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譚彰 浙江藍卓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息技術有限公司總經理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(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)了一場技術風潮，更成為政府在當前復雜多變的政治經濟局勢下，打造中國工業(yè)強引擎、構建產業(yè)新生態(tài)、引領經濟高質量發(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，信息通信技術與制造技術交叉融合，人類社會正在進入萬物互聯(lián)、虛實結合、數(shù)字智能、開放共享的新時代。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與我國加快轉變經濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，為我國實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略提供了難得的重大歷史機遇。

近日，國家統(tǒng)計局公布我國國內年度生產總值首次突破百萬億，成為主要經濟體中唯一實現(xiàn)正增長的經濟體。制造業(yè)的快速復蘇為我國經濟的增長和穩(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)技術的助力下，各地工業(yè)企業(yè)快速復產復工，反映了中國制造業(yè)門類完整齊全、產業(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)產業(yè)經過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、智能化轉型過程中，其生產、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，生產計劃調度，工業(yè)設備管理，生產協(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、異構系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)融合應用的需求。在生產制造過程中生產數(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。

在生產計劃調度方面，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)，生產環(huán)節(jié)多，協(xié)作關系復雜，生產連續(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系統(tǒng)的運行。因此，加強生產調度工作，對于及時了解、掌握生產進度，研究分析影響生產的各種因素，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)生產安全管理方面，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，生產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，一旦這些物質的正常運行狀態(tài)遭到破壞，就有可能造成人員傷亡、財產損失和環(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。

在生產協(xié)同方面，企業(yè)希望內部可以消除企業(yè)內部信息孤島，打通不同信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以提高生產效率，生產品質和減少成本。在產業(yè)鏈的上、下游企業(yè)之間，企業(yè)一方面希望可以通過產品物流的追蹤實現(xiàn)產品質量、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)已經認識到數(shù)字化轉型的必要性，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)軟件構建起來，實現(xiàn)工業(yè)知識的有效沉淀、共享和復用，驅動企業(yè)的業(yè)務模式轉型、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，進而助力產業(yè)的高質量發(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年推出了國內首個具備自主知識產權的工業(yè)操作系統(tǒng)——supOS。在我們的體系架構中，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、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)結構，異構系統(tǒng)在第二條轉變?yōu)?ldquo;扁平化”結構，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。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)展經驗

在產品應用規(guī)模上，supOS工業(yè)操作系統(tǒng)經過從V1.0到V3.0三個大版本迭代，已經實現(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，融通上下游產業(yè)鏈條和產業(yè)集群，打造區(qū)域特色產業(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)。可為企業(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，為工廠的生產者、管理者、經營者和業(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門檻和開發(fā)成本；提供云、企、端的統(tǒng)一架構，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)的積累以及面向專業(yè)領域的行業(yè)性產品，基礎平臺結合以后，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，實現(xiàn)關鍵設備的狀態(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)生產計劃、控制、反饋、調節(jié)的閉環(huán)管理。例如，通過車間、產線、工序全過程可視化，實現(xiàn)基于工業(yè)和設備的透明工廠。通過訂單拉動產線和庫存，實現(xiàn)智能的生產和智能的倉儲物流，并且通過產線當中生產能力的分析以及和生產相關重要設備運行狀態(tài)的監(jiān)測以及匹配生產計劃和加工量的統(tǒng)計，實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)智能的生產調度等。

圖4、安慶一枝梅車間產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)內的企業(yè)提供公共的生產管理、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)內部互聯(lián)互通，塑造基于數(shù)據(jù)驅動的業(yè)務模式、管理模式、商業(yè)模式。

從技術發(fā)展的角度來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(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)更關注私有化部署，中小微企業(yè)更關注云上使用的現(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、保密以及權限管控的需要。

第三，平臺型產品支持對數(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、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)架構轉移的現(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。

從產業(yè)發(fā)展的角度來說，未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(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驗等轉換成智能工業(yè)軟件，實現(xiàn)“去技能化”。從企業(yè)的角度來講，現(xiàn)在很多工藝質量的精準控制，或者一些高水準生產管控，在很大程度上還是依賴一些熟練的工藝專家，而有經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，構建承載工廠全生命周期的PT（工藝技術）、ET（設備技術）、OT（運營技術）、AT（自動化技術）、IT（ABC信息技術）的知識融合平臺，可以將工業(yè)知識和經驗沉淀下來，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、經驗和技能得到不斷發(fā)展。

第三，亟需構建面向于生態(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)在已經有非常多的定向對于工業(yè)企業(yè)的攻擊，對于數(shù)據(jù)的安全、生產的安全，無論是企業(yè)還是國家頂層層面都將非常重視。