将国家级航天装备数字化能力搬到制造业,需要几步?

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  • 来源:南林教务处_浙江大学现代教务管理系统_湖北经济学院教务处黑工程
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那些能被国家排到日程上并进行多次演练的活动,一定是非常重要的活动。

国庆70周年阅兵典礼就是这样一项活动,同样也是中国武器装备制造业顶级技术能力的一次公开演练。

国庆阅兵上历来展出的和将要展出的顶级武器装备有很多“幕后英雄”,航天科工作为中央直属单位,是其中顶级航天装备一个比较集中的出处。

中国航天科工集团有限公司早在2013年制定了“一主两翼”发展战略,即:航天防务为“主”,信息技术和装备制造业为“两翼”。

“信息技术与装备制造业的融合就是工业互联网的核心能力,”航天云网副总经理徐汕在接受雷锋网采访时解释称。

2015年,随着国家级智能制造相关政策性指导文件的下发,6月15日,航天云网正式成立。

实际上,航天云网的成立带有落实国家关于制造业产业数字化转型升级的使命。

肩负使命的航天云网

工业互联网这个当红概念其实一共有三个版本,大洋彼岸的德国、美国各自有一个版本,中国也有自己的一个版本。三个版本各有侧重,打法不同。

总结三个版本的打法差异,徐汕从产业维度阐述了自己的看法:

德国的「工业4.0」走的是一条自下而上的产业发展道路,以西门子为代表,首先西门子做了智能工厂,之后构建了MindSphere工业互联网平台,实现工厂之间的互联; 美国的「工业互联网」走的是服务价值延伸的产业发展道路,以GE为代表,首先GE做了种类繁多的高价值智能设备,通过互联网连接这些高价值设备,通过提供延伸服务将其服务的企业与自己建立更紧密的联系; 中国的「工业互联网」走的是一条自上而下的产业发展道路。 “中国智能制造的水平相对较低,服务化智能产品还没有达到世界先进水平,所以我们实际上走的是第三条路:自上而下的产业升级路线,我们搭建了一个公共服务平台,先把所有企业连上来。”关于中国的工业互联网产业发展路线,徐汕这样理解。

2017年4月27日,国务院总理李克强在视察航天科工雍和航星科技园时指出,“要发挥央企引领辐射作用,通过‘双创’走出大中小企业融合发展的新路子。”

随后,在2018年11月26日,国务院印发《关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见》,以及11月28日四部委(工信部、财政部、发改委、国资委)印发的《促进大中小企业融通发展三年行动计划》都将“促进大中小企业融通发展”作为重要发展战略进行落实。

与此同时,“大中小企业融通发展”也成为贯穿航天云网体系建设和整体发展战略的一项国家赋予的使命。

作为央企的航天云网,我们需要带动大中小企业转型升级,落实国家产业数字化转型的使命,而不仅仅是我们自己的转型升级。

这是航天云网接下来要做的事情,当然,背后拥有航天科工这支拥有20年发展历史的中央直属特大型高科技企业的倾力支持,航天云网逐渐建立起自己的工业互联网公共服务平台。

具体就航天云网成立初期的业务推进模式而言,除了集团层面上的大力支持,也有鲜明的市场化特性。

我们前期打造了自己的工业互联网公共服务平台,通过集团的制造加工订单(一年有上千亿的订单)需求吸引制造业企业上云。

“企业为什么要上云?这在国家推出相应发展战略之前确实是一个问题,”徐汕告诉雷锋网,“航天科工企业数众多,企业需求也很清晰,同时能成为这些企业的供应商,对于制造业企业还是很有吸引力的。”

这是航天云网迈出关键的第一步、持续迭代其工业互联网公共服务平台的能力的一个有利条件。

云端再造企业数字化全流程:INDICS的三层布局,六大体系

2017年6月15日,航天科工董事长高红卫在成都工业互联网高峰论坛上对外正式发布INDICS工业互联网云平台。

这时的INDICS平台已经上线运行了2年,据当时官方公布数据显示,INDICS平台注册企业数近80万个,包括3000多个境外企业,平台注册企业中,中小微企业占比超过90%,线上协作需求发布约1000亿元,协作成功约400亿元。

作为最早一批成立的工业互联网企业,同时又是央企中的代表企业,航天云网在一定程度上代表着中国工业互联网发展的“大盘”方向,这也可以以航天事业中一个重要概念来做注解:系统工程。

当然,航天云网INDICS平台的这套系统工程也可以通过云服务的三层架构简单理解:

IaaS层,航天云网在内蒙古、常州、南昌建设了三个具有自主知识产权的数据中心,部署了航天天域系列超级服务器、数据库管理系统等; 徐汕就此也特别向雷锋网强调,“我们的网络设备、安全设备、服务器软件、数据库系统等都是完全拥有自主知识产权的,与此同时三个数据中心互为灾备。”

PaaS层,INDICS平台下行API支持多种协议、多种设备的数据采集,支持企业信息系统的数据采集,上行通过制造中台、业务中台、数据中台解决供销、生产、技术问题。 不同于美国GE的设备远程维护、预测性维护为主的商业模式,我们的商业模式是在云端再造企业的数字化全流程,所以我们不光要采设备数据,还需要采ERP、MES、PLM等信息系统的数据。

SaaS层,航天云网在今年6月对外发布了“一脑一舱两室两站一淘金”系统级工业应用(工业APP)。 具体包括,

为企业决策者打造的「企业大脑」,拓展实时管理数据的维度和深度,“企业大脑”进一步纵向融合了历史数据,横向融合了行业数据,帮助企业决策者深入分析,进行决策;为企业管理者(从班组到企业经理)打造的「企业驾驶舱」,实时监测企业内实现互联互通的设备及软件系统数据;两室应用包括「云端应用工作室」和「云端业务工作室」,「云端应用工作室」负责设计、研发、生产、服务整套流程,「云端业务工作室」负责供应和销售。“通过两个工作室,实际上是将企业运行全生命周期数据进行了融合。”此外,「两站」、「一淘金」分别是指企业上云服务站、中小企业服务站和数据淘金软件产品。

由此可见,出身于系统工程行家航天科工集团的航天云网,围绕工业互联网公共服务平台已经逐渐构建出完整的、拥有自主知识产权的产品体系架构。

值得注意的是,2018年6月,航天云网发布了云制造支持系统CMSS,集成原有INDICS云平台上行三大中台能力,也就有了现在航天云网着力打造的「INDICS+CMSS生态体系」。

产品体系架构在不断完善的过程中,航天云网在业务方面也逐渐形成了自己大到国家平台、小到企业平台的六大业务平台体系。具体而言,包括:

国家平台,今年6月15日,在2019世界工业互联网大会上,由国务院国资委领导,中国航天科工联合中国石油、中国石化、国家电网、中国联通等28家中央企业共同建设中央企业工业互联网融通平台。 具体28家中央企业名单,雷锋网整理如下:

公共服务平台,具体指航天云网INDICS云平台; 区域服务平台,航天云网针对区域部署的工业互联网服务平台,包括航天云网现已建设的贵州工业云平台,常州工业互联网平台等; 行业服务平台,航天云网针对区域行业部署的工业互联网服务平台,包括南康家具工业互联网平台,四川重装云平台,常州纺织工业互联网平台; 园区服务平台,针对区域产业集群构建的工业互联网服务平台,已经建成四川产业园区云平台; 企业服务平台,为集团化企业建立的工业互联网专有云平台,目前已在航天科工内部开展建设和运营。 三层平台架构,六大业务体系,这就形成了航天云网实现云端再造企业数字化全流程的基础支撑体系。

这样近乎闭环的业务逻辑和平台体系,终究还是差了小半圈,而这小半圈正是关乎网络基础建设。

云边协同下,云化和本地化的拉锯战

为了满足工业互联网对低时延、高安全的网络环境的要求,制造业数字化转型中的典型应用方案都应用到了边缘计算,云边协同成为当下主流。

就网络层能力构建而言,航天云网在工业互联网中的部署有公有云,以及在企业内部署私有云,在航天科工内部署的称为专有云(商密网云服务)。

航天科工在2018年针对工业互联网的安全、可控、可靠特性提出了《商密网云服务运营方案》,该运营方案构建了以云数据中心硬件、软件、人工、管理等成本核算为基础的成本化运营新模式,并在2018年11月正式上线。

由此,航天云网建立起自主知识产权的公有云+专有云的混合云服务模式。“我们会将企业相关信息汇聚到专有云上,航天云网的公有云通过一个双向网闸与专有云进行打通,这是我们整体网络架构。”徐汕告诉雷锋网。

基础网络构建完成后,也就有了接下来包括数据治理、数据分析的一系列当下企业数字化转型需要进行的工作,在这过程中,等待工业互联网企业的则是第二个问题:数据孤岛。

前文提到,云端再造企业信息化全流程是航天云网的目标,为此,航天云网也搭建了包括云端应用工作室和业务工作室在内的基础架构,将云端信息实现打通。

在有这样的体系架构后,难的不再是云端的数据打通,而是企业现场的另一个“流程”。

企业现场一般会有两种现状:

第一类,企业现场信息系统不够完备,诸如现在国内很多中小企业还没有搭建完整的信息系统,这时需要将现场设备联网上云,所有信息系统都可以通过在云端APP搭建来实现,帮助企业低成本、快速实现数字化、网络化、智能化; 第二类,企业现场信息系统比较完备,这就需要在设备联网上云的同时,还要打通云端和现场的信息系统,通过云边协同实现数字化运营管理。这也是当下企业数字化转型的主流模式。 企业数字化转型过程中,当下也面临着许多历史遗留问题,包括此前企业信息化过程中,部分企业构建了数十个信息系统,这也使得原本用来提高企业工作效率的信息系统,各自之间形成了信息孤岛。这些问题,也都期待在当下这波工业互联网浪潮中得到解决。

5G、TNS或将补全闭环体系

前文提到一个问题:当下工业互联网要形成闭环体系在网络层还欠一个“补天石”。

航天云网现在的解决方法是基于自己商密网,通过云边协同间接解决了这一问题,这也是当下主流解决方案。

从端侧的数据采集,到云侧的数据处理、数据分析、数据优化,最后再将控制结果返回到端侧。“这样的数字化体系,此前没有边缘系统,由于存在时延问题是无法实现的,”徐汕告诉雷锋网(公众号:雷锋网),“现在有了边缘系统,更重要的是5G和TSN网络的出现,使得构建工业互联网的闭环体系成为可能。”

此前,中国互联网协会理事长、中国工程院院士邬贺铨院士在接受雷锋网采访时也表示,“实际上工业互联网在我们国内已经喊了有几年了,现在来看,5G来临正好为工业互联网带来了一个很好的无线网络。”

尽管如此,尽管5G已经落地,但是在制造业领域的应用仍难以深入。

“5G技术本身没有问题,现在面临的主要问题还是基础设施还没有搭建完成。”对于5G在工业互联网中的应用,徐汕很是看好。

其实5G是工业现场最完美的解决方案。由于不需要大规模组网,同时还拥有大带宽、低延时、广连接等特性,一个车间、一个工厂,乃至一个厂区,完全优于当下的WiFi等原有工业无线网络方案。

此外,TSN是IEEE802.1工作组中的TSN任务组正在开发的一套协议标准。该标准定义了以太网数据传输的时间敏感机制,为标准以太网增加了确定性和可靠性,以确保以太网能够为关键数据的传输提供稳定一致的服务级别。

目前,TSN与5G均为工业互联网当下发展进程中较为重视的网络。同样也受到航天云网的高度关注。

牵手西门子,拓展中台能力

2017年,是航天云网集中发力的一年。包括李克强总理视察航天科工、航天云网工业互联网平台INDICS的发布、都是在2017年。

同样发生在2017年的“大事”还有航天科工与西门子的牵手合作。

2017年7月5日,在中国国家主席习近平和德国总理默克尔的见证下,航天科工董事长高红卫与德国西门子总裁兼首席执行官凯飒在德国柏林签署了工业互联网与智能制造领域的战略合作协议,双方将基于工业云平台共同打造面向未来的工业生态系统。

关于具体合作内容,徐汕解释称,“主要是西门子MindSphere部署在航天云网的数据中心,并与航天云网在PaaS层进行打通,双方可以在对方平台上部署应用。”

这也是航天云网INDICS平台支持Cloud Foundry的原因(西门子的MindSphere平台是基于Cloud Foundry架构)。

据悉,航天云网INDICS平台除去支持Cloud Foundry,同时还支持Docker、K8S,以及微服务架构。“我们很多机理模型正是通过微服务模式向下部署的。”

K8S容器化部署最大的特性是可以实现弹性伸缩,而这样的架构模式也让我们未来能有创造更多新的商业模式可能性。

航天云网INDICS平台与西门子MindSphere融通方面的进程,徐汕也向雷锋网透露,“西门子的电机管理APP,已经可以通过航天云网的INDICS平台提供服务。”

让“飘在空中”的云平台落地

据不完全统计,截止2018年年底,中国工业互联网平台厂商超过300家,2019年,这一数字再次突破400家。

然而,400+家工业互联网平台厂商面临的一个共同问题是:如何让“飘在空中”的云平台落地?

在这其中,国家引导政策,各地的政府推动起到了一定作用。

“航天云网主要落地方式是通过与当地政府合作,成立合资公司来落地。”提及航天云网的落地方法,徐汕特别提及政府推动作用的重要性。

航天云网的工业互联网相关工作落地有两个特点:

第一,与政府合作,依托与政府合作的产业基地为“桥头堡”,将当地产业集群聚集起来,实现落地; 第二,通过大数据工程实验室(全称:工业大数据应用技术国家工程实验室)来处理数据治理、数据分析等问题。

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