5G应用对工业互联网发展的一些挑战

摘要 工业互联网因其行业革新驱动力大,成为5G服务发展的重点行业,但是由于工业的复杂环境,例如无线干扰和电池兼容性等问题,对5G在工业互联网的应用与传统消费领域的应用要求差异很大。
        如果说2018年是工业互联网发展的元年,2019年则是5G商用元年。当5G与工业互联网相遇,碰撞后会有怎样的能量爆发,本文从工业互联网概念;国内主要工业互联网平台列举;国际主要工业互联网平台之西门子——MindSphere;5G赋能工业互联网面对的挑战;四个方面进行阐述。
 
 
  • 工业互联网概念

        2012年工业互联网的概念正式提出,使大量设备相连有了真实落地的意义,大数据分析、云计算开始真正在工业领域创造价值。

        我们先来看一下工业互联网的两版官方定义:

        1、工业互联网是链接工业全系统、全产业链、全价值链,支撑工业智能化发展的关键基础设施,是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式,是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。

        2、工业互联网是开放、全球化的网络,通过将人、数据、智能资产和设备连接起来,并结合软件和大数据分析等技术,达到提高生产力和工作效率、降低成本、减少资源使用的目标。

        我的理解:通俗而言,工业互联网是将互联网与工业系统连接融合。

        网络、平台、安全三要素实时高效互联互通,将先进计算、感应技术、智能分析技术应用于工厂的内网、外网,是新兴产业与新兴工业经济发展的新方向。

        国内主要工业互联网平台

        从2018年初到2019年中,工业和信息化部发布了《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》三年行动计划;先后成立了工业互联网战略专家委员会、中国工业互联网研究院;有4类72个项目入选试点示范项目;国内已有50多家工业互联网平台在深度发展,例如:COSMOPlat平台(海尔)、INDICS+CMSS(航天云网)、FusionPlant(华为云)、ET工业大脑平台(阿里云)、根云(树根互联)、浪潮云工业互联网平台(浪潮集团)、天翼云工业互联网平台(中国电信)、木星工业互联网平台(腾讯云)、汉云工业互联网平台(徐工)等。

        国际主要工业互联网平台之西门子——MindSphere

        2016年4月:MindSphere在汉诺威工业博览会上西门子正式发布,其是基于云的开放式物联网操作系统;2017年6月:在西门子亚太首个数字化体验中心落成;2018年7月9日:西门子和阿里巴巴旗下的云计算公司阿里云在柏林签署备忘录,携手共同推进中国工业互联网的发展。

        2019年4月,汉诺威工业博览会上,西门子宣布西门子基于云的开放式物联网操作系统——MindSphere牵手阿里云,正式进入中国。

        西门子——MindSphere一路走来,从在国外MindSphere西门子工业云仅通过 AWS(Amazon Web Services)和微软的 Azure云平台上完成部署,为欧美国家提供服务,到MindSphere 搭建在阿里云的服务器上,标志着西门子的数字化业务已进入中国,将共同参与构建起中国工业互联网新生态的发展。

        MindSphere是云计算技术在工业领域的应用,属于平台即服务PaaS。其纵向向下连接多种现场设备,向上提供可适性的应用程序MindApp。MindSphere也是一个开放的物联网生态系统。在工业领域,可通过其进行设备预警大数据维护、能源数据管理以及工厂资源优化等数字化服务。
 
  • 5G应用对工业互联网发展的挑战      

        1、5G的发展历程

        从1979——2019年,从1G——5G,40年的发展历程,实现了5G可达百兆下载速度、10 G带宽、100万/平方公里的连接量、1-0.5ms 的时延,即:高数据传输速率、高带宽、超短延迟、能够实现海量数据的互联。工业5G的这些特点,将为生产、物流、维护所需的无线网络打开大门,虽然我们可以看到其是工业互联网蓬勃发展不可或缺的关键技术,但工业领域是标准先行,R16标准版本要到2020年第二季度才会正式发布,如何跨越跨界融合的专业性壁垒、IT、OT和CT融合的技术壁垒、行业与行业之间的产业壁垒,是工业互联网发展带给5G的真正挑战与考验。西门子从规范制订开始,依托2018年成立的互联工业联盟,R16标准推出后,将会推出基于工业5G整体解决方案的实验项目和平台。

        2、5G在工业领域应用的挑战

        2019年6月6日,工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放了5G商用牌照,工业互联网因其行业革新驱动力大,成为5G服务发展的重点行业。但5G只有与云计算、大数据、边缘计算、物联网、人工智能等相结合,才能真正为工业企业服务,提升复合的端到端的能力。牌照虽然得到了颁发,却依然处在起步阶段,预计真正的商业运营要明年R16标准版本发布后开展。

        工业的复杂环境,例如无线干扰和电池兼容性等问题,对5G在工业互联网的应用与传统消费领域的应用要求差异很大。5G在工业上的应用,是增量的应用,还是在替代既有的应用?几百种的工业协议与5G如何结合,协议如何适配?工业的标识问题,工业互联网的安全问题等,决定了工业互联网的复杂性。

        挑战一:实现无线网络冗余

        我们知道,在化工等行业,重要工艺段的控制系统,均会采用双机热备冗余,主机故障,备机无缝切换,从而保证生产的安全有序进行。如何用无线的网络实现冗余,实现一主一备,并且能够避免供应故障,提高网络传输的可靠性, 是5G与工业互联网相遇的挑战之一。

        挑战二:保证网络高效安全

        控制系统必须向用户确保控制的安全性。网络系统也必须向用户承诺网络的安全性。关联到安全生产,制造业一般会采用局域网或私有云。如果用公有云,就要求数据采集精准,参数传输可靠,保证工业数据加密传输,适应工业现场多种基础物理场景。拥抱5G就要保护数据的安全性,提高电池兼容性,保证设备在高频干扰的情况下运行,最大化保证网络系统安全。这是5G与工业互联网相遇的挑战之二。

        挑战三:IT、OT、CT,3T融合

        无论离散制造业还是流程制造业,拥抱5G必然离不开运营商的网络系统,并要保证设备低功耗运行。工厂设备正常的寿命为10-20年,工业设备更换频次最高是一年,如何将芯片的算力、工业软件应用到千变万化的工业物理场景中,将网络、设备、计算机和人,有效集成,进行数据分析,充分发挥IT、OT、CT方面的能力,还在探索中。

        (来源:智汇工业,文章内容仅代表作者个人观点,不代表业路网对本文内容观点的赞同与支持。)