5G工业互联网管控系统、数据大屏源码及架构

发布时间：2022-09-29 15:53:18 所属栏目：移动来源：

导读：　　实现数据流转的人、机、物全面互联互通的新型工业基础设施

　　工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，形成人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的互联互通，是新一代信息

　　实现数据流转的人、机、物全面互联互通的新型工业基础设施

　　工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，形成人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的互联互通，是新一代信息通信技术与工业经济和系统全方位深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式，工业互联网的发展将推动形成全新的工业生产制造和服务体系。作为以数字化、网络化、智能化为主要特征的新工业革命下的新型基础设施，工业互联网的本质是数据的流动、分析和再造，是工业智能化发展的核心信息基础设施，也是实现产业数字化转型的关键支撑和重要途径。

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　　传统工业自动化和工业软件的痛点

　　数据碎片化、信息孤岛化，无法灵活快速响应新需求

　　传统自动化和信息化本质是把生产操作和管理流程通过软硬件系统的方式予以固化，从而建立了垂直制造体系，这一体系下负责不同业务环节或流程的子系统间彼此孤立，即使不同自动化厂商间的设备在工业现场的部署位置相邻为伴，彼此之间的数据也绝无交集，这也就形成了工业环境中大量烟囱式的系统和碎片化的信息。在此传统模式下的数据大多沉淀于自动化设备和软件厂商之手，企业无法有效汇集数据更无谈高效利用数据进行数字化应用。同时就自动化设备和软件应用而言，传统使用模式过程更偏重具体执行的高效完成，指令多是单向传递、局部作用，对于工业企业实际经营过程中的统筹规划、决策优化、高效管理等诉求则无法满足。从企业成本负担角度来看，传统工业自动化设备和工业软件高昂的价格给很多企业尤其是中小企业带来不小的成本压力，在这一情况下企业很难通过加快设备和软件的迭代去及时响应快速变化的市场需求，通常企业会持有这些资产至自然折旧年限，这无疑会削弱企业的市场竞争优势并丧失先手发展机会。

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　　工业互联网的优势与价值

　　架构灵活、数据驱动，为企业降本、增效、提质、创新

　　与传统自动化与工业软件的IT架构方案相比，工业互联网部署于云端+边缘以大平台+小APP的架构提供丰富便捷的开发工具及开放API，充分满足了企业灵活、复杂、经济、创新的数字化应用需求。平台将知识、机理等隐性经验固化成其自身显性核心资源，结合更具广度和深度的数据采集进行数据分析、建模和利用，实现了数据驱动的生产和运营优化闭环。最终形成面向设备与产品管理、业务运营优化、社会资源协作三大工业互联网应用场景，为企业带来“降本、增效、提质、创新”四大成效。工业互联网的出现改变了企业研发、生产、管理和服务的方式，重新定义和优化整个价值流程，同时打破各行业间的信息孤岛，促进跨领域资源灵活配置与内外部协同能力提升，进而带动产业集群，推动区域经济高质量发展。

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　　工业互联网体系架构

　　网络是基础，平台是核心，安全是保障

　　工业互联网由网络、平台、安全三大功能体系构成。工业互联网的网络体系将连接对象延伸到人、机器设备、工业产品和工业服务，是实现全产业链全价值链的资源要素互联互通的基础。网络性能需满足实际使用场景下低时延、高可靠、广覆盖的需求，既要保证高效率的数据传输，也要兼顾工业级的稳健性和可靠性；平台下连设备，上接应用，承载海量数据的汇聚，支撑建模分析和应用开发，定义了工业互联网的中枢功能层级，在驱动工业全要素、全产业链、全价值链深度互联，推动资源优化配置，促进生产制造体系和服务体系重塑中发挥着核心作用；安全代表着工业互联网的整体防护能力，涉及工业互联网领域各个环节，是涵盖设备安全、控制安全、网络安全、平台安全和数据安全的工业互联网多层次安全保障体系，通过监测预警、应急响应、检测评估、攻防测试等手段为工业互联网健康稳定的发展保驾护航。

　　工业互联网平台类型

　　平台按客户群体、应用场景、功能支持三个维度划分成五大类

　　作为工业互联网的中枢层级，工业互联网平台的功能与效用直接决定了整个工业互联网体系的价值体现，从面向客户群体、应用场景和功能支持三个维度可以将工业互联网平台分为基础性技术、企业级、特定行业级、专业领域以及跨行业跨领域五大类平台，各类平台各有所长又彼此融合。具体解构平台架构来看，任何一类平台都基本由工业SaaS平台、工业PaaS 平台、工业数据分析与可视化平台、通用PaaS平台、云服务平台、连接与边缘计算平台这六类平台功能模块构成，不同模块的配置与性能决定了各类型平台的功能特点与优势。

　　工业互联网平台的应用

　　下游细分行业需求牵引五大类基础平台衍生发展

　　工业领域中不同细分行业都有各自独特的知识领域和机理形成的行业门槛，每一个工业场景在不同的行业、不同企业中需求差异较大，现阶段不存在一个普适性的工业互联网解决方案可以在各行业、企业、场景中通用。前文所述五大类型平台也会因具体行业和客户需求的不同衍生出多种多样的子类型平台，因此锚定工业领域细分行业、理清行业脉络、了解业务需求是划分工业互联网平台应用模式的理论基础，也是工业互联网解决方案提供商开展平台业务以及工业企业进行平台选型的关键。

　　工业互联网参与企业类型

　　群雄逐鹿，百舸争流

　　目前工业互联网仍处于发展初期阶段，由于未来市场空间广阔，制造企业、ICT企业、自动化企业、互联网企业等各类型企业纷纷进场布局，形成了行业参与者众多，但尚未构成直接竞争的市场局面。在发展路径上，各类型企业大多利用自身传统业务优势在相应赛道进行重点切入，以点连线带面，快速形成各具特色和专长的工业互联网解决方案，以图形成先发优势。从构建工业互联网核心能力圈层的平台角度来看，可以将市场参与者分成六类。一是传统工业领域内龙头企业孵化出的专业工业互联网平台公司，在立足服务企业自身业务数字化转型的基础上，延伸服务至同类别场景和产业链上下游企业；二是从传统系统解决方案提供商向平台解决方案服务商转型；三是软件企业加速软件云化发展，强化工业机理模型的开发，基于SaaS层优势拓展构建PaaS层；四是互联网巨头积极向产业互联网领域拓展，推出或合作共建工业互联网平台；五是国内三大电信运营商基于5G网络部署，打造5G+工业互联网的解决方案；最后一类是初创企业针对特定工业行业或领域业务痛点提供解决方案。

　　工业互联网行业发展难点

　　行业正处于发展初期，面临在技术、应用、商业、产业层面的众多挑战

　　相比于传统的工业运营管理和信息化技术，工业互联网复杂程度更高，部署和运营难度更大，其建设过程中需要持续的技术、资金和人员投入，在商业应用和产业推广中也面临着基础薄弱、场景复杂、成效缓慢等众多挑战，工业互联网的发展将是一项长期、艰巨、复杂的系统工程。当前工业互联网行业仍处于发展初期，这一过程中所遇到的问题更多是产业爆发前期在技术、应用、商业方面的不断摸索、试错和修正。

　　工业互联网平台商业模式

　　尚处于探索与丰富阶段，服务从定制化向通用化延伸将是关键

　　作为国家战略级的新兴朝阳产业，工业互联网在网络、安全、设备改造等基础设施部署层面的商业模式较为清晰和传统，但产业核心的平台商业模式还在不断摸索与丰富，尚未形成定局。部分消费互联网平台经济模式也出现在了工业互联网之中，但后者To B/G企业服务的色彩相当浓重，传统工业场景的多元化和复杂性也决定了工业互联网平台的商业价值主要集中于个性化服务，整体上碎片化需求与规模化供给矛盾突出，未来向通用化、可复制的标准化产品和服务延伸仍将是行业拓展商业价值关键路径之一。

　　工业互联网市场细分赛道

　　从构建工业互联网功能体系的角度分成六大类赛道

　　从广义范围来看，工业互联网核心产业基本等同于工业数字化的相关产业，其根植于传统制造支撑体系，又融合数据感知、互联互通、先进计算、智能分析等能力，带来了传统产业的升级和新产业环节的诞生。因此，从不同功能的基础能力构建角度可以将工业互联网核心市场分成：融合新兴技术和能力的工业互联网平台与软件、相关技术服务，以及包括工业软件、工业自动化硬件、工业网络、工业装备、工业安全等传统产业的智能化升级部分等两大类，最终将两类核心市场整合、拆分成六条市场细分赛道。

　　工业互联网渗透情况及产业规模产业经济规模基础盘大，行业渗透率空间广阔 2019年是我国工业互联网全面铺开建设的元年，全年我国工业互联网产业经济增加值总体规模达到2.13 万亿元，同比增长47.3%，其中核心产业增加值规模和融合带动经济规模分别为5361亿元、1.6万亿元。同年工业互联网在三次产业中的渗透水平仅分别为 0.27%、2.76%和 0.94%，可见作为覆盖众多国民经济细分行业的综合性产业，工业互联网产业经济具有基础盘大、行业渗透率空间广阔的特点。现阶段，我国工业互联网的部署与使用大多集中于数字化基础较好，对自身数字化、网络化、智能化转型定位清晰并且目标明确的大型企业。细分行业的使用率情况也较为集中，机械、能源、轻工、石化、电子信息等行业的工业互联网使用率相对较高，工业互联网对冶金、汽车、装备制造、航空航天等众多工业细分行业覆盖率则有待进一步挖掘和提升。从区域的产业发展情况来看，我国工业互联网同样呈现出东强西弱的格局，粤港澳大湾区、长三角、京津翼鲁等经济较为发达、工业基础扎实的地区是目前部署与使用的主力军。综合上述情况，艾瑞认为我国工业互联网产业经济发展潜力巨大，未来五年核心产业增加值规模预计每年将以约20%增速保持高速增长。

　　企业上云与工业互联网的联系上云补足企业信息化短板，为工业互联网部署奠定基础云计算通过网络将硬件、软件、平台等系列资源统一起来，实现数据的计算、存储、处理、共享，是新型IT基础设施的交付和使用模式。企业上云使得其可以通过网络便捷地获取所需的计算资源、存储资源、应用软件、服务及网络等，满足企业按需所取、无限扩展的资源获取方式和灵活方便的运营管理模式，有利于企业提高资源配置效率、降低信息化建设和维护成本。工业互联网旨在形成信息技术与工业体系的大融合，因此工业互联网的部署就对企业信息化基础提出了一定的要求，然而现阶段我国工业企业信息化基础参差不齐，大部分中小企业信息化水平严重不足，加之企业利润率较低，缺乏足够的资金推动自身信息化、数字化基础设施建设，上云成为突破这一困境的最优解决方案。

　　基于云计算的工业互联网拓展思路完备PaaS层能力，聚焦SaaS层丰富度任何工业互联网平台的运行都需要云计算作为底层基础设施进行支撑，这也给云计算厂商在发展工业互联网业务时带来了一个得天独厚的优势。云计算厂商充分利用自身传统资源优势，在过硬的IaaS层能力上打造自身工业互联网平台的PaaS层，通过完善和提升PaaS层能力为与第三方应用开发厂商的合作奠定基础，并吸引更多的独立开发者基于平台能力进行应用开发，以期望能够为平台源源不断地汇聚SaaS层能力，进而形成自身成熟的工业互联网生态。

　　工业软件在工业互联网下的发展变革向着云化、轻量化、平台化转变，新形态软件孕育而生工业软件作为工业与信息产业的结合体，是智能制造高质量发展的重要基础和核心支撑，工业软件的创新、研发、应用和普及已成为衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。随着新一代信息技术的不断涌现和发展，工业软件正从本地部署的复杂系统软件向云化轻量化应用软件转变，基于工业互联网平台与工业数据、工业知识、工业场景深度融合，催生了工业互联网下新形态工业体系中的新形态工业软件——工业 APP。工业互联网平台通过“低代码+云开发+开源+开发者社区”的方式，吸引大量专业技术服务商和第三方开发者基于平台进行工业 APP 创新，以往需要大投入、长周期的软件研发方式正在向低成本、低门槛的平台应用创新生态方式转变，不但研发周期能够缩短数十倍，而且也能够灵活地满足工业用户个性化定制需求。然而工业APP不是对传统工业软件的替代，反之前者不仅可以打通企业现有的各种异构工业软件之间的数据和逻辑关系，实现工业软件的集成和互联互通，还可通过其承载的工业技术知识驱动传统工业软件更高效地执行。同时操作简便以及对工业软件或产线设备所产生数据的深度挖掘和加工能力正使得工业APP成为促进工业企业数字化、智能化发展的关键环节。

　　5G与工业互联网的联系

　　5G技术高效满足工业互联网络应用多样化需求

　　工业互联网是第四次工业革命的关键支撑，5G是新一代信息通信技术演进升级的重要方向，二者都是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量。在ITU-R定义的5G的三大应用场景中，超高可靠低时延通信（uRLLC）达到了工业控制对网络时延和可靠性的极高要求，海量大规模连接物联网（mMTC）满足了在工业互联背景下对海量设备的数据采集需求，增强移动宽带（eMBB）则可支撑如工业环境中超高清视频的应用。工业上会有 eMBB、uRLLC、mMTC 等多种业务并发的场景，同时部分工业应用需要数据在靠近现场的近端进行处理，另外出于机密数据的敏感性考虑，企业不希望数据进入公网，因此需要针对性地设计网络架构以确保多样化场景下的网络性能保障，切片网络架构和边缘计算网络架构应运而生。5G技术的出现和演进显著地增强了工业互联网的服务供给能力，为工业互联网快速发展提供坚实的技术保障。

　　基于通信互联的工业互联网拓展思路

　　以5G网络建设为契机，从“端—管—台—云”四个方面切入现阶段，我国工业领域网络的性能尚无法高效满足工业数字化、智能化发展的需要，工厂内网改造和外网络建设将成为未来一个阶段工业互联网行业发展的重点领域之一。作为工业互联网的“连接提供者”，电信运营商以5G网络建设为契机，基于自身资源和能力优势从“端—管—台—云”四个方面向工业互联网行业进行切入。在消费互联网时代，电信运营商与网络承载的内容失之交臂，而在当前工业互联网刚刚起步的阶段，运营商对成为产业客户数字化转型使能者势在必得。国内三大运营商均持续加码工业互联网投入力度，打造各自的5G+工业互联网解决方案，根据工信部最新数据显示，目前全国工业企业建设“5G+工业互联网”项目超过1500个，已覆盖22个国民经济重要行业。

　　工业大数据与工业互联网的联系

　　工业互联网核心价值的创造者工业大数据指在工业领域中，围绕智能制造模式，在数据采集集成、分析处理、服务应用等各类工业制造环节所产生的数据，同时包括工业大数据相关技术和应用。在工业互联网平台功能架构中，工业大数据是工业互联网实现全要素互联之后的核心价值创造者，借助工业大数据技术，可以对于海量数据进行高质量存储与管理、进而支撑应用层各种分析应用的实现。工业大数据与工业互联网的其他能力基础之间是相辅相成的，5G网络能够有效满足数据传输实时性与稳定性的要求，借助边缘计算、AI分析等技术深化数据分析能力，是工业大数据和工业互联网应用实现的重要技术基础；云计算技术则是支撑广泛、分散、大量的工业大数据采集、聚合、处理、分析的关键技术；工业软件企业将软件能力转化为平台PaaS及 SaaS服务，借助PaaS、SaaS核心技术提升数据采集及分析能力以图更深层次挖掘工业数据价值。目前我国工业大数据发展仍处于起步阶段，在国家政策的推动下，借助云计算、5G、AI等技术的不断成熟，工业大数据市场进入到快速增长阶段，也为工业互联网带来更多的增量需求。

　　数据流带动的工业互联网核心价值环节迁移核心焦点从上云互通转向借助人工智能深挖工业大数据价值工业互联网的建设促进了企业IT系统的云化迁移，实现了ICT系统与OT系统间要素的流转，打通了数据孤岛，企业得以获取灵活便捷、高效率、低成本的信息化、网络化、数字化基础，但要想实现真正的数字化和智能化则必须借助人工智能技术对工业数据价值进行充分挖掘。数据是工业互联网的核心资产，也是其价值创造的来源，对数据分析和挖掘的深度在很大程度上决定了工业互联网实际应用价值的高低。目前对数据挖掘价值依赖程度高的生产管控类及设备管理服务类应用是我国工业互联网的高热度场景，结合深度数据分析的设备健康管理、生产质量管理、生产工艺优化、能耗与排放管理等应用为工业企业创造了运维成本及能耗成本降低、产品质量及服务价值提升等显著的直接优化价值。

　　数据流带动的工业互联网核心价值环节迁移人工智能是工业互联网实现真正数智化价值的前提工业互联网之于工业企业而言，是企业实现数字化、网络化、智能化转型的工具，其中平台层搭建了工业数据汇聚与处理的基础，工业软件的应用本质上实现数字化和自动化，强调机器设备的自动化功能，工业互联网的互联工具应用则是强调企业内外部的打通与协同，是工业角度的互联网+模式，人工智能的加入是在数字化、网络化的基础上实现真正的智能化。工业互联网为工业企业提供通用的算力-工业云计算和边缘计算、算据-工业大数据以及算法-工业人工智能，其中大数据作为人工智能技术发挥作用的必要燃料，其背后价值的挖掘深度决定了工业互联网价值呈现的合理逻辑是从网络化、数字化转而最终实现智能化，这也正是工业企业实现降本增效、升级优化的必经之路。

　　人工智能成为重新定义工业互联网产品逻辑的抓手强化数据洞察力，拓宽工业互联网可解问题边界工业互联网的核心是数据驱动的智能分析与决策优化，人工智能技术从广义上来看正是一种通过算法模型对数据的处理方式，人工智能技术因此开始进入工业互联网产品建设方的视野，成为服务商拉高产品价值的落脚点。以深度学习和知识图谱的为代表的人工智能技术从根本上提高系统建模和处理复杂性、不确定性、常识性等问题的能力，显著提升了工业大数据分析能力与效率，为解决工业各领域诊断、预测与优化问题提供得力工具，进一步扩大了工业互联网平台可解工业问题边界的深度和广度。人工智能驱动的工业数据智能分析支撑工业互联网实现数据价值深挖掘，强化了工业企业的数据洞察能力，成为打通智能制造最后一公里的关键环节。

　　工业互联网发展趋势：解构与重构

　　专有、定制化的产品走向灵活组合、即插即用的开放系统如前文所述，工业互联网在解决实际问题时首先就要面对工业领域繁杂多样的细分行业与企业需求，当下服务商多采取为工业企业提供定制化的专有产品的服务方式，产品的低可复制性与移植性严重制约服务商的服务效率与商业回报，同时，工业企业也需要灵活便捷的数字化系统来平衡规模化生产与个性化需求之间的矛盾。针对上述问题，本身具备松耦合架构特点的工业互联网将进一步解耦工业软硬件、解构平台与软件，形成以功能模块和微服务组件为能力单元的平台构建基础，未来工业互联网平台与软件将由自己的一个个可复用的“乐高组件”重构成为满足各类型企业和多样化需求的开放系统。

　　平台型企业着眼三条路径加速推进应用生态建设作为驱动工业互联网赋能企业的核心板块，平台层的价值不仅在于汇聚和承载能力，更在于其提供应用的数量与质量，工业领域场景的复杂性及多样性正向平台型企业的应用服务发出挑战。构建丰富的平台应用生态成为了各大平台型企业发力的重点，下一阶段应用的探索与推广将是工业互联网的发展主线。应用生态的完善也将牵引我国工业互联网与5G、边缘计算、人工智能等新技术的融合，加速技术创新与产业合作，在不断的“尝试-反馈-改进”迭代中寻找出更加贴合实际场景需求的应用，从而真正发挥出我国产业的综合性优势。

　　服务商业务发展主线由大型企业逐步向中小企业延伸据统计我国中小企业占全部工业企业数量的90%以上，经过近三十多年的发展，中小企业已经成为我国国民经济和社会发展的重要力量，在繁荣经济、增加就业、推动创新、改善民生等方面发挥着越来越重要的作用。然而目前大部分工业互联网服务商还停留在如何服务好龙头企业的层面，忽视了数量更多的中小企业客户和其背后潜在的广阔市场空间。2021年政府工作报告指出，要发展工业互联网，搭建更多共性技术研发平台，提升中小微企业创新能力和专业化水平。共性技术即打造在多个领域内普适的，对产业发展起到根基作用的基础技术，突出通用性、关联性和系统性的特点，切实降低中小企业在创新发展上所需要的资金、时间、试错成本，进而为创新链和产业链相互促进奠定基础。可见我国发展工业互联网不仅仅要着眼于大企业向着更高层次的提升，还要兼顾中小企业信息化、数字化普及，只有推动面向中小企业的工业应用发展，才能真正引领我国工业互联网产业的繁荣。

　　按需配置、阶段升级的强针对性产品供给方式将成为主流虽然工业互联网市场主要面对的是企业级客户，却依然呈现出如同面对C端客户般的千人千面化的下游需求，其中原因除前文所述的工业领域存在众多细分行业且行业间知识壁垒深厚外，各工业企业的信息化基础和业务诉求也是导致需求多样化的重要因素。工业互联网服务商在拓展潜在市场时拿着全套产品与解决方案介绍手册的推广方式是缺乏针对性的，同时过多的信息也给企业主带来了专业困惑和决策困难，影响前期沟通过程中信息互通的有效性和全面性，即使工业企业决定使用工业互联网，上述问题最终很可能会导致产品和服务适用性不高、痛点解决效果不明显的问题。因此，服务商要了解企业工业互联网的典型应用需求、业务痛点或诉求以及信息化基础，灵活配置产品组合并提供满足企业当下发展的解决方案，避免资源部署的不足或冗余，这样才可以真正解决企业最关心的问题，从而强化服务商与工业企业的供需关系。

　　长风浩荡5g网络架构，行者致远经过过去几年的探索和实践，我国工业互联网各方参与主体对行业的认知更加清晰、全面和深入，但对比既有共通性又有交叉关系的电子信息产业和消费互联网，工业互联网正刚刚走过萌芽期步入成长期，行业所面临各种各样的困难与挑战是发展阶段的必然。在接下来的阶段，工业互联网服务商应立足于理清工业领域行业脉络和企业实际业务需求，在持续提升服务供给能力的同时加强自身商业模式的探索；工业企业则要充分发掘自身业务痛点，了解自身升级转型的具体需求，敢于出发，在过程中修正路径、解决问题、完善机制。领导层要意识到部署工业互联网实施转型并非是一蹴而就的，在此过程中需要企业上下基于一个明确清晰的发展愿景，对外保持与工业互联网服务商的密切沟通与合作，对内推动各部门协同联动，正视出现的困难和失败，从失败中优化解决方案进而寻找出更加贴合企业本身数字化、智能化需求的工业互联网应用模式。全球工业界有一个共识：人类社会发展的阶段可以跨越，但是工业化的发展过程特别是技术积累的阶段是不可跨越的。工业互联网的发展必然是一个需要长期积累并且持续迭代优化的过程，未知多于已知，相信在新基建的浩荡长风下，只要保持定力，不断实践深化认知，我国工业互联网的行路者终将走出一条科学、高效、有质量的工业互联网应用之路。

（编辑：PHP编程网 - 金华站长网）

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