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工业互联网会是中国制造业强大的起点吗?

2019
10/31
10:32

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工业互联网平台产业发展涉及多个层次、不同领域的多类主体。在产业链上游,云计算、数据管理、数据分析、数据采集与集成、边缘计算五类专业技术型企业为平台构建提供技术支撑;在产业链中游,装备与自动化、工业制造、信息通信技术、工业软件四大领域内领先企业加快平台布局;在产业链下游,垂直领域用户和第三方开发者通过应用部署与创新不断为平台注入新的价值。 

 

工业互联网的产生背景:成本上升+制造升级


1、 成本急剧上升,人口红利消失伴随制造业薪酬大幅提高 

我国劳动力人口接近峰值,不久将迎来明显下滑。近年来,受到全球人口老龄化及生育率降低的冲击,劳动力供应面临结构性短缺,劳动力成本存在大幅上升的潜在风险。另一方面,各国对绿色生产和节能减排的政策导向也使传统制造企业面临生产成本上涨、亟待转型的威胁。 

制造业薪酬大幅提高,制造业企业承压明显。随着体力劳动适龄人口下降, 我们认为中国在未来将面临体力劳动力短缺的状况,制造业人员平均工资增长,人力成本上升,人口红利随之消失。2016 年制造业从业人员平均工资达到了 4.2 万元/年,而生产人员的工资达到了将近 4.7 万元/年,劳动力成本的持续上升已经成为企业的头号挑战。 

根据 Euromonitor International 的数据,中国制造业的时薪从 2005 年的 1.2$ 增长到 2016 年的 3.6$,已经超过了巴西、南非和印度,制造业成本的人口红利已经结束,部分国际巨头已经或者正在考虑将工厂外迁至泰国、孟加拉国等东南亚国家,我国制造业必将迎来巨大挑战。

 

2、 制造业是强国之本,产业升级势在必行 

制造业在我国的发展过程中提供了大量的财富,是我国经济发展的重要组成部分,也是保证我国国家安全、解决就业、满足人民群众物质需求的先决条件,国务院将其定义为“立国之本、兴国之器、强国之基”。我国经济的增长离不开制造业增长。制造业作为国家的支柱产业,一直保持较好的发展态势。然而,随着我国人口红利的消失,人工费用的增长,传统制造业依靠人力发展的道路已经越走越窄。

 

3、以《中国制造 2025》为起点,政策频出,利好不断

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。2015 年 5 月 19 日,国务院印发《中国制造 2025》,部署全面推进实施制造强国战略。这是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。《中国制造 2025》提出,通过“三步走”实现制造强国的战略目标:第一步,到 2025 年迈入制造强国行列;第二步,到 2035 年我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,到新中国成立一百年时,我国制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。

围绕实现制造强国的战略目标,《中国制造 2025》明确了 9 项战略任务和重点,并明确提出,通过政府引导、整合资源,实施国家制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新等五项重大工程,实现长期制约制造业发展的关键共性技术突破,提升我国制造业的整体竞争力。 

2016 年 12 月,工信部和财政部联合推出的《智能制造发展规划(2016-2020 年)》,规划指出,到 2020 年,传统制造业重点领域基本实现数字化改造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;到 2025 年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能制造。

2017 年 11 月底,国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,2018 年 2 月 24 日,经国家制造强国建设领导小组会议审议,决定在国家制造强国建设领导小组下设立工业互联网专项工作组,由工信部部长苗圩担任组长,每年召开会议,探讨工业互联网重大事项。专项小组的成立体现了政策面对工业互联网的高度重视,根据去年的《指导意见》,工业互联网的发展将实施“三步走”战略:

 

我们认为,工业互联网的兴起有其特殊的历史必然性,在未来的市场竞争中,智能制造技术是未来先进制造技术发展的必然趋势和制造业发展的必然需求,是抢占产业发展的制高点,实现我国从制造大国向强国转变的重要保障,因此,发展工业互联网是实现设计过程智能化、制造过程智能化和制造装备智能化的必经之路。 

工业互联网的三大体系和四个层级

1、 德国工业 4.0 的基本情况 

工业 4.0 是由德国政府《德国 2020 高技术战略》中所提出的十大未来项目之一。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助,投资预计达 2 亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及基因工程学的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。 

德国“工业 4.0”相当于美国的“工业物联网”、中国的“中国制造 2025”。德国工业 4.0的战略要点是建设一个网络,研究四大主题,实现三项集成,实施八项计划: 

•    一个网络:信息物理系统(CPS)网络;

•    四大主题:智能生产、智能工厂、智能物流、智能服务;

•    三项集成:横向集成、纵向集成、端对端集成;

•    八项计划:标准化和参考架构、管理复杂系统、工业宽带基础、安全和保障、工作的组织和设计、培训与再教育、监管框架、资源利用效率。

工业 4.0 的主要特点是互联、数据、集成、创新与转型;其主要目标是智能制造与智能工厂。

2、 从工业 4.0 到工业互联网 

2008 年金融危机以后,随着以物联网、云计算和大数据为代表的新一代信息技术迅速发展, 2011 年 7 月,以 GE 为代表的企业确立了工业互联网作为制造业升级核心,从而提出了工业互联网的概念。 2013 年 4 月,德国汉诺威工业博览会上,提出了“工业 4.0”。 

工业互联网是连接工业全系统、全产业链、全价值链,支撑工业智能化发展的关键基础设施,是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态与应用模式,是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。与传统意义上的互联网不同,作为制造业数字化、网络化、智能化的重要载体,工业互联网是工业系统的各种元素如机器、人或者系统的互联,是工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合。

虽然工业互联网与工业 4.0 分别是美国和德国提出的不同概念,但二者都是为了适应个性化需求和工业批量生产的矛盾提出的。前者主张利用基础科学、工业、信息技术、互联网等领域的综合优势,构建全球性的生态体系组织,从大数据应用等“软服务”切入,带动工业全流程、全环节竞争力的整体提升;后者是基于制造装备、工业自动化、工业软件等方面的领先地位,通过全工业体系协同,强化“硬制造”优势,同时拓展“软服务”能力。

3、工业互联网的基本构成与三大体系 

工业互联网的基本构成: 

(1)智能数据采集技术:工业互联网发展需具备低成本、精确、高效且智能的数据采集技术,数据采集技术是智能制造应用的基础。未来包含传感器技术在内的智能数据采集技术将成为工业互联网技术的重点研发方向。企业用户将能够通过智能的方式以低成本采集准确数据并传送后端进行大数据分析,进而帮助其决策。

(2)设备兼容技术:企业通常会基于现有的生产设备与生产模式构建工业互联网系统,然而如何使传感器与原有设备兼容成为了技术难点。近年来随着工业无线感测器网络应用日渐普遍、相关通信协议逐渐标准化,工业互联网建中已逐渐解决兼容性问题。

(3)网络技术:网络技术为工业互联网的核心技术之一,各种数据及信息在系统不同层面和区域间均通过网络进行传输。网络技术可分为有线网络及无线网络。其中,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部区域网络及现场汇流排控制系统等,能够提供高速度、高频宽及高可靠度的网络传输通道;而无线网络技术如工业无线传感器网络,则是利用无线技术进行数据传输及传感器连接。无线网络技术的应用可大幅降低传感器网络布线成本,有利于传感器在各类工业领域的普及。

(4)信息处理技术:通过智能化工厂生产线所采集的数据量庞大,有效清洗、脱敏、分析、存储数据并产生对企业及生产线具有建设性意义的回馈和应用,是工业互联网领域的核心技术之一。

(5)安全技术:利用工业互联网技术,用户可通过视频及网络数据传输实时监控作业人员所处的作业环境中是否存在危险因素并分析周边危险系数, 以保障工作安全;信息安全技术能够保障数据资料免受未经授权的使用、破坏、修改、检视及记录。

工业互联网的三大体系:

工业互联网包括三大体系:网络、平台和安全。其中,网络体系是基础,平台体系是核心,安全体系是保障。其本质就是数据加模型提供服务,服务内容包括协同设计、生产优化、质量检测、运营决策的全生命周期管理等。 

三大体系各有侧重点。网络基础方面,重点推动企业内外网改造升级,构建标识解析与标准体系,建设低时延、高可靠、广覆盖的网络基础设施,为工业全要素互联互通提供有力支撑。平台体系方面,着力夯实平台发展基础、提升平台运营能力、推动企业上云和工业APP 培育,形成“建平台”与“用平台”有机结合、互促共进的良好发展格局。安全保障方面,着力提升安全防护能力、建立数据安全保护体系、推动安全技术手段建设,全面强化工业互联网安全保障能力。 

4、工业互联网的四大层级 

工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台,涉及七大类关键技术,分别为数据集成和边缘处理技术、IaaS 技术、平台使能技术、数据管理技术、应用开发和微服务技术、工业数据建模与分析技术、安全技术。具体可以概括为边缘、平台(工业 PaaS)、应用四大核心层级: 

1、 数据采集(边缘层)是基础。其本质是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行实时高效采集和云端汇聚。 

2、 工业 PaaS(平台层)是核心。当前,工业 PaaS 建设的总体思路是通过对通用 PaaS 平台的深度改造,构造满足工业实时、可靠、安全需求的云平台,将大量工业技术原理、行业知识、基础模型规则化、软件化、模块化,并封装为可重复使用和灵活调用的微服务,降低应用程序开发门槛和开发成本,提高开发、测试、部署效率,为海量开发者汇聚、开放社区建设提供支撑和保障。 

3、 工业 APP(应用层)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、知识和最佳实践的模型化、软件化、再封装(即工业 APP),用户通过对工业 APP 的调用实现对特定制造资源的优化配置。 

4、IaaS 是支撑。它是通过虚拟化技术将计算、存储、网络等资源池化,向用户提供可计量、弹性化的资源服务。 

工业互联网平台产业发展涉及多个层次、不同领域的多类主体。在产业链上游,云计算、数据管理、数据分析、数据采集与集成、边缘计算五类专业技术型企业为平台构建提供技术支撑;在产业链中游,装备与自动化、工业制造、信息通信技术、工业软件四大领域内领先企业加快平台布局;在产业链下游,垂直领域用户和第三方开发者通过应用部署与创新不断为平台注入新的价值。 


转载来源:互联网工业

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