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问路工业互联网:表层繁荣、底层冷清 弯道超车谁掌舵?

每日经济新闻 2021-09-26 19:53:21

◎东土科技董事长李平将当下工业互联网推广的障碍总结归纳为三点:首先是可靠性,工业互联网是个新生事物,很多企业从来都没有使用过;其次是新技术带来的标准和规范的变化;第三则是面临巨大的利益链条的变动。

◎如果将工业互联网比作枝繁叶茂的大树,底层技术就是扎在土里的根,根深树才高,才能百年不倒。李平认为,中国工业互联网应当有个丰富的根系,希望工业互联网的底层技术得到资本更多的关注。

每经记者 李少婷  刘春山    每经编辑 魏官红    

“原来是人在现场汗流浃背,现在是人在空调房里坐着。”在广西柳州钢铁集团(以下简称柳钢集团)工人黄德文的讲述中,以往人们对钢厂铁水四溅、持续高温、产能落后的刻板印象被颠覆。

血肉之躯与冰冷机器的摩擦,曾带来层出不穷的社会话题。而工业互联网为两者间充满火药味的关系提供了舒展的平台,更重要的是,提升了生产效率。

作为数字化进程的一部分,工业互联网这一概念近年来愈发炙手可热——9月23日,“2021年全国工业APP和信息消费大赛”在北京正式启幕,而工业APP的繁荣正是基于工业互联网的发展。

根据最新披露的数据,我国工业互联网的产业规模近万亿元,工业互联网平台已培育百余个,连接工业设备数量超过7300万台,工业APP突破50万个。从2018年首次被写入政府工作报告至今,工业互联网已成为重点发展的领域,并进入快速发展期。

但就技术的自主性来说,由于工业互联网控制层技术自主性的缺乏,在业内学者看来,情况比芯片产业“卡脖子”更严重。有资深从业者直言,中国工业互联网应当有个丰富的根系,但很多人不愿意去挖土、培植,直接就拿来嫁接,而且希望第二天就结果。

在众多入局者争夺市场话语权和探索商业模式背后,控制层等底层技术显得颇为“冷清”。在这场世界级的工业系统革命中,中国工业互联网弯道超车被寄予厚望,深水区很快来临,但由谁来掌舵?《每日经济新闻》记者历时数月现场调研,采访资深从业者及学者,试图问路工业互联网。

图片来源:摄图网

应用推广由点至面,真正的使用障碍不是成本

钢带速度每分钟七百至八百多米,平整机组每分钟高达一千米,普通人看两分钟就要头晕目眩。而为了保证钢卷表面的品质,钢厂工人要紧盯一整天。

这还不是唯一的折磨,冷轧厂中所有工序流转全靠手抄报数据,事后勘误又非常耗力,“抄错一个数字就是10块钱(罚款)。”这简直是黄德文和工友们的噩梦。

但现在,工厂已经实现无人化,钢卷信息每经过一个流程就会自动生成一个标签贴在钢管上,下一个流程也可以通过办公平台自动识别,并直接录入生产系统,实现对钢卷生产信息全自动的识别和跟踪,错误率几乎为零。“相当于人员解放”,黄德文终于可以把工作精力放在对机器运行状态的监控上。

广西柳州钢铁集团 图片来源:每经记者 刘春山 摄

这就是工业互联网的力量。“生产黑匣子最大的坏处在于看不透产线,找不到最佳动线。”柳钢集团冷轧厂厂长陆兆刚说,工业互联网对效率的提升来源于数据的透明:员工每走一步路都会形成数据,成为管理系统的数字海洋中的一个点,数据指数让工厂变得透明,便于科学地对人和数据的动线进行管理,进而形成合力,提升效率。

工业互联网涵盖的范畴之广,使其很难被直观理解。北京科技大学教授王健全认为,工业互联网的典型特征就是促进工业生产的智能化,现阶段的工业互联网尚停留在辅助生产阶段,运用5G、机器视觉、人工智能等技术,工业互联网在运维的集中化、少人化、安全生产上起到了较大的作用。

在向外界解释概念时,业内常以大众熟知的消费互联网进行类比:消费互联网的主要价值在于改变人们的生活方式,相应的,工业互联网的主要价值在于改变生产方式。

但二者也存在很大的差异。“民用互联网(即消费互联网)的核心任务是把人和互联网连接起来之后产生的商业模式,全世界的人的需求都是差不多的,比如信息、娱乐、支付、出行等。工业互联网是把机器和互联网连接,和人类世界不同,机器世界里每一个行业都有着不同的需求。”工业互联网概念股东土科技(300353,SZ)董事长李平在接受《每日经济新闻》专访时表示。

工业互联网的应用正在由点及面。“现在所有小的项目,能够两年全部回收投资的我都投了,(只要)两年全部回收,我马上投。”据柳钢集团党委副书记、副董事长、总经理甘贵平介绍,近年来该集团已在工业互联网领域投入近40亿元,不排除未来进行百亿元级别的投入。

广西柳州钢铁集团生产线 图片来源:每经记者 刘春山 摄

9月14日,由国家能源集团携手华为公司共同举办的“矿鸿操作系统”发布会在北京举行,以我国首个2亿吨煤炭生产基地神东煤炭集团为切入主体,在智慧矿山领域试点应用工业互联网,未来还将在煤矿开采乃至更广泛的产业链条上进行推广。

在应用的过程中,投入回报比是考量的基础,却不是真正的门槛。“工业互联网真正的使用障碍不是成本。”李平将当下工业互联网推广的障碍总结归纳为三点:首先是可靠性,工业互联网是个新生事物,很多企业从来都没有使用过;其次是新技术带来的标准和规范的变化;第三则是面临巨大的利益链条的变动。

互联互通进入“深水区”,控制层尚需“车同轨,书同文”

煤矿开采是个高危工作,那技术进步之下,五十年后的煤矿开采会是什么样子的?

“肯定是没有人,机器下去把煤采上来,或者直接煤炭在井下加工,然后输出一个可用的能源形式,这才是五十年以后的样子。”国家能源集团信息化管理部主任丁涛在“矿鸿操作系统”发布会的会后采访中畅想道,当前的智慧矿山只不过是走向五十年后的必经之路。

矿鸿操作系统发布会 图片来源:每经记者 刘春山 摄

必经之路是曲折的。当前,在工业互联网的应用程度上存在着难以深入的问题,这与传统工业(汽车制造、家电制造等)智能制造的五层“金字塔结构”有关,L0至L4分别是现场层、控制层、监控层、计划层、决策层。

据王健全介绍,五层“金字塔”架构是一个封闭的体系,其中数据没法实现跨层交互;此外,由于不同系统的“金字塔”之间采用的现场通信协议多样(IEC就定义了20多种通信协议),导致不同系统之间的数据很难互通。比如煅造车间和液压车间用不同厂家的不同设备,数据的横向流转就存在障碍。

“我们国家在工业互联网方面推进力度很大,特别是平台方面已经做得很不错了,利用互联网平台实现现有数据的高效处理,能够实现供需的高效对接和合理调配,也可以实现运维管理方面的集中化与少人化。但是这是基于现有金字塔架构约束没有打破的前提下数据的处理,没有进入生产控制的核心环节,如果对工业互联网做阶段性总结,现在处于互联网+工业的阶段,还未实现互联网与工业深度融合。”

王健全表示,想要工业互联网更进一步,金字塔架构必须打破,要做的工作很多,大的层面就是软硬件全部自主化,网络通信协议的标准化,这样就可以实现数据全面、高效的流转,同时可以实现设备生产控制的智能化;从可实施及新旧融合的角度来看,可以先从生产制造的控制自主化着手,关键点就是现场控制系统PLC(可编程逻辑控制器,专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统)的软硬件分离,再依据情况实现PLC的云化,根据具体情况实现PLC与网络边缘设备的融合化。

控制层是工业互联网的底层技术。李平认为,与民用互联网发展的逻辑相似,芯片与操作系统是工业互联网发展的根基,且不论是工业的哪一个细分领域,底层的技术都是相通的,李平将此概括为“底层无差别”——即所有软件应用都需要建立在通行的操作系统之上,就像是PC领域的Windows或者Linux。

但以当下的煤矿生产为例,一台采煤机需要三个有效的操作系统,需要三个有效的协议,需要161个核心的芯片才能完成井下采煤所有的工序。“缺点是多个操作系统需要多种协议,得全部学、全部研究。我们自己玩不转,不能每天学新东西,一批一批去学难度太大。”国能神东煤炭集团副总经理贺海涛介绍道。

操作系统的割裂形成了一个悖论——所有带操作系统的都需要不同的通讯协议,用到的智能化工具越多,需要协议转换的次数就越多。这给智能化建设带来巨大的难度,因为只要有不同的厂家、不同的设定、不同的操作系统,就需要来一次通讯协议的转换,这就导致通讯困难,后期的维护也存在困难。“这么多的系统,哪里的通讯协议和操作系统出问题了,我无法判断。”贺海涛表示。

“最终制约工业互联网的两个东西最重要:一个是底层机器的互联互通,这是刚需,游离在信息之外就是孤岛;另一个是平台操作系统的打造,APP可以竞争,但是把操作系统关了就没有竞争的基础了。”李平认为。

贺海涛和李平在受访中都提及了“秦始皇”,一个操作系统、一套通行标准,这是工业领域期待的。李平认为,最终将需要一个“秦始皇”一样的角色,实现工业互联网领域的“车同轨,书同文”,而这就牵扯到国际话语权之争,“我觉得未来全球有几个标准体系并存都是可能的,但是中国必须要有自己的体系”。

从表层繁荣到伤筋动骨,谁来抓住底层技术自主权?

9月23日,工业和信息化部信息技术发展司副司长江明涛介绍,截至今年第二季度末,我国工业APP的数量达到51.2万个,按业务环节统计,研发设计类工业互联网APP占比约17%,生产制造类占比26%,经营管理类占比24%,运营维护类占比约33%。

工业领域的信息消费规模正在攀升,当下繁茂的各类工业应用正是工业互联网蓬勃发展的一个切面,但支撑这座冰山的隐于水面之下。李平强调工业互联网底层建设的重要性,因为如果没有底层技术的自主权,工业互联网时代还将重演“卡脖子”的艰难处境。“矿鸿操作系统”的出现带来了一些曙光,中国工程院院士倪光南认为,它解决了矿山在操作系统这一重要领域“卡脖子”的问题,减少了使用的安全风险。

矿鸿操作系统发布会现场 图片来源:每经记者 刘春山 摄

但从更广泛的工业领域来看,国产操作系统等底层技术征途漫漫。

“工业上现在到处被卡脖子,所有金字塔架构中的硬软件及系统,几乎是国西门子、ABB、施耐德等公司的。”王健全解释了工业领域发展所处的阶段。

大概从2016年开始,李平就在公开活动中呼吁关注工业互联网领域的底层技术。他认为这是一个艰难,但在一定程度上“一劳永逸”的事业,工业互联网底层技术的开发一旦成功,将是可持续的、长久的成功。

“如果说我们把底层技术和标准体系搭建好了,平台、软件也构建好了,可能未来几十年、甚至上百年,大家都可以在一个类型的平台上集中去做,这就可以把所有研发人员的能力聚焦起来,进行行业应用和创新,这实际上是可以节省我们国家的研发资源、提高研发效率的。”

尽管当下看似巨头林立,工业互联网吸引了市场的目光,但愿意从基础做起的企业少之又少。

“一些互联网巨头做的模式和民用互联网差别不大,真正下沉到工业领域的企业,比如三一重工、徐工机械,在工业现场、场景中还是有些应用,但再往下面做,都不是很深了。”一位不愿具名的工业互联网业内人士指出。

李平也为此感到遗憾:企业们更愿意利用自己在细分领域的话语权迅速获取红利,但从全局来看,这在一定程度上造成了工业互联网领域的“表层繁荣”。

“国内的企业很多是在争市场话语权和商业模式,这个当然很重要,但是从长远来看,还是要关心底层技术,不能说什么简单就做什么,实际上,往往复杂的才是未来盈利能力最强的。”李平举例称,“就像微软成功以后,它的发展不可想象,再比如英特尔,谁能替代它呢?”技术的底层共享是研发成本最低、社会效益最高的途径,科技驱动社会进步,不应当是某一点上的驱动,只有聚焦网络化的工业控制和人工智能应用才有可能实现超越。

李平认为,工业互联网的发展对中国至关重要,正如化石原料的工业革命推动了英国和欧洲的崛起,电气时代的革命推动了美国的崛起,PC电脑时代推动了日韩的崛起,中国在技术上崛起的希望之一就在工业互联网。“革命”是工业互联网的使命,因为其出现及发展将改变当前工业世界的利益格局。“现在的矿山设备、煤矿这样一个复杂区域系统中,各种各样的设备、千家万户的设备、数据的壁垒、通讯协议的归置,实际上不是一个纯基础的问题,而是一个利益的问题。”中国工程院院士王国法表示。

“没有任何阻力,说明‘换汤不换药’。工业互联网承担着第四次工业革命的任务,‘革命’是要伤筋动骨的,是要撬动很多利益的,这会很不容易。”李平以手机的变革举例,苹果突出重围伴随着的是如诺基亚等企业的衰亡,而苹果直到第四代才开始盈利,相对极端地说,“没有看到工业巨头‘死’,工业互联网就没有真正诞生”。

“倒退25年,朗讯、北电、诺基亚、摩托罗拉、爱立信等耳熟能详的电信巨头,当时他们基本在市场和技术上都实现了垄断,现在大部分已经彻底退出历史舞台,剩下的竞争力也已明显落后国内的华为、中兴等企业。”王健全认为,工业制造和控制的自主化,只要意识到需求的紧迫,并且允许试错,即便周期长一些,也是可以突破的。

如果将工业互联网比作枝繁叶茂的大树,底层技术就是扎在土里的根,根深树才高,才能百年不倒。李平认为,中国工业互联网应当有个丰富的根系,希望工业互联网的底层技术得到资本更多的关注。

“现在很多人就不愿意去挖土、培植,直接就拿来嫁接,希望它第二天就结果。市场可能需要拓宽包容度。如硅谷的互联网产业,没有资本的配合是不可能走到今天的。”李平说道。

封面图片来源:摄图网

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