从全球看,以互联网为代表的新一代信息通信技术与传统产业的渗透融合进程不断加快,新一轮科技革命和产业变革风生水起。世界正进入以信息通信产业为主导的新经济发展时期,信息通信技术的重大突破与加速应用极有可能重塑全球经济结构,转换产业竞争的主赛场。以美、德为代表的发达国家正加紧布局工业互联网、信息物理系统,重燃制造强国发展新动力,力图在新一轮产业变革中拔得头筹,掌控制高点。本文将从历史与现实视角,系统总结信息通信在现代制造业变革中的作用,重点阐述以宽带网络为基础的新一代信息通信对两化深度融合的关键支撑作用,立足我国信息通信基础,提出推进两化深度融合的重点方向。
欧美意在未来智能制造中主导技术和市场
美、德等国高度重视信息通信技术,将其确立为发展战略中的基础要素和关键环节。
信息通信在新一轮工业革命中的关键作用体现在四个方面。
第一,设备层面,基于智能技术实现生产设备高度智能化。借助现代传感技术,生产设备可广泛感知自身及环境状态,为自诊断与自适应奠定基础;嵌入式计算和人工智能的进一步发展,使设备端机器学习等成为可能;通过人机交互技术,决策者与设备间交互更加深入便捷,可以开展自组织生产等高度智能化生产模式。
第二,网络层面,基于工业互联网实现产品全生命周期的信息传送和交互。由传感网络、工控网络、宽带互联网等构成的工业互联网,通过M2M等技术实现制造资源、人、产品之间的无缝连接和信息共享,进而支撑企业内部、企业间、企业与用户之间更高层级、更广范围、更深程度的协作优化。
第三,平台层面,基于云平台实现全流程信息汇聚和智能处理。由高性能处理单元、分布式存储单元和云操作系统等组成的云平台,具备明显的弹性优势和成本优势,经电信专网接入后可为生产全过程的海量信息提供存储和处理能力。为服务于不同环节的企业信息系统、工业APP等提供统一的集成平台,实现对生产能力的定制化配置及高效协同。
第四,应用层面,基于大数据实现全局性科学决策和端到端运营优化。针对从制造企业汇集的海量数据,运用大数据分析,与工程技术和管理科学相结合,可构建出基于生产线工作过程的状态模型、基于历史工程案例的知识经验模型、基于产业发展趋势的规划模型等,并通过工业APP反馈回相应的环节和流程,最终为企业精细管理、精益制造、精准营销、精确规划等提供支撑服务。
在智能设备、工业互联网、云平台与大数据应用的共同支撑下,制造业正开启以智能制造为方向的新一轮变革,与移动互联网产业异军突起的产业变动格局类似,全球制造业产业格局极有可能面临重塑。
为抢占制造业未来制高点,巩固加强主导优势,美、德等发达国家高度重视信息通信技术的基础性、通用性作用,超前谋划、积极部署,将其确立为各自制造业发展战略中的基础要素和关键环节。一是加快工业互联网体系建设。工业互联网是实现智能制造和产业变革的基础,发达国家提出的工业领域的CPS系统,其实质就是工业互联网。美国2007年就将CPS列为未来8大关键ICT技术之首;德国也提出在CPS技术和产品方面创建领先市场,并在 “2014~2017数字议程”中提出加强网络基础设施。二是发展工业云平台及相关应用。GE推出Predix工业互联网操作系统,依托该操作系统以及工业APP应用,为多个行业提供解决方案,实现工业计算服务的按需供给。三是夯实支撑智能机器的软硬件基础。GE通过在设备端大量部署智能传感器提升机器的通信交互能力,西门子则不断收购软件企业以加强自身软件能力,为智能机器提供保障。四是推动新型工业标准体系制定。美国国家标准与技术研究院(NIST)正加快制定先进制造的数据共同性标准,德国发布的工业4.0路线图中则明确了IT领域的标准化。五是建设先进制造创新中心。为构建国家制造创新网络,美国已成立数字化制造和设计创新中心(DMDI)等5家创新中心,近日又启动了智能制造和柔性混合电子制造两家创新中心的招标工作。六是深化信息通信企业与工业企业合作。AT&T、Cisco、GE、IBM和Intel联合发起成立了工业互联网联盟,拟协同推进标准制定、业务发展等,目前联盟成员已达到108家,超过60%来自ICT领域。
总体看,美、德等发达国家依托既有优势抢先布局,意图在未来智能制造产业变局中主导新的技术体系和市场格局,我国面临与制造强国再次拉大差距的风险。
智能制造将为信息通信业带来新的增长蓝海
信息通信企业应加快将网络通信、芯片和云计算等向工业领域延伸,带来新的增长蓝海。
我国信息通信发展已具备支撑两化深度融合的基础条件,应把握需求、找准结合点,加快信息通信转型发展并充分发挥其比较优势,加强信息通信业与制造业的融合发展与协同创新,实现两个“IT”协同,促进倍增发展,助力制造大国向制造强国快速迈进。
充分利用信息通信助推两化深度融合。“宽带中国”战略把宽带网络定位为新时期经济社会发展的战略性公共基础设施,为制造业实现新一轮变革奠定坚实的网络支撑和产业支持。同时,信息通信业也有望通过在制造业领域更广泛地渗透应用,获得更为广阔的发展空间。
信息通信支撑两化深度融合具备现实基础。推进两化深度融合、发展智能制造,离不开信息通信网络、软硬件和相关应用服务的保障支撑,我国在这些领域已发展形成一定比较优势。在基础网络设施方面,工信部实施了宽带中国专项行动,网络基础设施能力不断增强,4G商用部署加快推进,骨干网互联架构不断优化;在软硬件方面,网络设备、服务器、芯片设计和制造企业已具备较强国际竞争力,多个重要领域已形成协同互动的产业体系;在应用服务方面,我国互联网产业实力仅次于美国,基于本土的应用创新活跃,即时通信、搜索、浏览、电子商务等迅速崛起壮大,并从消费服务向生产服务延伸。
同时,融合发展已成为我国工业界和互联网界的基本共识,并积累了丰富的实践经验。制造企业正积极将互联网应用从消费侧的销售、服务环节向生产侧的研发、设计、制造等环节深度延伸。互联网企业加快向工业领域拓展,国内互联网企业投资并购活动频繁,正在全面打通线上线下商业体系。
然而,技术、应用和制度等方面的挑战不容忽视:工控芯片、智能机器操作系统等智能制造核心技术缺失,满足制造业服务化转型的互联网应用创新亟待加强,保障两化深度融合的政策、法规、标准等尚待完善,安全问题更