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      對發展工業互聯網的幾點認識與建議

      發布時間:2020-10-10 09:16所屬分類:工業設計加入收藏

      工業互聯網從技術上說起源于幾十年前工業以太網和設備物聯網,從術語上說由中國上海可魯軟件公司在2007年提出,從普及上說得力于美國GE公司的大力提

        工業互聯網從技術上說起源于幾十年前工業以太網和設備物聯網,從術語上說由中國上海可魯軟件公司在2007年提出,從普及上說得力于美國GE公司的大力提倡與推動。工業互聯網的“第一性原理”,就是要廣泛地聯接各種機器設備和工業系統,由此而實現“聯接—管控—優化—效益”的基本邏輯:由聯接而實現數據采集,由數據采集而實現數據實時傳輸、設備實時監測和設備行為的實時洞察,由此而有憑有據、精細化地進行工業資源的優化配置,為企業提質增效。采集分析海量數據,泛在聯接各種設備,優化配置工業資源,是工業互聯網的基本內涵。全國大范圍、社會大尺度、跨行業大協作(“三大”)是業界對它的基本期待。

      工業期刊投稿

        一、工業互聯網的兩個網絡主體

        工業互聯網到底發端于何時、源于何處?業界并沒有統一的說法。

        如果認為工業互聯網源自工業物聯網,其源頭應該是1999年誕生的物聯網。如果認為工業互聯網源自工業以太網,其源頭應是1969年誕生的PLC(可編程邏輯控制器)。

        在1969年,科技與工業領域發生了很多彪炳史冊的事件,出現了影響全世界的UNIX操作系統、C語言、ARPANET(阿帕網)、IP協議、數據庫、PLC等新生事物。其中,PLC是工業以太網、現場總線的源頭,而阿帕網是因特網的鼻祖。

        (一)工業以太網

        PLC的出現,將第二次工業革命中以傳統的繼電器控制設備的方式,變成了PLC的控制方式,因此德國人將PLC的誕生作為第三次工業革命的發端。

        PLC在制造過程中至關重要。在工廠里,各種設備組合成生產線,按照指定的步驟、順序和質量標準實現產品加工和組裝過程的工藝特點,決定了每一道工序、每一個生產環節都需要一個控制單元。因此,在PLC大量應用的過程中,問題也隨之而來:這些PLC形成了各自分立/孤立的信息孤島,彼此之間的通信是個大問題,于是出現了CCR(集控中心)來集中管理。但是當集中控制規模過大、單元過于集中時,如果某一個關鍵路徑出現問題,可能會導致較大一片控制區域癱瘓,于是又有了分布式控制方式。當人們用導線把眾多的控制單元都聯接到一個網絡中后,各節點之間既能彼此正確通信,又不互相發生沖突,局域網的數據鏈路層功能就誕生了。

        伴隨著工廠規模的擴大,需要控制的生產區域也不斷增大,車間的生產環境越來越復雜,需要控制的設備越來越多,聯接成本越來越高,當數字通信傳輸技術替代了模擬信號之后,現場總線的基本形態就形成了。后來各種傳感器、執行器不斷融入數字技術,它們之間的通信就逐漸演變成為局域網,從CCR轉變成DDC(直接數字控制),再逐漸進化成DCS(分布式控制系統)。

        1973年,施樂帕洛阿爾托研究中心的羅伯特·梅特卡夫,即“梅特卡夫定律”提出者,給他的老板寫了一篇有關以太網潛力的備忘錄,提出了以太網概念。1976年,梅特卡夫與其助手戴維·包格思發表了一篇名為《以太網:局域計算機網絡的分布式包交換技術》的文章,正式提出了以太網和有關技術。

        以太網解決方案有效地滿足了工業應用對實時性能和耐用性的要求。當在以太網協議中封裝了特殊的工業協議后,工業以太網就誕生了。

        (二)工業物聯網

        物聯網在1999年由麻省理工學院(MIT)教授凱文·阿仕頓最早實踐和命名,將諸如RFID芯片或傳感器加在物件上,然后接入互聯網。在2002年,物聯網用于工業領域,于是就有了工業物聯網。

        工業物聯網是在工業外部誕生的,隨后又快速滲透到工業領域的聯接機器設備的工業聯網解決方案。近些年,工業物聯網的聯接范圍已經遠遠超越并涵蓋了工業以太網的聯接范圍,讓工業以太網成為了工業物聯網的子集。工業物聯網的內涵和定義還在發展變化中,業界不少企業、組織和專家認為工業物聯網非常接近工業互聯網,甚至就是工業互聯網。

        工信部電子標準研究院認為:“工業物聯網是通過工業資源的網絡互連、數據互通和系統互操作,實現制造原料的靈活配置、制造過程的按需執行、制造工藝的合理優化和制造環境的快速適應,達到資源的高效利用,從而構建服務驅動型的新工業生態體系。”該定義把工業物聯網看作是工業互聯網的一個最大子集。

        迄今為止,國際產業組織或標準化機構尚未給出工業物聯網的權威定義。

        綜上所述,工業以太網和工業物聯網是工業互聯網的鼻祖和源頭。工業以太網主要通過機器自帶的PLC上的通訊器來聯接機器,工業物聯網則通過傳感器、RFID來聯接設備和各種物件。這兩種聯接構成了工業互聯網的基本結構和主體,來聯接工業的“端(各種設備)”。由阿帕網發展起來的因特網構成了工業互聯網的補充,其主要用途是社交/消費互聯網,聯接各種電腦的“端”。

        二、工業互聯網的三個基本特征

        工業互聯網的基本特征可以概括為三句話:

        (一)聯接工業要素

        工業互聯網所聯接的各種“終端”,都是工業界的各種要素,例如工業人士經常說的“人、財、物”或者“人、機、料、法、環”,包括并不限于各種機器、設備、產線、物料、工藝、流程、設施、技能等。從企業邊界來說,工業互聯網不僅聯接了企業內(可以分布式)的各種資源和在制品,而且可以超出企業邊界,聯接各種高價值的在用品(例如汽車、工程機械、風電/光伏設備等)。

        (二)形成工業解決方案

        在工業互聯網平臺上,可以形成各種針對工業問題的解決方案,如產品研發改進、個性化定制、智能排產、精益生產、安全生產、預測式維護、節能減排等。

        工業互聯網的范疇不宜盲目擴大。與工業無關的消費互聯網、消費物聯網等解決方案,不宜納入工業互聯網解決方案范疇。

        (三)為工業主體服務

        工業互聯網源于工業,興于工業,也必須以工業為主體,服務于工業。建設工業強國,是中華民族偉大復興的基礎,國家之間的競爭,實際上是工業實力的競爭,是包括了各種工業產品(41個工業大類、207個中類、666個小類)以及工業互聯網(含工業互聯網平臺、工業APP)和工業軟件的工業實力之間的競爭。

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