工業云“變”
http://www.debgrams.com 2022-03-21 09:37 來源：中國電子報
數字時代，云計算已經滲透到各行各業的發展脈絡之中。作為國民經濟支柱，制造業加快了向自動化、智能化、數字化轉型升級的步伐。工業云的出現，打破了傳統工業企業間的基礎技術能力與信息壁壘，催生出全新的工業生產模式，激活了工業經濟新動能。
根據IDC數據，2020—2025年中國工業市場規模年復合增長率預計達35.4%。有研究機構點評稱，工業云市場持續受企業內生需求驅動，疊加政策催化，未來發展有望提速。尤其進入工業4.0時代以來，智能制造浪潮將催化云計算與工業生產之間的碰撞與融合進一步加劇，一場前所未有的工業云“變”正在緩緩開啟。
設備上云成為降本增效新選擇
在老板電器三部茅山基地的鈑金沖壓車間，配有284臺自動化設備，占地面積5萬平方米，工廠里卻不見一位工人，只有機器運轉的轟鳴聲。從杭州市臨平螺螄橋村的一家村辦企業成長為現在浙江省經信廳評定的首批12家“未來工廠”之一，老板電器已經搖身變為一個當地智能制造標桿。
據了解，這284臺設備之所以能夠實現自動化運轉，背后離不開阿里云IoT工業互聯網平臺搭建的“老板電器九天中樞數字平臺”。工廠中所有設備都接入該平臺，上萬個點位產生的實時數據經過處理、智能分析后匯集到一起，形成一個可指揮整座工廠全流程調度的“大腦”，幫助工廠實現了不同設備間的自主協調運作和靈活響應。設備的數據采集從過去“秒級”提升到“毫秒級”，穩定性提升到100%，工廠整體生產效率提高了45%，同時生產成本降低了21%，這就是設備上云的威力。
所謂的設備上云，就是通過云計算將復雜的工業設備彼此聯通起來，進行科學化、集中化、數據化管理，以達到降本增效、節能減碳的作用。根據工信部數據顯示，工業互聯網連接的工業設備數量已經達到7300萬臺套，工業APP突破59萬個。
如此大規模的設備上云并非易事。賽迪智庫信軟所工業互聯網研究室助理研究員張朝表示，上云戰略思想缺乏共識、工業數據采集難度大、大范圍互聯互通難度高、數據分析處理模型不夠成熟等是當前設備上云亟需解決的難題。他認為，“設備上云”是牽涉網絡層、平臺層、應用層多方力量的系統工程，要想提升“設備上云”覆蓋率，上游網絡保障至中游軟件服務、下游設備應用方均需要協同發力。
工業仿真的爆發點悄然而至
工業生產環節中，仿真技術必不可少。工業云的出現讓仿真過程中產生的海量數據分析、快速運算及存儲成為可能。“云+仿真”大幅提升了制造企業的協同生產效率。比如一臺汽車在研發生產之前，需要通過仿真軟件對整車、沖壓成型、鑄造和鍛造的工藝過程進行模擬分析，優化結構設計，消除安全隱患。再比如，航天器的設計制作需要利用虛擬樣機技術來提高航天器協同設計效率，提前發現設計中的問題，降低研發成本，縮短研發時間。
據了解，仿真技術可以應用于制造的全生命周期，包括設計、生產、測試、維護、服務等各個環節，對工業企業提高產品開發效率，加強數據采集、分析、處理能力，減少決策失誤，發揮著重要作用。然而，由于仿真軟件大多比較昂貴、技術門檻高、技術成熟度有待提升，大多數企業又缺乏既熟悉仿真技術又具備制造專業知識的人才，仿真技術在工業領域的整體落地情況并不理想。
中國工業合作協會仿真技術產業分會會長、北京航空航天大學教授張霖在接受《中國電子報》記者采訪時指出：“國內企業大多只在某些點上開展局部仿真，而在應用的深度上，停留在表面的較多，真正用仿真推動核心業務的不多。”
不過，令人欣慰的是，這兩年國家大力推動工業軟件的發展，各種關于仿真的國家標準、行業標準發展迅速，為仿真軟件的應用推廣創造了條件。張霖談道：“越來越多的企業意識到企業轉型亟須提高創新設計能力，而仿真技術正是開展創新設計的核心，現在隨著仿真技術進入一個新的發展高潮，工業仿真的爆發點也隨之而來。”
工業仿真發展的核心推動力在于企業的需求，只有企業真正認識到仿真的價值，再輔以外部的力量支持，才可以真正推動仿真技術的應用和發展。張霖建議，一方面，國家層面需要加大政策支持和投入，鼓勵工業仿真軟件的研發；另一方面，要加快制定工業仿真相關標準，規范和指導各類仿真活動。此外，還需加快工業與仿真學科交叉人才培養。
安全問題是阻礙工業上云的重要因素
作為“中國織造名城”，浙江省蘭溪市近兩年來花了大力氣“機器換人”。據悉，當地在9家紡織行業企業進行數字化改造試點，引進了2.5萬臺全球先進織機，展開了一場精準的數字化“補課”。數據顯示，蘭溪9家試點企業98%的生產設備數據聯通后，水、電、蒸汽平均每萬米布消耗量分別下降9.8%、1.6%和5.6%，差錯率由原來的2.4%下降到1%，效益平均提高12.3%。隨后，40余家紡織企業開始以各種方式接觸數字化改造，產值達到了蘭溪紡織業一半以上。
這些紡織企業走上云端面臨的首要難題就是安全。安恒信息積極參與蘭溪市紡織行業工業互聯網數字化轉型項目，為多家當地企業提供了貫穿工業互聯網平臺、工業APP、工業大數據、工業控制系統的全場景安全產品與服務，讓他們真正實現“敢上云”“敢用云”。安恒信息也憑此案例榮獲了2021年中國工業互聯網安全大賽的“應用優勝獎”。
“在服務過程中，我們發現其實現在很多企業對于工業云依然是存疑的，大多處于觀望階段。”安恒信息副總裁、工業互聯網安全事業部總經理葉鵬對《中國電子報》記者指出，“工業企業屬于傳統行業，穩定性和安全性是他們的第一目標，因此對于新技術的選擇相對謹慎，把核心數據放在云端會讓他們感到不安，這也是阻礙工業企業上云的主要原因之一。”
雖然上云已是大勢所趨，但潛在的安全問題不容忽視。比如設備上云會導致海量設備直接暴露在網絡攻擊之下，木馬病毒能夠在這些暴露的設備之間以指數級的感染速度進行擴散。再比如，無人化生產模式下，工廠網絡迅速向三化（IP化、扁平化、無線化）+靈活組網（5G+MEC或4G+5G+MEC等）方向發展，這種復雜的網絡架構導致傳統基于靜態防護策略和安全域的防護效果下降。此外，在愈發嚴峻的網絡安全新形勢下，工業控制系統、工業互聯網平臺、工業應用等也都面臨著全新的安全挑戰。
葉鵬指出，從政策上來看，需要國家大力的扶持，推動樣板企業先上云，起到模范作用，從而帶動行業上云；從技術上看，要針對企業痛點去迭代技術，在解決穩定性和安全性的問題多下功夫。
工業云厚積薄發應把握兩個關鍵點
“工業云之所以發展慢，很大程度上是因為很多工業企業還沒有完成數字化過程，不具備上云的充分性和必要性。”百度智能云高級分析師王云侯對《中國電子報》記者分析指出，“企業對于上云后的收效不明確或有顧慮，抑或是企業數據資源少或沒有開發價值，也可能是在組織架構和管理模式上無法和上云后的系統進行適配。上云的難點和瓶頸不在于技術環節，而在于企業是否能夠通過上云實現數據價值變現。”
然而，葉鵬表示，工業云的發展和其他新技術在工業方面的發展路徑是一樣的，舉個例子，以太網技術在工業領域一直不被看好，但隨著技術的發展，目前90%以上的工業網絡都采用了工業以太網技術。云計算也一樣，頭部的IA廠商如GE、ABB、SIEMENS都在布局工業云技術和虛擬化技術，在未來的5~10年內，工業云一定會得到普遍認可。
目前來看，設備上云、工業仿真、工業云安全已經成為當前工業云發展的重要發力點。王云侯分析稱，設備上云是最容易的，打通數據是關鍵；工業仿真的核心短板在于算力和數據安全；工業云安全相關技術仍有提升空間，且潛力較大。
他認為：“工業云市場爆發將有兩個關鍵節點：一是中小企業開始大規模數字化轉型（目前還以大企業為主），二是大量代工企業轉向打造自主品牌（釋放大量研發-營銷上云需求）。政策方面應從鼓勵上云轉向鼓勵應用（IaaS到SaaS）；行業云應重點打造共性知識平臺；企業方面應先梳理好業務轉型思路，再明確上云路徑圖；而從技術層面來看，低代碼有可能成為引爆工業云市場的導火索。”
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