工业互联网是制造业升级的重要组成部分,也是5G主要应用领域。据工信部统计,我国合作建设的"5G+工业互联网”项目已超过800个,投资超过34亿元;5G商用一年多已建设5G基站近70万个,终端连接数突破1.8亿,其中应用于工业互联网的5G基站总数超过3.2万个。全国5G+工业互联网项目已经超过1100个,在航空、机械、汽车、钢铁、矿业、港口、能源等行业实现率先发展。
据外媒报道,德国工业4.0战略下,多数企业因数字化转型,带来一定安全隐患。国内制造业数字化建设过程中,应该如何避免这些安全问题,以及产业的共识点在哪里?
数字化、网络化、智能化方向的广泛共识
工业领域是边缘计算的重要场景,例如云边协同的工厂园区等。随着工业4.0、工业互联网、中国制造2025的发展与驱动,虚拟工厂成为产业创新的热点。虚拟工厂通过云计算、边缘计算、软件定义、AI等新技术的应用,实现产线资源、业务与控制逻辑灵活调整,按需调度,从而支撑包括个性化定制的柔性制造能力。
工业边云协同的实现涉及多种关键技术的组合应用,包括数据采集、数字生、实时数据分析、资源虚拟化等。虚拟工厂方案重构传统制造的5层金字塔结构,以软件定义的工业控制系统(SoftPLC)为核心,以工业SDN为关键支撑,通过资源、数据、应用管理等多种边云协同能力,结合AI、TSN等关键技术,为企业提供灵活扩展的柔性制造系统。具体例如:
PLC、DCS等控制单元实现软硬件解耦,硬件从专有硬件走向通用硬件,并支持提供增值边缘应用部署能力;业务控制逻辑由云端的工业业务编排器灵活编排与调整,边缘SoftPLC负责具体的执行;工业SDN,SDNController北向与企业制造云连接,根据柔性制造需求弹性调度编排网络连接能力,支撑工厂柔性生产的控制流、业务流的灵活调整。
工业knowhow决定了少数行业专家公司将是I业互联网应用的主力军。以钢铁领域的智能制造专家宝信软件为例,其knowhow是业务流程的重组与再造,依赖较强的系统思维和实施能力。宝信软件拥有宝钢数十年IT实施基因和背景,覆盖钢铁行业L0-L6的所有需求,拥有国内钢铁行业的运作经验和知识库,定制化、方案化能力突出,且独占性强。
网络基础能力提升是工业互联网的重要前提。在各行各业的应用中,5G网络要面对多元化、复杂化的场景,要能满足不同行业生产环境的要求,因此,对网络的性能、对网络的"规划、建设、维护、优化”等工程能力,都提出了新的要求。
工业领域应用的痛点需要怎么解决
针对企业数字上云的安全方面,5G及其网络切片的资源隔离、功能制定、质量保障三个功能,是解决数字安全的重要组成部分。
首先,资源隔离保障了不同业务环节以及厂内外部的数据安全与独立。除了传统的财务等内部高价值数据之外,工业企业产生的海生产数据也是辅助决策的重要资产。若通过传统4G网络或工业以太网方式部署工厂内网络,则数据将暴露在外部网络环境下,除非搭建硬件防火墙。网络切片则从SDN/NFV的角度部署与外界环节隔离、独立的网络环境,保证了工业企业内部数据的安全。
其次,功能定制使得不同环节、场景的特定需求能够以低成本的方式得到满足。过去4G网络无论如何部署,每个业务单元对应的网络功能都是相同的。由于不同工业环节的网络需求是不同的,切片技术则可以根据不同的业务特征,使5G的eMMB、uRLLC、mMTC等场景可以分别独立地形成一个个”网络单元”,从而对应不同的业务需求,最终提升用户体验和网络资源利用率。
最后,质量保障则意味着工业互联网在厂内部的应用将高河靠。工业生产一般涵盖众多工艺环节,若所有环节都串联在同一张网络上,那么网络异常将导致所有环节停滞。而网络切之间相互隔离,任何一个网络切片的拥塞、过载、配置的调整都不影响其它切片的正常功能,以类似“容器”或"微模块”的方式实现工厂内网络可靠、灵活、可调整。
