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譚彰 浙江藍卓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)有限公司總經(jīng)理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長

在過去幾年，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”不僅在全球引發(fā)了一場技術(shù)風潮，更成為政府在當前復雜多變的政治經(jīng)濟局勢下，打造中國工業(yè)強引擎、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)新生態(tài)、引領經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要武器。

一

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成重要基礎設施

當今世界，信息化浪潮席卷全球，信息通信技術(shù)與制造技術(shù)交叉融合，人類社會正在進入萬物互聯(lián)、虛實結(jié)合、數(shù)字智能、開放共享的新時代。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，為我國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供了難得的重大歷史機遇。

近日，國家統(tǒng)計局公布我國國內(nèi)年度生產(chǎn)總值首次突破百萬億，成為主要經(jīng)濟體中唯一實現(xiàn)正增長的經(jīng)濟體。制造業(yè)的快速復蘇為我國經(jīng)濟的增長和穩(wěn)定做出了非常突出的貢獻，數(shù)據(jù)顯示2020年1-11月份，全國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)利潤總額57445億元，同比增長2.4%。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的助力下，各地工業(yè)企業(yè)快速復產(chǎn)復工，反映了中國制造業(yè)門類完整齊全、產(chǎn)業(yè)鏈韌性強、靈活度高、自我恢復能力強的優(yōu)勢。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過4年多發(fā)展，也在這場突如其來的疫情中，交出了一份令人滿意的答卷。

二

工業(yè)操作系統(tǒng)的必要性

目前制造業(yè)在向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型過程中，其生產(chǎn)、管理、運營各環(huán)節(jié)逐步暴露出許多問題。工業(yè)企業(yè)的真實需求，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)融合，生產(chǎn)計劃調(diào)度，工業(yè)設備管理，生產(chǎn)協(xié)同等方面。

在數(shù)據(jù)融合應用方面，普遍存在多元數(shù)據(jù)采集、異構(gòu)系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)融合應用的需求。在生產(chǎn)制造過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、化驗數(shù)據(jù)、安全監(jiān)控數(shù)據(jù)、環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象環(huán)境數(shù)據(jù)、原材料質(zhì)量、人員定位數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)等如何進行有效地加工和應用是目前工業(yè)企業(yè)面臨的共性問題。在企業(yè)的實際經(jīng)營和運維過程中，又強烈地要求這些數(shù)據(jù)能夠無縫融合。

在生產(chǎn)計劃調(diào)度方面，企業(yè)急需應用門檻低的行業(yè)工廠模型、物性數(shù)據(jù)庫及算法庫。由于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，協(xié)作關(guān)系復雜，生產(chǎn)連續(xù)性強，情況變化快，某一局部發(fā)生故障，或某一措施沒有按期實現(xiàn)，往往會波及整個生產(chǎn)系統(tǒng)的運行。因此，加強生產(chǎn)調(diào)度工作，對于及時了解、掌握生產(chǎn)進度，研究分析影響生產(chǎn)的各種因素，根據(jù)不同情況采取相應對策，使差距縮小或恢復正常是非常重要的。

在工業(yè)設備管理方面，企業(yè)缺乏智能化、可視化、一體化的管理工具。制造業(yè)企業(yè)存在大量動設備和靜設備，包括罐類、塔類、閥門類、管道類、儀表類、化驗分析類等。這些設備的智能化程度不一，維護、保養(yǎng)和管理要求不同。很多企業(yè)針對這些設備并沒有實現(xiàn)電子化全生命周期管理，僅靠人工和紙面臺賬的方式進行記錄，對單個設備的維護僅靠計劃性的周期性保養(yǎng)和維修。然而，這些設備在生產(chǎn)環(huán)境中，均有長期運行和穩(wěn)定運行的要求，如果某個設備因為故障而無法及時修復，將影響裝置的正常運行，導致停車整修。

在工業(yè)生產(chǎn)安全管理方面，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，生產(chǎn)裝置變得越來越自動化、連續(xù)化、大型化、復雜化，企業(yè)生產(chǎn)過程處理和儲存的易燃、易爆、有毒的危險物規(guī)模也越來越大，一旦這些物質(zhì)的正常運行狀態(tài)遭到破壞，就有可能造成人員傷亡、財產(chǎn)損失和環(huán)境破壞。災害影響范圍大，事故的發(fā)生具有突發(fā)性、災難性、復雜性和社會性。因此制造業(yè)對安全管理的要求極為嚴格。

在生產(chǎn)協(xié)同方面，企業(yè)希望內(nèi)部可以消除企業(yè)內(nèi)部信息孤島，打通不同信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)品質(zhì)和減少成本。在產(chǎn)業(yè)鏈的上、下游企業(yè)之間，企業(yè)一方面希望可以通過產(chǎn)品物流的追蹤實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量、運輸過程和中間存儲過程的透明，另一方面希望能消除信息不對稱，實現(xiàn)柔性、科學的供應鏈管理。

當下越來越多工業(yè)企業(yè)已經(jīng)認識到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性，對于數(shù)字化的應用落地也非常迫切。工業(yè)操作系統(tǒng)可以有效連接工廠內(nèi)部各種各樣的設備和系統(tǒng)，實現(xiàn)互聯(lián)互通和集成融合，另一方面，可以實現(xiàn)企業(yè)和企業(yè)之間、產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同，通過開放平臺，工業(yè)智能軟件實現(xiàn)去技能化。工業(yè)操作系統(tǒng)還可以把工業(yè)軟件構(gòu)建起來，實現(xiàn)工業(yè)知識的有效沉淀、共享和復用，驅(qū)動企業(yè)的業(yè)務模式轉(zhuǎn)型、管理的變革和商業(yè)模式的創(chuàng)新，增強企業(yè)的核心競爭力，進而助力產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

三

工業(yè)操作系統(tǒng)的特性

在充分了解、認識，并且深入一線整理了企業(yè)的數(shù)字化需求之后，藍卓在2018年推出了國內(nèi)首個具備自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)操作系統(tǒng)——supOS。在我們的體系架構(gòu)中，工業(yè)操作系統(tǒng)是一個“承上啟下”的通用平臺，假如把一個工廠看成一個手機，為每個工廠裝上智能的操作系統(tǒng)，管理工廠里的每一個硬件、生產(chǎn)要素，就像安卓或iOS管理手機里的芯片等元素一樣；原先工廠當中垂直煙囪式的大型軟件變成了智能操作系統(tǒng)上的APP，來自不同廠家的APP可以運營在統(tǒng)一平臺上，實現(xiàn)OS+APP的智能工廠新模式。

我們認為符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需求的工業(yè)操作系統(tǒng)，需要具備如下特性：

1）用于工廠全信息的集成，可有效地融合工廠的生產(chǎn)、管理和運營數(shù)據(jù)。將傳統(tǒng)工廠DCS、MES、ERP等系統(tǒng)金字塔式的數(shù)據(jù)傳遞方式，（補充一下：不僅是系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)，還包括設備數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控、溫濕度等異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)）回復：這里講的是金字塔式數(shù)據(jù)傳遞方式，不是指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，異構(gòu)系統(tǒng)在第二條轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;扁平化”結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)基礎自動化各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通與優(yōu)化控制，真正發(fā)揮工業(yè)企業(yè)在工廠自動化層面所建系統(tǒng)的協(xié)同、優(yōu)化及放大作用，為工廠“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)、智”的高效運行提供基礎性的核心支撐作用。

2）作為工廠的通用連接器，兼容各類主流工業(yè)協(xié)議，可實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的全集成與標準化管理，如數(shù)據(jù)標準化和對象信息模型的運行期管理，多元數(shù)據(jù)預處理、存儲、壓縮處理，提供實時和歷史數(shù)據(jù)查詢服務，計算資源管理和服務治理，業(yè)務流搭建，提供一個信息融合、多元數(shù)據(jù)混合的快速數(shù)據(jù)分析構(gòu)建平臺。

3）提供組態(tài)式的APP開發(fā)環(huán)境，具有數(shù)據(jù)分析和挖掘所需的算法模塊和展示模板，支持界面DIY，用戶通過鼠標拖拉拽就可以完成報表的制作和業(yè)務流程的落地，支持用戶對簡易工業(yè)APP快速設計和開發(fā)。

4）提供智能引擎服務，支持主流算法如聚類分析、回歸分析、決策樹、隨機森林、樸素貝葉斯、遺傳算法、深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡等，同時提供面向行業(yè)共性的機理模型、知識圖譜等，全面提高智能應用的靈活性，降低大數(shù)據(jù)和人工智能應用的門檻和難度。

5）提供平臺開放服務，開發(fā)工具集、開發(fā)包、接口及認證發(fā)布服務，簡單易用。具備完整全面的工業(yè)APP商店和開發(fā)者中心，技術(shù)上支持生態(tài)合作伙伴的發(fā)展，能夠繁榮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的生態(tài)圈。

6）提供安全可控的分層多點信息安全防護，支持深度防御安全，將安全防護能力分布在平臺中的各層架構(gòu)。實現(xiàn)訪問控制、數(shù)據(jù)分區(qū)隔離、通信安全加密、入侵檢測等信息安全防護功能。

四

工業(yè)操作系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)驗

在產(chǎn)品應用規(guī)模上，supOS工業(yè)操作系統(tǒng)經(jīng)過從V1.0到V3.0三個大版本迭代，已經(jīng)實現(xiàn)以“平臺+工業(yè)智能APPs”的應用模式，賦能17個行業(yè)，包括石化化工、建材等流程行業(yè)和金屬制品加工、汽配、裝備制造等離散行業(yè)，應用項目覆蓋了全國27個省市地區(qū)，以及白俄羅斯、泰國、沙特等國家。建設了寧波、嘉興、安慶、紹興等區(qū)域級的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，還有汽車零部件、金屬制品、箱包、膠囊等行業(yè)級平臺，融通上下游產(chǎn)業(yè)鏈條和產(chǎn)業(yè)集群，打造區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)。同時藍卓正在積極建設以化工園區(qū)、小微型工業(yè)園區(qū)為主的園區(qū)級平臺，增強園區(qū)業(yè)主方的數(shù)字化運營管理能力。

在產(chǎn)品成熟度層面，supOS已成為具備邊緣智能平臺、工業(yè)信息全集成平臺、工業(yè)數(shù)據(jù)湖、工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺、工業(yè)APP開放平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺、Open API、SDK、工業(yè)智能算法、應用商店、開發(fā)者中心、藍卓云等一體的完整的操作系統(tǒng)?？蔀槠髽I(yè)提供以工業(yè)大數(shù)據(jù)為核心的全生命周期服務；提供工業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能的集成、分析、挖掘和可視化展示的一整套IT工具集和模板庫，為工廠的生產(chǎn)者、管理者、經(jīng)營者和業(yè)務專家們提供了數(shù)據(jù)和應用場景創(chuàng)新的平臺；提供開放的數(shù)據(jù)服務、計算服務、存儲服務和安全服務，支持原生開發(fā)、遷移與集成，幫助工業(yè)APP開發(fā)者聚焦業(yè)務本身的開發(fā)與設計，降低基礎服務的技術(shù)門檻和開發(fā)成本；提供云、企、端的統(tǒng)一架構(gòu)，可實現(xiàn)工業(yè)智能APP和數(shù)據(jù)的快速遷移，滿足企業(yè)不同時期的應用部署場景和要求。

圖1、supOS工業(yè)操作系統(tǒng)架構(gòu)圖

目前，藍卓正面向區(qū)域、行業(yè)、園區(qū)、企業(yè)四個層次參與各個地方的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系建設。聯(lián)合本地服務商和全國的優(yōu)秀服務商生態(tài)，面向地方的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)賦能。同時藍卓也聯(lián)合生態(tài)合作伙伴，以supOS工業(yè)操作系統(tǒng)為基礎平臺，和生態(tài)合作伙伴在行業(yè)方面進行合作，藍卓的生態(tài)合作伙伴都具備行業(yè)的積累以及面向?qū)I(yè)領域的行業(yè)性產(chǎn)品，基礎平臺結(jié)合以后，已面向多個行業(yè)推出了行業(yè)級的子平臺，通過平臺賦能中小企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

圖2、多級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系建設

在流程行業(yè)，我們應用工業(yè)操作系統(tǒng)+APP的方式為海螺水泥構(gòu)建了企業(yè)級平臺。通過打通ERP系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)、質(zhì)量系統(tǒng)實現(xiàn)云邊協(xié)同應用，通過大數(shù)據(jù)和人工智能的技術(shù)，實現(xiàn)關(guān)鍵設備的狀態(tài)檢測和預測預警，提高設備利用率，減少現(xiàn)場人工的巡檢，實現(xiàn)現(xiàn)場的少人化，有效滿足了大型水泥集團需要全國性異地辦廠、集中管控的需要。

圖3、海螺水泥智慧工廠數(shù)據(jù)中心示范

在離散行業(yè)，我們?yōu)榘矐c一枝梅打造了基于工業(yè)操作系統(tǒng)的數(shù)字化車間。通過產(chǎn)線設備的數(shù)字化改造，通過點線實現(xiàn)工廠各設備的互聯(lián)互通，通過打通ERP系統(tǒng)和工業(yè)APP之間的數(shù)據(jù)閉環(huán)，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、控制、反饋、調(diào)節(jié)的閉環(huán)管理。例如，通過車間、產(chǎn)線、工序全過程可視化，實現(xiàn)基于工業(yè)和設備的透明工廠。通過訂單拉動產(chǎn)線和庫存，實現(xiàn)智能的生產(chǎn)和智能的倉儲物流，并且通過產(chǎn)線當中生產(chǎn)能力的分析以及和生產(chǎn)相關(guān)重要設備運行狀態(tài)的監(jiān)測以及匹配生產(chǎn)計劃和加工量的統(tǒng)計，實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)智能的生產(chǎn)調(diào)度等。

圖4、安慶一枝梅車間產(chǎn)線工序全生命周期可視化

在園區(qū)層面，我們基于supOS建設智慧工業(yè)園區(qū)平臺，通過平臺連接園區(qū)內(nèi)的各種工業(yè)企業(yè)，一方面可以為園區(qū)提供統(tǒng)一的平臺進行安全的監(jiān)管、環(huán)保、節(jié)能減排的監(jiān)管功能，另一方面通過平臺為園區(qū)內(nèi)的企業(yè)提供公共的生產(chǎn)管理、設備運維、倉儲物流等公共服務，提升園區(qū)的數(shù)字化整體競爭力。

五

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢

先進企業(yè)的數(shù)字化創(chuàng)新和驅(qū)動成果，會不斷引領行業(yè)發(fā)展的整體走向。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是走向未來工業(yè)發(fā)展的必須使用的手段。而先進企業(yè)需要的平臺必須能幫助其實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)互通，塑造基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務模式、管理模式、商業(yè)模式。

從技術(shù)發(fā)展的角度來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)以下趨勢：

第一，在數(shù)據(jù)互聯(lián)和集成方面，以泛在適配器和業(yè)務服務軟總線的方式，實現(xiàn)工廠多業(yè)務系統(tǒng)協(xié)同、全系統(tǒng)集成，具備對常見工業(yè)協(xié)議和工業(yè)設備的支撐能力，實現(xiàn)全域數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理的能力。

第二，針對市場普遍存在大企業(yè)更關(guān)注私有化部署，中小微企業(yè)更關(guān)注云上使用的現(xiàn)象，云化部署和混合云部署將成為主流實施方式，一方面既滿足企業(yè)對即插即用、彈性擴容以及降低實施門檻的要求，一方面也滿足企業(yè)對于數(shù)據(jù)安全、完整、保密以及權(quán)限管控的需要。

第三，平臺型產(chǎn)品支持對數(shù)據(jù)進行全域組態(tài)化建模，面向各種各樣場景提供開放的數(shù)據(jù)服務，包括綜合展示、業(yè)務APP、智能APP等。為工廠的生產(chǎn)、管理提供可視化支撐，大大降低工廠的數(shù)據(jù)門檻，實現(xiàn)自助的數(shù)據(jù)融合應用。

第四，發(fā)展低代碼開發(fā)工具，同時針對大量傳統(tǒng)工業(yè)軟件向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)狀，提供快速的工業(yè)軟件集成遷移工具，通過弱集成、淺集成、深集成的方式，使平臺上的APP更豐富。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來說，未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)還呈現(xiàn)以下趨勢：

第一，通過企業(yè)的智能制造、數(shù)字化建設，將工藝專家的知識經(jīng)驗等轉(zhuǎn)換成智能工業(yè)軟件，實現(xiàn)“去技能化”。從企業(yè)的角度來講，現(xiàn)在很多工藝質(zhì)量的精準控制，或者一些高水準生產(chǎn)管控，在很大程度上還是依賴一些熟練的工藝專家，而有經(jīng)驗的老工人越來越稀缺。通過建設企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，構(gòu)建承載工廠全生命周期的PT（工藝技術(shù)）、ET（設備技術(shù)）、OT（運營技術(shù)）、AT（自動化技術(shù)）、IT（ABC信息技術(shù)）的知識融合平臺，可以將工業(yè)知識和經(jīng)驗沉淀下來，用軟件來輔助人的操作，將復雜的制造過程konw-how沉淀下來。

第二，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺化和開放化的重要性將越來越凸顯。業(yè)主方會避免建設一些封閉式的、煙囪式的，以后很容易推倒重建的系統(tǒng)，并且重視平臺的延展性和開放性。只有這樣做，才能持續(xù)地讓企業(yè)的知識、經(jīng)驗和技能得到不斷發(fā)展。

第三，亟需構(gòu)建面向于生態(tài)體系的開放平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展會使得工業(yè)軟件共性的內(nèi)容下沉到平臺上面，面向垂直領域的APP將由很多行業(yè)里面的專家、生態(tài)合作伙伴共同開發(fā)，最終來實現(xiàn)整個由平臺商、工業(yè)軟件商、實施服務商、工業(yè)用戶，共同參與的一種工業(yè)智能應用的生態(tài)體系。

第四，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡安全和信息安全得到空前發(fā)展。隨著聯(lián)網(wǎng)化和各種生態(tài)型APP的出現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)有非常多的定向?qū)τ诠I(yè)企業(yè)的攻擊，對于數(shù)據(jù)的安全、生產(chǎn)的安全，無論是企業(yè)還是國家頂層層面都將非常重視。