工業云應用發展白皮書
2016年12月28日,由全國信標委云計算標準工作組編寫的《工業云應用發展白皮書》(2016)在北京重磅發布,全面梳理了全球和我國工業云應用的發展情況,多維度總結發展特點,分析發展面臨的問題,展望發展態勢,并提出了新形勢下工業云應用發展的對策建議。
為此,在接下來的一段時間,gongkong®節選書中的精華內容分享給大家。
其中,第二章第一節《工業云發展現狀》,讓您對工業云的國內國際發展有一個清晰、準確的了解。
國內發展現狀
1 國內政策環境
我國高度重視工業云的發展。近年來,國家出臺了一系列政策鼓勵工業云的發展,把工業云作為推動兩化深度融合重要抓手,在國家政策的指引下,全國各地方政府紛紛進行工業云發展規劃,著力建設工業云平臺,積極推廣工業云應用。
●2013年4月,工信部在北京召開全國“工業云創新行動”工作會議,明確了工業云創新服務是推進兩化深度融合的重要抓手。
●2013年9月,工信部發布《信息化和工業化深度融合專項行動計劃(2013-2018年)》(工信部信〔2013〕317號),明確提出了支持工業云服務平臺建設。
●2013年10月,工信部實施了工業云創新行動計劃,確定了16個省市開展工業云創新服務試點,基于互聯網、云計算、物聯網、大數據等新一代信息技術,建設工業云服務平臺,聚集和共享制造資源和創新資源,推進制造需求和制造資源的高效對接。
●2015年5月,國務院發布《中國制造2025》(國發〔2015〕28號),明確指出推進信息化與工業化深度融合,實施工業云及工業大數據創新應用試點,建設一批高質量的工業云服務和工業大數據平臺,推動軟件與服務、設計與制造資源、關鍵技術與標準的開放共享。
●2015年6月,國務院發布《國務院關于大力推進大眾創業萬眾創新若干政策措施的意見》(國發〔2015〕32號),明確指出積極推廣眾包、用戶參與設計、云設計等新型研發組織模式和創業創新模式;鼓勵依托三維(3D)打印、網絡制造等先進技術和發展模式,開展面向創業者的社會化服務。
●2015年7月,國務院發布《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》(國發〔2015〕40號),明確指出打造一批網絡化協同制造公共服務平臺,著力在工業云平臺、操作系統和工業軟件等核心環節取得突破,加強工業大數據的開發與利用,有效支撐制造業智能化轉型,構建開放、共享、協作的智能制造產業生態。
●2015年12月,工信部、國標委聯合發布《國家智能制造標準體系建設指南(2015年版)》,明確指出:新興業態包括個性化定制、遠程運維和工業云等服務型制造模式;智能服務標準主要包括個性化制造、遠程運維和工業云等三個部分;工業云標準主要包括接口和協議等資源共享標準和服務能力標準兩個部分;服務與管理標準主要包括面向工業軟件的開發、集成、外包和運維的服務流程和服務能力,面向工業云服務的服務目錄、服務水平協議、服務質量、服務采購等服務要求標準。
●2016年5月,國務院發布《關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》(國發〔2016〕28號),明確提出:到2018年底,工業云企業用戶相比2015年底翻一番;深化工業云、大數據等技術的集成應用,匯聚眾智,加快構建新型研發、生產、管理和服務模式;加快構筑自動控制與感知、工業云與智能服務平臺、工業互聯網等制造新基礎。
●2016年7月,工信部、國家發改委、中國工程院共同發布《發展服務型制造專項行動指南》(工信部聯產業〔2016〕231號),明確指出:系統集成服務、產品在線服務、網絡化協同制造服務、信息增值服務、工業電子商務等服務水平不斷提高,工業云服務等智能服務創新發展,集成消費、設計、生產、銷售和服務全過程的工業大數據應用逐步產業化推廣;鼓勵中小企業采購使用工業云服務,承接專業制造業務,外包非核心業務,走專精特新發展道路;強化大數據和工業云服務能力。
●2016年10月,工信部發布《信息化和工業化融合發展規劃(2016-2020年)》(工信部規〔2016〕333號),明確指出:使工業云與智能服務平臺逐步成為智能制造關鍵應用基礎設施;深化工業云服務在重點行業的應用;提升工業云與大數據服務能力;圍繞智能裝備接入工業云的數據采集、網絡連接和調度管理等重點環節,突破通信協議、數據接口、數據分析等關鍵技術,提升工業云平臺系統解決方案供給能力;創新工業云服務內容與模式,推動工業設計模型、數字化模具、產品和裝備維護知識庫等制造資源集聚、開放和共享,鼓勵培育基于工業云的新型生產組織模式;選擇有條件的地區、行業、企業,建設多功能、集成化的工業云平臺,開展工業云服務創新應用,培育社會化、共享化、網絡化服務新模式;針對工業領域信息系統的高級可持續威脅,建設工業云、工業大數據信息安全檢測和預警平臺。
●2 0 1 6年1 2月,工信部、財政部聯合發布《智能制造發展規劃(2016-2020年)》(工信部聯規〔2016〕349號),明確指出:鼓勵電信運營商改良工廠外網絡,開展工業云和大數據平臺建設;面向智能制造發展需求,推動工業云計算、大數據服務平臺建設;在基礎條件好和需求迫切的重點地區、行業,選擇骨干企業,圍繞離散型智能制造、流程型智能制造、網絡協同制造、大批量定制、遠程運維服務、工業云平臺、眾包眾創等方面,開展智能制造新模式試點示范,形成有效的經驗和模式。
●2016年12月,國務院發布了《國務院關于印發“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃的通知》(國發〔2016〕67號),明確提出深化制造業與互聯網融合發展,推動“中國制造+互聯網”取得實質性突破,發展面向制造業的信息技術服務,構筑核心工業軟硬件、工業云、智能服務平臺等制造新基礎,大力推廣智能制造、網絡化協同、個性化定制、服務化延伸等新業態、新模式。
2 國內應用現狀
目前,國內已建設完成一批工業云平臺,面向企業提供工業軟件、知識庫、標準庫、制造裝備等資源集成共享服務,形成按需使用、以租代買的服務模式,實現市場需求和制造能力的實時在線查詢、匹配、比對和交易,打造工業軟件服務新業態,有效降低企業信息化建設成本。
2013年,工信部確定了北京、天津、河北、內蒙、黑龍江、上海、江蘇、浙江、山東、河南、湖北、廣東、重慶、貴州、青海、寧夏等16個省市開展工業云創新服務試點,基于互聯網、云計算、物聯網、大數據等新一代信息技術,建設工業云服務平臺。隨后,陜西等省市也陸續部署工業云平臺。自2014年起,各地政府主導的工業云平臺相繼建立起來,并對工業云應用進行了一定程度的推廣。例如:北京工業云服務平臺涵蓋云設計、云制造、云協同、云資源、云存儲、云社區六大服務模塊,提供企業設計、制造、營銷等產品創新全流程所需的多種工具和服務,幫助企業解決研發創新以及產品生產過程中遇到的信息化成本高、研發效率低下、產品設計周期較長等多方面問題;山東工業云創新服務平臺綜合利用云計算、物聯網、大數據及SOA等先進信息技術,構建了一個基礎平臺、六個業務云(設計云、管理云、商務云、物聯服務云、知識云及數據云)和兩個保障體系(安全體系、標準體系),為工業企業的研發、生產、銷售、管理和售后提供一站式智能服務,覆蓋企業產品全生命周期;重慶市構建了“三個一”工業云創新服務體系,即一個平臺提供線上服務,一個體驗中心提供線下體驗,一個聯盟整合線上線下資源,打造現代工業生態圈;陜西工業云圍繞“兩化融合”和“大數據產業“兩條主線,以制造業與互聯網融合發展為指導綱要,面向工業領域與工業企業提供工業應用信息化資源、產業展示與推廣、創新咨詢孵化以及工業大數據等多個類別服務。
除了政府主導搭建以外,各地有條件的企業也在工業云領域加緊布局,積極面向全社會提供工業云服務,進一步豐富了工業云的內涵,擴大了工業云產業的規模。例如:智能云科整合廣泛的社會資源,打造社會化協同的云制造服務平臺,提供一站式的云制造、個性化定制及工業人才教育服務;航天云網搭建的工業云平臺滿足企業以較低的成本獲取制造所需的關鍵資源與服務,高效完成制造業務,支持企業進行產業鏈條管控與跨企業協同的產業及協作服務,提供協同研發、采購、營銷、生產、售后等協作服務,幫助企業打通內外信息流、業務流、物流、資金流;中國電信基于電信云網一體化資源,構建云網合一的工業專網云平臺,面向工業企業提供設計協同、制造協同、供應鏈協同、服務協同、資源共享等服務;百度云的天工平臺是基于百度云構建的融合百度大數據和人工智能技術的“一站式、全托管”智能工業智聯平臺,提供數據接入、轉發、存儲、分析等一系列針對工業的核心產品和服務,幫助工業企業快速實現從設備端到云端的無縫連接;海得控制indusCloud致力于提供工業私有云服務,針對工業領域企業數據中心提供高可用性的IaaS解決方案,將計算資源、存儲資源、網絡資源、安全資源及軟件資源以部門組織的方式提供給企業的最終用戶。
此外,一些企業也積極探索,推出了自己的工業云平臺,將核心業務向云平臺遷移,用云計算模式改造原有生態系統,動態優化配置資源,實現生產制造全過程、全產業鏈、產品全生命周期的優化管理,培育企業內部全流程信息共享和業務協同新模式。例如:沈陽機床基于i5智能數控系統實現了從機床的智能化到車間、工廠智能化的機床加工行業全鏈條解決方案,誕生了以智能設備互聯、基于數據和信息分享的工業云平臺,連接社會的制造資源,實現社會化生產力協同的“i5新生態”;必康制藥基于研發、生產、物流、物業、企業管理的需求,構建了貫穿企業生產經營管理全生命周期的工業云平臺,以前沿核心的科技為驅動力,實現以定制化生產和個性化服務體驗為雙翼的全新發展模式;西藏華泰龍基于服務器虛擬化,構建企業私有云服務體系,包含井下采礦運輸交通安全管理系統、微地震監測系統、化驗室信息管理系統、生產計劃三維模擬系統、井下三大系統、虹膜識別門禁系統、數字化儲量動態管理與應用系統、地理環境現實虛擬以及員工考勤系統等多個應用模塊,實現了企業內部各部門之間人力資源、地質、測量、化驗、生產設計計劃、統計、銷售等數據的共享。
經過幾年的建設與發展,國內工業云平臺已初具規模,并初顯成效,為提高企業信息化水平、研發水平和制造能力、促進企業轉型升級發揮了積極的作用。據不完全統計,國內公共工業云服務平臺累計注冊用戶已超過1500萬,有效推動了工業云服務的應用落地,合力打造出“化云為雨”的新局面。
3 國內標準化工作
近年來,伴隨著云計算的快速發展,云計算國內標準化工作也已取得了豐碩的成果。截止目前,《云計算綜合標準化體系建設指南》(工信廳信軟〔2015〕132號,以下簡稱:指南)已經發布。指南按照《關于促進云計算創新發展培育信息產業新業態的意見》(國發〔2015〕5號)提出建設云計算標準規范體系的要求,廣泛借鑒國際云計算技術和標準研究成果,緊扣云計算服務和應用發展需求,充分發揮企業主體作用,加強標準戰略研究和標準體系構建,明確云計算標準化研究方向,加快推進重要領域標準制定與貫徹實施,夯實云計算發展的技術基礎,為促進我國云計算持續快速健康發展做好支撐。此外,我國已經發布了8項云計算國家標準,如表2-1所示。它們從基礎、服務、資源和安全的角度對云計算做了規范,直接反映了云計算特征,有效解決應用和數據遷移、服務質量保證、供應商綁定、信息安全和隱私保護等問題。
然而,國內現有云計算標準雖然具有通用性,適用于所有云計算領域,但沒有考慮工業云的差異化架構以及工業企業對于云計算的特殊化需求,換言之,我國目前亟需填補工業云標準的空白?;谛袠I對于標準的迫切需求,自2015年11月起,中國電子技術標準化研究院組織北京數碼大方科技股份有限公司、北京航天智造科技發展有限公司、沈陽機床(集團)設計研究院有限公司上海分公司、智能云科信息科技有限公司、山東云科技應用有限公司、江蘇必康制藥股份有限公司、IBM(中國)等30余家工業云產、學、研、用相關單位編制工業云標準,目前已有4項標準形成標準草案,分別是《工業云服務 模型》、《工業云服務 能力總體要求》、《工業云服務 服務水平協議(SLA)規范》和《工業云服務 計量規范》。工業云標準的制定,將有效規范工業云服務市場,增強用戶信心,營造良好的市場環境,引領工業云實現規范化、高效化、長效化發展。此外,2015年12月,中德智能制造/工業4.0標準化工作組成立,將在現有中德標準化合作平臺基礎上,組織雙方的協會、企業和科研院所,開展對話交流,推進標準化合作,共同研究討論智能制造/工業4.0參考模型和標準體系框架。2016年11月,中德智能制造合作首次副部長級會議在德國柏林召開,兩國在共同標準和參考架構領域達成了諸多共識。通過與先進工業國家在標準化領域的密切合作,有利于推進我國智能制造領域國際標準化工作,同時為工業云的國際標準化帶來契機。
國外發展現狀
1 國外政策環境
近年來,美國、德國、英國、法國等大型經濟體為緩解各自不同程度的經濟下行壓力,均出臺了相關指導性文件,推廣和應用工業云,從而促進本國的工業轉型升級。印度等發展中國家也以此為契機,制定相關工業戰略,以求獲得更大的突破。
德國在產業政策上對工業云相關的技術和應用給予了大力的支持。德國提出的工業4.0,是以信息物理融合系統(CPS)為基礎,基于云計算平臺來處理問題,實現生產高度數字化、網絡化。德國在中小企業中進行試點示范,為中小型企業在物聯網產業和互聯網中的項目提供資金,尤其是數字產品,以及適應數字化進程和網絡商業模式的開發測試。
美國在未來智能制造中,大力支持工業云。2015年10月,美國發布《美國創新戰略》,該戰略明確提出需保持美國在高性能計算領域的領先地位,政府機構將與計算機生產商和云供應商合作,令高性能計算資源更容易為人們所獲得。此外,美國提出的工業互聯網是要將工業系統與云計算、分析、感應技術以及互聯網連接融合,構建制造新模式。美國工業互聯網聯盟在2015年發布了《工業互聯網參考體系架構》,助力軟硬件廠商開發與工業互聯網兼容的產品,實現企業、云計算系統、網絡等不同類型實體互聯。
此外,英國的英國工業2050戰略、韓國的制造業創新3.0、印度實施的印度制造、法國的未來工業、瑞典的新型工業化的國家戰略也都從各國實際情況出發,提出了類似的目標。英國工業2050戰略認為信息通訊技術、新材料等科技將在未來與產品和生產網絡融合,極大改變產品的設計、制造、提供甚至使用方式,為此,英國在過去的幾年間相繼進行了一些探索,包括高價值制造發射中心(High Value Manufacturing CatapultCentre)、高級制造供應鏈計劃 (Advanced Manufacturing Supply ChainInitiative)、制造咨詢服務機構 (Manufacturing Advisory Service)等;韓國的制造業創新3.0利用韓國自身在信息科技方面的優勢,重點研發3D打印、大數據、物聯網等核心智能制造技術,促進制造業與信息技術(ICT)相融合,從而創造出新產業,提升韓國制造業的競爭力;印度的IT一直以來是其優勢,利用這個優勢,從信息化來打造印度制造,印度發布的《全國制造業政策》(National Manufacturing Policy)也體現了印度實現制造業復興的決心;法國的未來工業目標是建立更為互聯互通、更具有競爭力的法國工業,未來工業計劃提倡在一些優先領域發展工業模式,例如數據經濟、智能物體、數字安全、智能電網等;瑞典建立了國家創新委員會來推進工業化戰略,關注更高的能量和更高的效率、更大的可重復性、可塑性和可回收性等,將創新聚焦于數字競爭力。
2 國外應用現狀
工業云的產業化應用也得到了各個企業的重視,而投身其中的,不僅有工業企業,還有信息技術企業。
通用電氣(GE)公司為工業開發者推出了工業云平臺——GE Predix和開發者門戶。西門子面向市場推出了“Mind Sphere—西門子工業云平臺”,該平臺被設計為一個開放的生態系統,工業企業可將其作為數字化服務——譬如預防性維護、能源數據管理以及工廠資源優化——的基礎。菲尼克斯電氣為工業定制的云技術“ProfiCloud”,是其在工業物聯網領域最創新的產品。發那科與思科、羅克韋爾自動化發布了FANUCIntelligent Edge Link and Drive(FIELD)system,FIELD system能實現自動化系統中的機床、機器人、周邊設備及傳感器的連接并可提供先進的數據分析。KUKA在其子公司connyun開發的軟件和服務基礎上,通過建立工業4.0云平臺來擴展設備與云系統之間的連接。
除了GE、西門子等工業企業,亞馬遜等電商也開始探索工業云服務。亞馬遜公司旗下的Amazon Web Services(AWS)發布了全新平臺AWS IoT,旨在讓制造業客戶硬件設備能夠方便地連接AWS服務。SAP、Oracle等信息技術公司依靠本企業在信息化領域的領先程度,從云計算操作系統(云OS)、工業軟件等方面推進工業云的發展。
3 國外標準化工作
ISO、IEC、ITU是國際標準制定的三大組織,三大組織都在積極推進工業云相關標準的制定。例如,ISO的工業自動化系統與集成技術委員會(TC184)的兩個小組委員會(SC)——SC4和SC5,SC4關注工業數據標準,SC5關注體系結構、通信和集成框架;IEC的TC65關注工業過程控制及自動化的標準,解決產品數據和生產流程之間的數據集成問題;ISO/IEC聯合技術委員會JTC 1在制造業信息化領域涉及大量的標準化主題,包括傳感器,設備網絡和用戶界面;ITU在2015年專門成立了新的ITU-T SG20研究組,研究制定物聯網及其應用于垂直領域的國際標準。
在2014年,三大標準組織聯合發布了ISO/IEC 17788:2014 《信息技術 云計算 概述和詞匯》以及ISO/IEC 17789:2014《信息技術 云計算 參考架構》標準。這兩項標準規范了云計算的基本概念和常用詞匯,從使用者角度和功能角度闡述了云計算參考架構,不僅為云服務提供者和開發者搭建了基本的功能參考模型,也為云服務的評估和審計人員提供了相關指南,有助于實現對云計算的統一認識。但這兩項標準并未考慮到工業領域的實際需求,因此,工業云領域的國際標準急需制定。
美國國家標準與技術研究院(NIST)在2011年9月發布了《云計算參考體系結構》,同時在2016年2月發布了《Current Standards Landscapefor Smart Manufacturing Systems》,并指出工業云是未來重點需要發展的領域。德國弗勞恩霍夫協會在生產技術、加工工程、信息和通訊等方面進行研究并推動這些方面的標準化。此外,制造企業解決方案協會MESA、供應鏈管理專業協會APICS、國際自動化協會ISA等協會和組織也都從各自行業出發開發智能制造領域相關標準和最佳實踐。

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