網、外網,是新興產業與新興工業經濟發展的新方向。

     

    工業互聯網參考架構——來源:工業互聯網聯盟

    二、 國內主要工業互聯網平臺

    從2018年初到2019年中,工業和信息化部發布了《工業互聯網發展行動計劃(2018-2020年)》三年行動計劃;先后成立了工業互聯網戰略專家委員會、中國工業互聯網研究院;有4類72個項目入選試點示范項目;國內已有50多家工業互聯網平臺在深度發展,例如:COSMOPlat平臺(海爾)、INDICS+CMSS(航天云網)、FusionPlant(華為云)、ET工業大腦平臺(阿里云)、根云(樹根互聯)、浪潮云工業互聯網平臺(浪潮集團)、天翼云工業互聯網平臺(中國電信)、木星工業互聯網平臺(騰訊云)、漢云工業互聯網平臺(徐工)等。

    三、國際主要工業互聯網平臺之西門子——MindSphere

    2016年4月:MindSphere在漢諾威工業博覽會上西門子正式發布,其是基于云的開放式物聯網操作系統; 2017年6月:在西門子亞太首個數字化體驗中心落成;2018年7月9日:西門子和阿里巴巴旗下的云計算公司阿里云在柏林簽署備忘錄,攜手共同推進中國工業互聯網的發展。

    2019年4月,漢諾威工業博覽會上,西門子宣布西門子基于云的開放式物聯網操作系統——MindSphere牽手阿里云,正式進入中國。

    西門子——MindSphere一路走來,從在國外MindSphere西門子工業云僅通過 AWS(Amazon Web Services)和微軟的 Azure云平臺上完成部署,為歐美國家提供服務,到MindSphere 搭建在阿里云的服務器上,標志著西門子的數字化業務已進入中國,將共同參與構建起中國工業互聯網新生態的發展。

    MindSphere是云計算技術在工業領域的應用,屬于平臺即服務PaaS。其縱向向下連接多種現場設備,向上提供可適性的應用程序MindApp。MindSphere也是一個開放的物聯網生態系統。在工業領域,可通過其進行設備預警大數據維護、能源數據管理以及工廠資源優化等數字化服務。

     

    西門子——MindSphere  開放式物聯網操作系統

    四、5G應用對工業互聯網發展的挑戰

    1、5G的發展歷程

    從1979——2019年,從1G——5G,40年的發展歷程,實現了5G可達百兆下載速度、10 G帶寬、100萬/平方公里的連接量、1-0.5ms 的時延,即:高數據傳輸速率、高帶寬、超短延遲、能夠實現海量數據的互聯。工業5G的這些特點,將為生產、物流、維護所需的無線網絡打開大門,雖然我們可以看到其是工業互聯網蓬勃發展不可或缺的關鍵技術,但工業領域是標準先行,R16標準版本要到2020年第二季度才會正式發布,如何跨越跨界融合的專業性壁壘、IT、OT和CT融合的技術壁壘、行業與行業之間的產業壁壘,是工業互聯網發展帶給5G的真正挑戰與考驗。西門子從規范制訂開始,依托2018年成立的互聯工業聯盟,R16標準推出后,將會推出基于工業5G整體解決方案的實驗項目和平臺。

    2、5G在工業領域應用的挑戰

    2019年6月6日,工業和信息化部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放了5G商用牌照,工業互聯網因其行業革新驅動力大,成為5G服務發展的重點行業。但5G只有與云計算、大數據、邊緣計算、物聯網、人工智能等相結合,才能真正為工業企業服務,提升復合的端到端的能力。牌照雖然得到了頒發,卻依然處在起步階段,預計真正的商業運營要明年R16標準版本發布后開展。

    工業的復雜環境,例如無線干擾和電池兼容性等問題,對5G在工業互聯網的應用與傳統消費領域的應用要求差異很大。5G在工業上的應用,是增量的應用,還是在替代既有的應用?幾百種的工業協議與5G如何結合,協議如何適配?工業的標識問題,工業互聯網的安全問題等,決定了工業互聯網的復雜性。

    挑戰一:實現無線網絡冗余

    我們知道,在化工等行業,重要工藝段的控制系統,均會采用雙機熱備冗余,主機故障,備機無縫切換,從而保證生產的安全有序進行。如何用無線的網絡實現冗余,實現一主一備,并且能夠避免供應故障,提高網絡傳輸的可靠性, 是5G與工業互聯網相遇的挑戰之一。

    挑戰二:保證網絡高效安全

    控制系統必須向用戶確??刂频陌踩?。網絡系統也必須向用戶承諾網絡的安全性。關聯到安全生產,制造業一般會采用局域網或私有云。如果用公有云,就要求數據采集精準,參數傳輸可靠,保證工業數據加密傳輸,適應工業現場多種基礎物理場景。擁抱5G就要保護數據的安全性,提高電池兼容性,保證設備在高頻干擾的情況下運行,最大化保證網絡系統安全。這是5G與工業互聯網相遇的挑戰之二。

    挑戰三:IT、OT、CT,3T融合

    無論離散制造業還是流程制造業,擁抱5G必然離不開運營商的網絡系統,并要保證設備低功耗運行。工廠設備正常的壽命為10-20年,工業設備更換頻次最高是一年,如何將芯片的算力、工業軟件應用到千變萬化的工業物理場景中,將網絡、設備、計算機和人,有效集成,進行數據分析,充分發揮IT、OT、CT方面的能力,還在探索中。


    本文系智匯工業原創,轉載標明出處

    (審核編輯: 智匯小新)

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