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夯实数字化基础技术研究 深化工业互联网融合应用

IT 来源:中国科技网 2020年12月09日 14048次浏览 扫描二维码

工业互联网技术源于工业以太网和设备物联网。工业互联网的“第一性原理”,就是要广泛地联接各种机器设备和工业系统,由此而实现“联接-管控-优化-效益”的基本逻辑:由联接而实现数据采集,由数据采集而实现数据实时传输、设备实时监测和设备行为的实时洞察,由此而有凭有据、精细化地进行制造资源的优化配置。

近年来,在新一代信息技术支撑下,工业产品全生命周期各环节的业务模式都在发生着深刻的变革:在产品设计阶段,客户与合作伙伴已深度参与到工业产品的价值创造过程中;在生产阶段,生产要素的灵活配置使企业得以突破传统边界,可以便捷地运用全球最顶尖的设计资源、最廉价且高质量的制造资源实现智慧化全球生产;在产品服务和维护阶段,产品的使用方式、系统的运维模式都在随信息技术的发展而变化。原先的制造交付后不想管而且很难管理的这种制造模式,已经演变为产品服务占据主导地位,即产品的价值体现和收费主要发生在使用过程中。

为应对信息技术对当前工业制造的模式的影响、建立数字化基础上的新型工业、将我国从制造大国建设为制造强国,需要在当前工业中夯实数字化基础,深化工业互联网融合应用。

机遇和挑战并存

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。作为制造业的基础,工业互联网的基础理论研究、系统和平台研制成为我国强国战略的重要组成部分。2017年11月,国务院印发了《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,将5G列为工业互联网网络基础设施,并开展5G面向工业互联网应用的网络技术试验,协同推进5G在工业企业中的应用部署。2020年3月,中共中央政治局常务委员会召开会议提出,加快5G网络、数据中心、工业互联网等新型基础设施建设进度。工业互联网技术和产业的发展进入新的阶段,也面临新的机遇。

在此背景下,各部委、各省市也已发布了工业互联网相关的产业规划和科研计划,北京、上海、广东、深圳、浙江等地都将5G与工业的融合应用作为产业规划的重点。我国是一个工业大国和网络大国,近年来,在“互联网+先进制造业”方面的产业发展和应用也取得了相当成效。客观来讲,其发展的广度和深度与商业互联网应用尚有差距。

加强源头技术创新

工业互联网所涉及的基础技术非常广泛,从传统的工业控制到新兴的5G通信、大数据、边缘计算等。核心技术创新是产业可持续性发展的基础,同时也需要各相关技术领域的协作和持续创新。例如基础通信环境的稳定,特别是5G通信的发展,一方面使设备和监测点大量动态的增加成为可能,另一方面也带来了数据的快速增长。在此背景下,过去的集中式分析和计算也将推至网络边缘,因此需要数据管理和边缘计算等相关计算领域的不断创新。针对科学问题集中、影响深远的源头技术,国家各部委逐步开展了研究计划并设立了重大项目,着力加强技术创新,促进产业发展。在创新核心源头技术的同时,多方协同合作,讨论并制定了一批产业应用标准,以支持工业互联网产业和应用的稳步发展。

夯实工业互联网数字化基础

数字化是工业互联网全要素、全产业链和全价值链的重要基础之一,也是产业链提升价值并开展业务模式创新的一项重要保证。当前,我国的工业互联网领域依然存在“烟囱林立”现象,而具备统一标准的全要素数字化是打通全产业链、全价值链的有效途径。新兴技术也对传统工业领域的静态数据表征体系提出挑战。例如,5G技术为产业注入了新活力,需要结合大数据等领域的技术,开展并支持全要素动态特点、分布式特点表征技术研究。在工业互联网数字化基础技术研究方面,需从三方面同时入手。

第一,针对由5G环境引起的设备和监测点大量动态增长、数据量快速增长和边缘计算需求增长,要研究并支持大规模维度增减的多层多维数据表示方式及可分布数据表示方式。第二,要研究数据与关联的获取方法,尤其是大规模维度上的时序数据事件挖掘方法及其分布式执行算法。第三,要结合行业,研究工业数据表示的完整性和可用性。第一方面的研究工作旨在解决5G环境带来的动态性问题;第二方面的研究工作旨在解决大量来自底层数据的特征表示问题;第三方面的研究工作旨在提升“面向应用请求,刻画并分析工业系统的支持能力”。第三方面的研究工作在以往常被忽视,但它对指导现实生产工作来说尤为关键。该问题的解决有助于进行行业资源调度、计划协作,也有助于特征提取等升级改造。此外,利用哪些机理规则对应用支持进行刻画,探索全面代价的颗粒度组合等难题,都是待解决的关键问题。上述工业互联网数字化过程的基础理论研究,有望为全要素、全产业链和全价值链的数据协同提供坚实基础。

数字化是工业互联网全要素、全产业链和全价值链的重要基础之一。当前,需要积极开展基础理论研究,建立产、学、研、用及标准化组织和产业联盟协同机制,共同推动工业互联网的可持续发展。


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