工業互聯網

工業互聯網的脖子被卡死了?

2025China.cn   2021年04月12日

  “卡脖子”,這個詞語,在今年兩會上,被不斷提及。

  在今年的政府工作報告中,也開出了許多“良藥”。

  工業、農業、科技、貿易……在很多重要領域中,都遇到了卡脖子的現象。

  中國自古以來只有技術傳統,而沒有科學傳統。許多科技含金量較高的材料、技術、設備都需要依賴進口;而目前在國際經濟競爭日益加劇的環境下,許多國家對中國進行了封鎖:斷供芯片、升級華為禁限令...

  這就使中國“卡脖子”的現象越來越多。

  國家新基建政策的出臺,催生包括5G、邊緣計算、人工智能等在內的新一代信息技術。

  但是由于當前數字化轉型的迫切需求,這些新技術的發展并不能跟上數字化轉型的步伐,所以也就出現了諸如,芯片被卡脖子,5G被卡脖子,大數據被卡脖子等現象。

  作為新一代信息技術的重要成員之一——工業互聯網進入加速發展時期,所謂“人紅是非多”,在數字化轉型的過程中,工業互聯網成為了其重要的技術支撐,企業數字化轉型要求工業互聯網需要不斷地融合創新,但是由于工業互聯網的發展處于起步階段,也就出現了卡脖子現象。

  工業互聯網在發展過程中出現了哪些“卡脖子”問題,如何解決這些“卡脖子”的問題?

  工業互聯網的脖子被卡死了?

  眾所周知,我國一直是制造大國,但是由于疫情的影響,我國制造業受到了很大的沖擊,使原本處于優勢的產業開始走下坡路。

  疫情期間許多工廠不得不停止生產作業,勞動力短缺、線下需求疲弱、貿易萎縮等現象嚴重影響工業制造業的發展。

  例如富士康工廠已將所有生產活動全部推遲進行,預計將會導致蘋果手機出貨量,蘇州、無錫等地也出現大量企業早已入駐工廠卻無工人上崗的情況,企業陷入生產停滯。

  連鎖反應、生產波動、供應鏈斷裂、資金鏈緊張持續影響制造業發展。 下游銷售下滑在供應鏈上引起連鎖反應,重創上游中小企業;生產異常波動影響制造業持續健康發展;供應鏈斷裂增加未來出口貿易不確定性;資金鏈緊張成為企業后續發展的不確定因素。

  《中國制造2025》中提出,我國規劃分三步走建設制造強國:

  第一步,到2025年邁入制造強國行列;

  第二步,到2035年我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平;

  第三步,到新中國成立100年時,我國制造業大國地位更加鞏固,綜合實力進入世界制造強國前列。

  國家非常重視制造業的發展,并且隨著科學技術的進步,正在逐漸將新技術與制造業相結合,尋求碰撞出新的火花,為制造業帶來新的經濟增長點。

  工業互聯網就成為了一大功臣。為了應對疫情的沖擊,這些制造企業界積極探索利用工業互聯網技術,在提升疫情防控效率的同時,幫助企業精準對接客戶,實現網上協同辦公,提升企業管理能力和決策能力,加快推動制造業復蘇。

  中國工業互聯網研究院院長徐曉蘭介紹,在疫情期間,中國工業互聯網研究院充分發揮工業互聯網平臺作為工業全要素連接樞紐和工業資源配置核心的作用,實現分區域、分行業掌握240余萬中小企業復工復產情況,支撐了工業和信息化部復工復產統計報送工作。

  據測算,2020年中國工業互聯網產業經濟規模達3.1萬億元人民幣,占GDP比重提升至2.9%,對數字經濟增長的貢獻超過16%,帶動就業人數131.29萬人。

  工信部部長肖亞慶曾表示,2020年中國工業增加值達到了31.3萬億元人民幣,已連續11年成為全球最大制造業國家。

  疫情的影響在一定程度上動搖了中國制造業大國的地位,但是通過以上數據可以看出,無論是工業互聯網還是工業制造業的發展都呈現出增長態勢,可以說能夠取得現在的成績,工業互聯網發揮了強有力的支撐作用。

  “卡脖子”的主體是我們自己

  但從另一方面來看,由于中國工業互聯網仍處于發展初期,總體發展水平及現實基礎仍有待強化,關鍵基礎支撐能力不足,核心技術和高端產品還不能滿足全行業的應用需求。

  中國工業互聯網發展仍面臨著工業軟件、工業控制系統、工業網絡、工業信息安全四個方面的“卡脖子”問題。

  工業軟件

  工業軟件在工業互聯網平臺數字化、網絡化和智能化控制以及商業模式創新中發揮著核心作用,工業產品的數字設計、驗證和測試,工業裝備的數字化控制,都離不開工業軟件支撐。

  工業軟件絕非一般的普通軟件,是工業機理模型數字化封裝和復用,需要對工業工藝、技術和機理等長期積累。

  目前,國際主流常用的各領域工業軟件有超過150余款,涵蓋研發設計、生產控制、測試驗證等環節,幾乎都是國外企業提供,且軟件封閉不開源不開放。

  我國工業各細分領域國產工業軟件全鏈條缺失,影響了國內企業工業互聯網集成工業軟件,已經成為了我國企業部署工業互聯網平臺最大障礙。

  工業控制系統

  隨著互聯網和新一代信息技術的不斷滲透和蔓延,占據工業互聯網“控制大腦”地位的工業控制系統也不可避免地朝著“互聯網+”方向發展。

  工業控制系統原有相對封閉的使用環境逐漸被打破,開放性和互聯性越來越強,使得工業控制系統與各種業務系統的協作成為可能,工業設備、人、信息系統和數據的聯系越來越緊密,系統一體化、設備智能化、業務協同化、信息共享化、決策需求全景化、全部過程網絡化等成為工業控制系統的發展趨勢。

  但是想要做到互聯網和工業控制系統的真正融合并不是一件容易的事情。

  首先,關鍵技術亟需突破。能否運用大數據技術實現工業數據的海量獲取、精準分析和整合反饋,提升工業控制系統的智能控制與決策能力;能否借助物聯網實現傳感器、控制器、工業設備之間的無縫對接和遠程設備管控,滿足分布式工業控制系統的互聯互通需求等等,這些融合技術都需要腳踏實地地設計與實施,才能實現“互聯網+工業控制系統”的完美對接。

  其次,生態環境尚未建立。“互聯網+”下工業控制系統跨領域、跨行業應用的特征將更為凸出,順應“互聯網+”打破系統隔離、信息孤島、行業壁壘的趨勢,實現模式上的創新、觀念上的變革,加強產業鏈協同創新和生產信息互通共享,完成從產品設計到生產制造再到市場營銷全流程一體化,構建起一個覆蓋整個產業鏈條上各主體的完整的生態圈是推進“互聯網+工業控制系統”快速發展的關鍵,也是擺在我們面前、亟待解決的問題。

  再者,跨界標準嚴重缺失。隨著信息技術的引入,工業控制系統從傳統的獨立和封閉變得愈發智能、透明、開放和互聯。然而沒有大量統一的技術標準、服務標準、管理標準和安全標準,很難實現系統兼容、數據共享、信息安全以及互聯互通。

  最后 ,互聯網在與工業控制系統融合的情況下還存在安全問題:

  一是深度網絡化和多層面互聯互通增加攻擊路徑。

  二是傳統IT產品的引入帶來更多安全漏洞。

  三是新興信息技術在工業控制領域的防護體系尚不成熟。

  工業網絡

  提供滿足工業應用場景需求的工業網絡接入服務,是工業互聯網平臺暢通內外信息流通渠道必要保障。

  固定光纖網絡無法解決工業設備移動化應用場景需求,傳統室內WiFi無法滿足海量設備接入、大場景移動漫游、多路數據高速率并發傳輸等需求,工業WiFi設備存在大場景部署無法彈性伸縮等問題。

  需要根據工業應用場景特殊需求,5G憑借其低延時、高速率、廣連接的特性成為工業互聯網發展的關鍵技術。按照5G網絡服務能力,可為工業應用場景量身定制能解決網絡接入痛點、技術切實可行、性價比高的5G專用網絡部署方案。

  但是由于5G和工業互聯網一樣都處于起步階段,建設及運營成本極高,并且5G商用剛剛買入商用階段,技術產業生態仍未形成;5G在工業領域的應用場景有待進一步探索。二者融合發展的知識難度、生產環節的專業性要求較高,現有技術、產品和解決方案大多針對工業制造的某一環節,尚未形成完整的產業生態。

  工業安全

  工業互聯網本身的安全包括設備安全、控制安全、網絡安全、應用安全以及數據安全。工業互聯網面臨的安全挑戰包括數據的安全保護、工業控制系統的安全防護以及萬物互聯的信任體系問題。

  其中,工業互聯網平臺遭受病毒等網絡攻擊,產生的危害更為巨大。

  當前工業互聯網平臺安全風險來自多個不同層次,需要保障來自不同工業互聯網平臺服務廠商的硬軟件安全,確保不出現漏洞和后門;需要保障網絡接入安全,確保接入安全可信網絡;需要保障數據使用安全,嚴格按照工業數據分級分類要求管理和使用數據。

  目前面對工業設備全方位的安全保障體系由于技術、制度等原因尚未全面建立起來。

  如何破解四大“卡脖子”難題?

  工業軟件方面,實施大政策、大平臺、大工程、大項目“四大”戰略,加快形成工業嵌入式操作系統自主可控發展體系;加大基礎研究投入,建立一批國家級重點實驗室,設立科技專項,研發自主操作系統。另外,采用稅收減免、信貸支持、上市融資等方式,加強對自主創新企業的資金扶持力度。加強知識產權保護,促進自主知識產權成果產業化。

  工業控制系統方面,保障工控系統安全將會成為企業打造智能工廠實現智能制造的核心要素。為此,首先需要國家提升對國外工業系統的引進標準,制定更為嚴苛的核驗制度。對企業而言,需重點開展工業控制系統安全數據采集與監控系統、分布式控制系統等關鍵技術和產品的研發及產業化。針對缺少工業控制系統安全仿真驗證手段、高端工業控制系統主要由外國廠商提供的現狀,著力實現工業控制系統“可發現、可防范、可替代”的目標,提升我國工控安全核心競爭力。

  工業網絡方面:加快發展面向工業應用場景的網絡接入服務。推進5G在工業應用場景的應用,根據工業應用場景特殊需求,選擇合適的網絡部署和組網模式,量身定做滿足接入需求、性價比高的專用網絡接入服務,提高大移動場景下網絡接入服務能力。

  持續優化工業WiFi,推進工業WiFi在工業應用場景的應用,提升移動部署和彈性伸縮服務能力,滿足中小工業企業應用場景接入需求。

  工業安全方面:統籌發展與安全二者的關系,加快構建工業互聯網安全保障體系。工業互聯網企業分類分級落實網絡安全主體責任,健全企業網絡責任制度,設置網絡安全機構及安全管理責任人,采取相應技術防護措施。同時,根據情況逐步建立完善企業級工業互聯網安全監測平臺,實現與省級以上工業互聯網安全監測平臺的對接。

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世強
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