工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是機器、物品、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、人之間互聯(lián)的網(wǎng)絡,為智能制造提供信息感知、傳輸、分析、反饋、控制支撐,是實現(xiàn)智能制造變革的關鍵共性基礎,對推進我國制造業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)趨勢展望
1)工業(yè)大數(shù)據(jù)的未來,從智能終端設備到企業(yè)系統(tǒng):在工程和測量數(shù)據(jù)爆炸的時代,企業(yè)沒有制定穩(wěn)妥的數(shù)據(jù)管理戰(zhàn)略,將無法有效應對和管理所有數(shù)據(jù)。因此,一流的測量和分析解決方案必須具備兩個基本功能:
(1)終端分析;
(2)智能企業(yè)管理和分析。
2)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡標準演進:工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)預示一個由日益智能化且超級互連的設備和基礎設施構(gòu)成的世界,其中智能機器、交通運輸系統(tǒng)和電網(wǎng)將具有各種嵌入式傳感、處理、控制和分析功能。時間敏感網(wǎng)絡(TSN)新標準出現(xiàn),旨在解決現(xiàn)有網(wǎng)絡一些缺點,新的TSN標準將會帶來帶寬、安全性、互操作、延遲和同步等好處。
3)測試爆炸式增長的智能設備,物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)設備將達500億個,測試領導者并不會針對每個待測設備設計獨特的測試系統(tǒng),而是需要設計可適應且可測試所有智能設備的智能測試系統(tǒng)。
4)工程軟件和消費軟件融合:在一個亟需匯聚融合的市場中,最佳應對之策是軟件廠商給出解決方案。
5)通過原型驗證將5G從概念變成現(xiàn)實:5G提供了很多令人振奮的新可能,通過更龐大、緊密的連接來最終提高我們的生活質(zhì)量,并釋放出巨大的經(jīng)濟價值。
標準化發(fā)展概述
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)技術創(chuàng)新、互聯(lián)互通、系統(tǒng)安全和產(chǎn)業(yè)提升均離不開標準化的引領。當前標準化工作已經(jīng)獲得了國內(nèi)外的普遍重視,包括美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)、德國工業(yè)4.0平臺、國際電工委員會(IEC)、中國智能制造標準工作組等組織均在積極布局推進。
美國IIC成為推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化的重要平臺
美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC由GE聯(lián)合AT&T、思科、IBM和英特爾于2014年3月發(fā)起,由對象管理組織(OMG)管理,其中參考架構(gòu)、測試床、應用案例是IIC關鍵工作的抓手。IIC正以參考架構(gòu)為引領,通過企業(yè)自主設立的應用案例組織垂直領域應用探索,支持建立測試床提供驗證支撐,并借助其他標準組織力量,推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加快落地。
1.主導建立并完善參考架構(gòu)。
IIC發(fā)布了參考架構(gòu)V1.0,包括商業(yè)視角、使用視角、功能視角和實現(xiàn)視角四個層級,其功能架構(gòu)確定了商業(yè)、運營、信息、應用和控制五大功能領域,以及系統(tǒng)安全、信息安全、彈性、互操作性、連接性、數(shù)據(jù)管理、高級數(shù)據(jù)分析、智能控制、動態(tài)組合九大系統(tǒng)特性。在功能架構(gòu)基礎上,IIC進一步確定了由邊緣層、平臺層和企業(yè)層組成的系統(tǒng)架構(gòu),以及各層包含的軟硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡。當前,IIC正致力于參考架構(gòu)的完善和細化,預計2016年中期將發(fā)布參考架構(gòu)V2.0。
2.征集應用案例,建立垂直領域應用案例分類表。
目前IIC設有22個應用案例,覆蓋先進制造與服務、智能電網(wǎng)、安全等多個領域,牽頭單位既有GE、英特爾、富士通這樣的巨頭,也有一些知名度不廣的專業(yè)性企業(yè)。IIC正在建立垂直領域應用案例分類表,以在參考架構(gòu)下體系化推進應用。
3.支持建立測試床,推進檢驗驗證。
目前IIC已通過11個測試床項目,涉及高速網(wǎng)絡、半自動貨車運輸和自動駕駛、工廠設備和工具跟蹤、預測性維護等。同時智能電網(wǎng)和智慧醫(yī)療、開放水平化測試床三個綜合性的測試床項目已經(jīng)啟動。IIC擬將測試床作為擴展影響的重要途徑,其正考慮在歐洲、日本、中國設立國家分部,以便與國家分部本土產(chǎn)業(yè)充分結(jié)合加快推動測試床等建設。
此外,IIC還積極推進與國際標準化組織的協(xié)作。目前已梳理了20多個關聯(lián)標準化組織并逐步建立聯(lián)系,后續(xù)IIC將直接向這些組織反饋標準化需求,以加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準研制和全球標準化協(xié)作。
德國建立“工業(yè)4.0平臺”推進頂層規(guī)劃
德國“工業(yè)4.0平臺”是2013年由德國機械及制造商協(xié)會(VDMA)、德國電氣電子(ZWEI)和信息技術協(xié)會(BITKOM)共同設立,平臺確定了規(guī)范與標準、安全、研究與創(chuàng)新三大主題。2015年4月,德國經(jīng)濟和能源部、德國教育和研究部共同啟動升級版“工業(yè)4.0平臺”建設,接管由上述三大協(xié)會負責的工業(yè)4.0平臺,并公布了現(xiàn)有平臺首期成果。
1.建立統(tǒng)一的“工業(yè)4.0”參考體系模型。
該參考體系模型分別從功能視角、價值鏈視角和工業(yè)系統(tǒng)視角對工業(yè)4.0參考架構(gòu)進行了詳細描述,其本質(zhì)是從工業(yè)角度出發(fā),結(jié)合已有工業(yè)標準,將以“信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)”為核心的智能生產(chǎn)功能映射到全生命周期價值鏈和全層級工業(yè)系統(tǒng)中,突出以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的工業(yè)智能化圖景。
2.持續(xù)深入地對標準化問題進行研究。
2013年12月發(fā)布的《“工業(yè)4.0”標準化路線圖》,提出有待標準化的12個重點領域,包括體系架構(gòu)、用例、概念、安全等交叉領域、流程描述、儀器儀表和控制功能、技術和組織流程、數(shù)字化工廠等。2015年4月發(fā)布的《工業(yè)4.0實施戰(zhàn)略》為工業(yè)4.0概念提供直觀展示的同時,也將需要制定的標準數(shù)量進一步聚焦到網(wǎng)絡通信標準、信息數(shù)據(jù)標準、價值鏈標準、企業(yè)分層標準等。
我國啟動智能制造綜合標準化建設實施
為推進我國智能制造標準化工作,2015年2月,在工信部裝備司指導下,智能制造綜合標準化工作組成立。目前工作組已經(jīng)形成《智能制造綜合標準化體系建設指南(征求意見稿)》,并已在工信部相關司局開始意見征求工作?;谠撝改希悄苤圃鞓藴柿㈨椉把兄乒ぷ饕矊?。
整體上,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化還處于剛剛起步階段,標準組織大多采取自上而下的設計方法,將工作重點放在了路線戰(zhàn)略、參考架構(gòu)、需求用例、測試床等方面,依據(jù)情況再開展其他具體的標準化工作,標準化仍然面臨長期的探索研究過程。然而,我們需要看到國際上產(chǎn)業(yè)推進態(tài)度積極,包括測試床項目等成果迅速擴展,我國應加強與國際對接,加大參與力度,努力掌握主動權和發(fā)言權,為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術、產(chǎn)業(yè)發(fā)展營造良好的國際環(huán)境。