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《2016工业云应用发展白皮书》节选(二):工业云与相关技术

作者:www.cechina.cn2017.02.15

  近日,在“控制工程中文版”微信公众号发布《2016工业云应用发展白皮书第二章第一节《工业云国内外发展现状》后,获得了广大读者的热烈追捧,将近千位读者向我们申请了白皮书的PDF完整版。好书值得分享,精华值得传播,今天,小编将为大家分享白皮书的第二章第二节与第三节:《工业云与相关技术》、《工业云典型应用案例》,让大家对工业云与IT云、大数据物联网工业软件先进制造之间的关系有一个清晰的了解。
  工业云与相关技术
  云计算、工业物联网、工业大数据、工业软件、工业信息安全、先进制造等多种技术的融合与支撑,可以增强工业云的服务能力,为研发设计、采购、生产制造、营销等一系列环节提供精准服务,从而变革传统工业生产运营方式,实现产业升级与结构化转型。
  1 工业云与IT云
  云计算是一种通过网络将可伸缩、弹性的共享物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和管理的模式,具有广泛的网络接入、可度量的服务、多租户、按需自服务、快速的弹性和可扩展性、资源池化等六大特征。云能力类型包括应用能力类型、基础设施能力类型和平台能力类型等三类,典型的服务类别包括通信即服务(CaaS)、计算即服务(ComaaS)、数据存储即服务(DSaaS)、基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)等。


  工业云是传统IT云的创新与推广,是传统IT云针对行业的典型应用,继承了传统IT云的基本特征。但是,工业云面向工业领域,更侧重于工业业务环节。基于工业领域资源和专业业务能力的支撑,通过工业云促进了工业资源和业务能力的共享和供需对接,从而可以获得面向工业领域的,围绕研发设计、生产制造、营销服务、经营管理等环节的专业性应用服务。此外,由于人、机、物、法、环等诸多工业要素与云计算的融合,也对工业云服务供应和管理过程中的网络连接、数据采集和处理、安全性等方面提出了更高的要求。
  2 工业云与工业物联网
  工业物联网通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器灯各种装置与技术,实现在工业现场采集任何需要监控、连接、互动的生产设备。工业物联网是一个跨学科的工程,它涉及到自动化、通信、计算机等多个领域。


  工业物联网是工业云的重要支撑之一,为工业云提供了可以拓展且可以同工业生产行为深度融合的服务支撑模式。基于工业物联网,工业云可以提供对生产流程的监视、对工业机器运行状况的跟踪、记录等多种服务,最终产生对企业、行业发展有指导意义的结果,如优化生产流程、指导生产管理、提高经营效率、预测行业发展等,实现广泛的智能化。此外,还能推动设备的互联与集成,这不仅促进了工厂内部设备间的互联互通,也能推进跨部门、跨区域资源调配的实现,进而推动能力的共享,为智能制造、大规模个性化定制、网络协同制造、服务型制造、云制造等新型制造模式的实现打下坚实的基础。
  3 工业云与工业大数据
  工业大数据是指在工业领域中,围绕典型智能制造模式,从客户需求到销售、订单、计划、研发、设计、工艺、制造、采购、供应、库存、发货和交付、售后服务、运维、报废或回收再制造等整个产品全生命周期各个环节所产生的各类数据,及相关技术和应用的总称。其以产品数据为核心,极大延展了传统工业数据范围,同时还包括工业大数据相关技术和应用。工业大数据具有一般大数据的特征(海量性、多样性等),此基础上具有两个典型的特征:价值性和透明性。


  工业云与工业大数据,相辅相成,密不可分。工业云是工业大数据的支撑平台,主要为工业大数据的存储、清洗、离线以及实时分析和反馈提供基础设施。工业大数据则拓展了工业云的服务范畴,推动了产品故障诊断与预测、工业供应链分析和优化、产品销售预测与需求管理、产品管理与分析等一系列工业领域专业服务的落地与应用。在接下来的发展过程中,工业云与工业大数据将会加快融合的步伐,推动互联网由以服务个人用户消费为主向服务生产性应用为主的转型,由此导致产业模式、制造模式和商业模式的重塑,成为当前经济新常态下,加速工业转型升级和提质增效的重要手段。
  4 工业云与工业软件
  工业软件是指专用或主要应用在工业领域里,为提高工业企业的研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件。工业软件除具有软件的性质外,还具有鲜明的行业特色,随着自动化产业的不断发展,通过不断积累行业知识,将行业应用知识作为发展自动化产业的关键要素。工业软件包括经营管理类软件、产品研发类软件、生产过程管理和控制软件、企业内和企业间协同集成软件、嵌入工业装备内部的软件等五大类。


  通过工业云,实现了不同类型的、不同种类的、不同用途的工业软件的大量整合,为工业企业提供先进生产的信息化支撑。首先,工业云中工业软件的应用将能够极大地降低制造企业,特别是中小型制造企业的信息化建设门槛,使得制造企业能够全力关注技术研发、生产、营销、供应、管理和服务的全生命周期过程。其次,基于工业云实现的共享,节约了企业应用和维护工业软件的成本,为推动中小型制造企业的发展以及“大众创业、万众创新”提供了原始动力。同时,利用工业云还能实现面向工业实际需求以及工业创新应用的工业软件的推荐,形成工业软件推广,支撑工业智能化应用。
  5 工业云与工业信息安全
  工业信息安全是面向工业领域信息进行的保护,从防护、检测、响应等环节关注物理设备、网络、主机、工业应用、数据等资产的保密性、完整性、可用性问题。工业信息安全的控制措施包括测试并修复程序的编码弱点、安全配置加固和安全工具的部署等。工控弱点扫描检查工具、工控防火墙、工控数据库审计、工控综合安全管理平台是工业信息安全领域常见的安全工具。


  安全稳定是用户能够接受使用工业云的前提,工业信息安全为工业云提供安全保障。利用各种检测类、防护类、审计类、综合管理类与威胁情报类安全产品建立起丰富完善的安全技术保障体系,已能够在系统全生命周期覆盖信息安全保障的事前、事中、事后的相关工作。在标准制定、工业产业、安全产业、云服务商等各界单位的共同努力下,中国国内对工业云及相关信息系统的安全防护能力已经能够将其安全风险控制到大部分组织可接受的程度。
  6 工业云与先进制造
  先进制造技术是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。先进制造技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,但并非充分条件,其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。


  先进制造技术为工业云提供了领先的、专业的生产制造能力,使生产制造与工业云的融合成为可能。通过工业云的应用,先进制造能力得以被共享,这一方面推动了供需对接的形成,另一方面也催生了协同制造的落地与应用。同时,工业云提供的专业服务,能有效帮助企业协调和融合技术、管理和人力资源,从而充分发挥先进制造技术的优势。
  工业云典型应用案例
  工业云将弹性的、可共享的资源和业务能力通过网络的形式,以按需自服务方式面向工业供应和管理。工业云构建了安全、稳定、知识共享及高度适应且可扩展的云端资源能力集,服务于我国工业从制造大国到制造强国的转型升级,服务于国家“互联网+制造”战略的推进,服务于“中国制造2025”的落实。
  然而,推进工业云是一项长期的系统性工程,以工业云的典型应用方案作为样板,将深化对于工业云内涵与外延的理解,为工业云的规划、部署、使用和评价等方面提供巨大帮助。工业云的典型应用方案如图所示:


  工业云典型应用方案


  工业云面向工业产品研发设计、生产、销售以及订单化生产的全生命周期所需的资源和能力实施整合与池化,为工业企业方便、快捷地提供各种制造服务,以实现资源的共享与能力的协同。在工业云中,服务提供者向工业云池中贡献资源、能力。同时,服务客户角色可以在工业云上获取所需的资源、能力开展活动。针对工业用户的需求,工业云能快速汇集多种类型的资源与能力,并合理调度用户所需的服务,推动用户从以订单和产品为中心的传统制造模式向以需求为中心的制造模式转变,实现新一代工业转型升级。
  工业云基于云计算、工业物联网、工业大数据、工业软件、智能科学和先进制造等新一代信息技术和工业技术,按照工业产业创新转型、升级发展的实际需求,以合理的调度机制,为产业供给池化的资源、能力,并将其封装为云存储服务、云应用服务、云社区服务、云管理服务、云研发设计服务、云生产制造服务等典型应用服务,以实现工业云快速、便捷、低门槛应用模式。
  考虑到工业企业生产组织的高复杂性,需要将各类资源和能力按需调度,以贴合企业实际、科学的组织方式,实现对新型工业化的协同作业的集成支撑。这样的集成通常是面向生产组织各环节的协作,即纵向集成。根据需求,实施产链间企业的协作集成,即横向集成。依照用户需求,实施松耦合的异构交互关联,即端到端集成。通过对实际需求及用户应用环境的匹配,做到工业云同用户生产、经营、管理行为中的先进技术、智能、网络化协同契合。
  关联产业生态新模式建立,使得企业智能生产的支撑要素、工业云的在线资源及服务对安全性的依赖程度极高。在工业云提供服务的全过程中,以风险控制和运行、数据安全保障、业务合规核查、冗余副本机制等为主要内容的安全保障体系贯穿全局,为工业云的资源能力整合、资源准入、工业云运行以及企业服务交付应用提供全方位的安全保障。
  工业云通过整合各种资源及能力,来为企业提供各类服务。以低门槛、高适配性、集先进成熟技术为一体的紧密契合,推进一系列新型制造模式,如智能制造、规模个性化定制生产、网络协同制造、服务型制造及云制造等,从产业支撑的角度实施“互联网+工业”的实践。

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