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工业互联网的制胜之道跨界融合5G OICT融合的背景OICT随着时代的到来,以德国工业美国工业互联网及我国两化融合为代表的智能5G
4.0,互联工厂也驶入了发展的快车道越来越多的技术被引入到技术中,、、ICT OT IT OT这三个原本相互独立发展的技术体系开始实现紧密融合,最终形成整体化的CT OICT体系指通信技术技术主要来自该领域,其中的CT CommunicationTechnology5G5Go超高可靠低时延放术被认为是未来支撑体系的重要工具之一,也将把URLLQ OICT5G以工业自动化为基础的智能互联工厂作为最重要的垂直行业应用之一最初源自电CT信业早期聚焦于为电报及电话类业务提供技术支持,因此Telecommunication,CT技术也被称为电信技术领域的企业包括运营商,通信制造及通信服务支持等我CT国主要的运营商包括中国移动、中国联通、中国电信及中国广电通信业制造从全球范围来看,基本被几家实力强大的企业垄断,包括华为、中兴、诺基亚及爰立信指互联网技术互联网发展所采用的技术主要来自该领域随IT InternetTechnology,着互联网业务领域的不断拓展,技术涉及的范围也越来越大,远远超出了互联网发IT展之初涉及到的技术内容特别是在以及大数据为代表的新一代互联网业务发展的AI推动下,技术的发展也到了前所未有的深度及广度,现阶段的技术也力减法,使IT IT得其他合作厂商可以在系统中发挥各自最擅长的能力例如,厂商对于工业场景的0T认识最为深刻,因此其在传统工业控制产品上的能力表现得最强在实际项目过程中,即使厂商的体量相较于厂商而言很小,从客户价值而言,也应考虑产品更0T ICT ICT多地去适配产品在云计算,及大数据领域,由于产品更为成熟,产品就0T AI IT0T需要调整自身产品形态,才能充分发挥上述形式的优势在无线通信领域,产IT CT品的优势最为明显,对于产品而言,则更多需要考虑如何有效利用这些能力0T被称为信息技术()领域包含的企业数量众多,以各个Information TechnologyITo互联网巨头(例如,阿里,腾讯,百度,谷歌,亚马逊等)为主要代表,还包括大量的软硬件(例如,微软,英特尔,英伟达,戴尔及联想等)及其他服务配套厂AMD,商指运营技术()也可以认为是操作技术,狭义上指工人操0T OperationalTechnology,作一台机床或一条生产线,广义上则指一个工厂的整体运营技术通常面向一些适0T用于工厂特定环境的软硬件系统,具有很强的工业属性它控制着工厂内的基础设施,为其中的自动化控制系统操作提供支持,确保生产的正常进行随着工厂自动化程度的提高以及工业机器之间的相互连接不断丰富增强的重要性日益显现该领域的,OT厂商主要提供面向工业数字化应用的软硬件一体化系统,多为专业从事工业自动化方向的厂家,以国际巨头西门子、、及施耐德电气为代表,也包含了大量中小型GE ABB工业自动化企业融合的基本概念OICT跨界融合聚焦在三个方面()与融合,()与融合,()OICT1IT CT2IT0T3与融合CT0T与融合•IT CT与的融合更多体现在领域的技术向领域的渗透,其中来自领域的技IT CT IT CT IT IP术取代领域的技术成为核心联网技术,是开始大融合的标志事件CT ATMICT软硬件公司开始大规模向领域进军,同时公司也开始积极研发技术目前IT CT CT IT与的边界愈发模糊,逐渐形成了一个新的行业一业,(信息通信技术IT CT ICT)随着融合程度的加深,以Information CommunicationTechnology ICTOpen RANo(开放式虚拟无线接入网络)及软件化核心网为代表的新型网络基础设施5G5G5G受到了广泛关注这类基础设施依托商用现货()硬件,例如,标准和COTS X86CPU以太网网络接口卡(),并配套相应的核心网及边缘云软件系统,可以在客户环NICs境下支持网络及相关边缘云业务的快速部署目前联盟和电信基础设施项5G O-RAN目()等组织正在推进相关的开放接口和白盒硬件平台规范TIP■与融合・n OT行业凭借其在云计算、大数据及方面的大量积累,向领域展开渗透行业IT AI0T0T则基于在制造控制、数据采集、工业算法及工程建设等方面的经验沉淀,选择性地吸收技术例如,基础能力及技术被大量融合进现有的工业软件产品,并IT IoTWeb通过软硬件平台产品推动工业用户的数字化转型此外,一些工业企业开始搭建公有云及私有云平台,从单纯售卖产品转向出售服务,其中,部分工厂尝试将传统0T0T的系统进行云化部署,从而降低系统维护成本SCADA/MES/ERP与融合•CT0T领域擅长提供各种有线通讯、无线通信、长距离通讯与短距离通讯等相关技术CT领域从领域吸收了诸如、、等无线通信技术以及0TCTWi-Fi Bluetooth.Zigbee4/5G来自领域的工业通讯与总线技术,例如及等工业总线技术IT PROFINETEtherNet/IP均基于以太网技术衍生而来网络的大带宽、低时延、海量连接特性能够支撑工业5G场景中的高速数据采集、远程控制、高可靠数据传输及业务连续性等需求,并能在很大程度上取代现有有线形态的工业现场总线从综合性价比考虑,工业场景最终可能采用不同通讯技术的整合方案,而不是单纯依赖技术5G融合面临的挑战OICT虽然融合是大势所趋,但是我国有涉及个工业大类、个中类、个小OICT41191525类的工业企业,每类工业企业都有自己独特的工业没有一个公司能Know-how,懂所有门类,因此在实际业务场景中,融合在以下几个方面面临挑战OICT与的融合难点•OT IT数据开放与互通将技术用于首先要求端数据向系统开放,这在不1IT0T,0TIT同系统之间实现难度较大对不少工厂而言,其内部工业设备之间的互联互通刚起0T步,目前仍以手工方式进行数据导表工作及复杂配置,真正实现数据的自动化0T连接尚需时日止的卜,数据目前缺少统一的标准与格式定义,这也给及大数据0T AI等技术在工业场景中的规模化落地实施带来困难IT软硬件系统协作行业经过多年发展,形成了一整套完善的工具体系,包括芯2IT片、软件及服务器等特别是及大数据等应用主要基于来自领域的工具链进行AIIT开发部署虽然通过大量借鉴技术,形成了以工控机为核心的嵌入式计算产品0TIT能力,但是其数据处理能力主要基于传统控制工程理论构建,对于新兴的及大数据AI业务没有过多涉及,从而导致这些新兴技术还无法在严苛的工业场景中得到充分的规模化应用与的融合难点•OT CT应用场景差异为了应对不同工业的需求,产品往往呈现出高度1Know-how0T垂直化及碎片化的特点对于一个特定的需求往往需要一整套独立的端到Know-how端闭环方案来支持,而且这些不同方案之间往往不能直接复用,因此产品追求短小0T精悍与稳定的通信业务往往考虑如何实现千万级乃至亿级用户的覆盖,工业场景CT下的业务体量则相对小得多这种强烈的反差,导致传统产品在面对工业场景时,CT有杀鸡用牛刀的感觉同样的,工业用户在将技术能力与现有技术结合时,也CT0T会感觉到传统产品对他们而言显得有些重,也有些贵CT研发体系差异工业场景通常具有高度碎片化的特点,且领域不同工艺环节之20T间的纵向壁垒十分明显,因此研发体系往往遵循先有产品,后有标准”的模式推0T进产品研发具体来说,产品通常由不同的系统设备厂商针对特定的工业场景需求0T开发随着产品的不断丰富,厂商会综合不同场景中具备共性特点的产品功能推进标准化,在通用性与专用性上进行折衷融合及就是其中的典型代表OPC UATSN CT研发体系则遵循先有标准,再有产品的模式开展产品研发由于行业十分注重CT在大规模网络中实现不同厂商设备之间的互联互通,其产品往往具备强烈的通用性因此在启动产品研发前,业界厂商必须首先制定统一的标准,再根据标准研发产CT品对于客户超出标准定义范围的功能,厂商往往会收取高额的定制费用上述研发体系上的差异性往往导致产品无法在经济性上满足产品的诸多定制化需求CT0T生态的融合•除了上述技术难点,融合在跨行业生态融合上也面临难点及拥有不OICT IT,CT0T同的开发生态、销售生态及服务生态例如,来自领域的需要面对不同的业务IT AI需求进行算法优化,而领域的系统也需要考虑针对不同场景需求进行终端适配CT5G在生态融合过程中,如何实现系统内各个玩家之间的利益均衡”目前仍是一个OICT开放的问题一方面,玩家还缺乏对方法、工具、能力的认知,而无法充分利0TICT用来自的技术能力,从而导致玩家与玩家之间对于各自利益价值的认识存ICT0TICT在较大差异另一方面,玩家目前也缺少对现场的准确认识,常习惯性认为自ICT0T身已有的工具方法可轻松复制到工业领域由于这些巨大认知差异的存在,在生OICT态融合上注定不是一帆风顺的融合的解决思路OICT针对上面讨论的融合难点,笔者尝试性地给出一些解决思路,期望能够加快推OICT进不同行业玩家之间的融合步伐〃白盒化〃网络•5G领域正在借鉴来自领域的开源软件技术及硬件技术,研发开放白盒化的网络CT IT5G设备但是这种设备形态上的白盒化还不足以满足融合的需要对于业务来OICT0T说,网络设备必须能够支持工程师随时根据产线需要调整网络配置例如,可5G0T实现分钟级的网络切片管控或者获取各个联网工业终端及相关设备的实时状态信5G息等在工业场景中,需要的是能力开放化的白盒网络,至于设备形态是否0T5G白盒,其实并不是很重要能力开放化有以下两层含义首先,网络能力可以面向特定的产线需求有针对性地5G进行能力开放,切实解决产线运行中的实际问题,并且能够随着产线的变化做出调整其次,网络能力开放方式对于工程师来说必须是低门槛的在实际操作过程中,5G0T工程师不需要深入了解网络的运行原理,不需要对产线设备做复杂的调整,只0T5G需通过低代码或者零代码的方式就可以快速调用网络能力为了支持网络能力以‘白盒化”的方式向系统开放,可考虑基于边缘云构建云原5G0T生核心网在云原生核心网中,核心网网元基于云环境构建,可充分利用5G5G5G和发挥云平台的弹性+分布式优势,其中包括一系列云计算技术和开发管理方法合集例如,、持续交付、微服务及敏捷基础设施DevOps MicroServicesAgile Infrastructure等利用这些云特性,网络可针对特定工业场景需求,完成可扩展远端弹性部署,5G并支持按需使用服务、高可用、远程监控计费审计及标准化交付等组合式系统架构•组合式系统架构指的是在工业互联网平台中引入模块化设计在面对实际业务场景5G时,可根据产线需求及合作厂商能力,通过搭积木的方式,实现不同厂商不同功能模块间的灵活组合不同于传统“全家桶”式的工业互联网方案,组合式系统架构有5G助于发挥不同领域厂商的优势,并能很好地保护工业客户已有的软硬件投资一方面,通过不同领域厂商的“强-强合作,可以加快系统建设进度另一方面,也能够减少新建系统对于工业客户的改造施工工作量工业互联网平台大致可分为如下部分()网络系统,()边缘云/私有云系5G15G2统,()工业软件系统,()工业硬件系统其中网络系统来自厂商,边345G CT缘云/私有云系统来自厂商,工业软件系统来自厂商或者厂商,其中厂商主IT0TITIT要提供及大数据类应用,工业硬件系统则主要由厂商提供由于网络定义AI0T5G了严格的设备接入及业务数据处理流程,因此在组合式系统架构中,网络系统与其5G他系统的组合对接是最为复杂的如果设计不当,可能引发对于其他系统的架构性变动,尤其是厂商提供的系统这是因为系统通常是基于厂商定义的私有架构运0T0T行,并且可能已经在产线上稳定运行了一段时间,网络系统自身也基于一套严格标5G准体系构建,这就导致两套系统在组合对接时,可能存在大量的不兼容不适配问题从保护工业客户利益的角度考虑,网络系统相对而言需要对系统进行更多的适5G0T配工作,而这通常要求网络系统供应商必须具备对于网络的基础底层认知能力5G5G换言之,在工业场景中,网络系统供应商必须在保证网络设备互联互通且稳定5G5G运行的条件下,尽可能通过修改调整网络内部的运行机理来适应多样化的系统5G0T适配需求柔性化生态合作•柔性化生态合作指的是一种灵活可变的产业协作形态,它可以根据客户的个性化需求及产业合作伙伴的多样化能力,灵活调整不同合作方之间的能力界面,从而实现客户价值的最大化柔性化生态合作的关键在于产业各方能够坚持利益均衡”的原则推进合作特别是对于具备全栈技术能力的厂商,应在合作中敢于对自身的产品能OICT。