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十四五重头戏的工业互联网,为什么需要IP化先行

宏观视点

十四五重头戏的工业互联网,为什么需要IP化先行

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【摘要】:

十四五重头戏的工业互联网,为什么需要IP化先行

 

企业多张网,打通才是硬道理。

 

有媒体统计,今年《政府工作报告》中“创新”一词出现了45次,“科技”出现了24次。出现频率为近三年来最高。

相信大家都能在两会当中感觉到,强化科技自立自强已经成为了国家目前阶段发展的重中之重。多种科技创新方向中,《政府工作报告》尤其强调了“依靠创新推动实体经济高质量发展,培育壮大新动能”“促进科技创新与实体经济深度融合,更好发挥创新驱动发展作用”。

而在科技创新与实体经济融合这个方向上,工业互联网可能是最直接、最显著的一个技术与产业结合方向。它一边牵着实体经济的工业底座,一边通过网络联接云计算、AI、大数据等新一代信息技术集群,战略意义与产业价值不言而喻。

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》就提到“推动互联网、大数据、人工智能等同各产业深度融合,推动先进制造业集群发展”“系统布局新型基础设施,加快第五代移动通信、工业互联网、大数据中心等建设”。

工业互联网的发展,已经在目前阶段毫无争议地上升为国家战略,成为十四五开局阶段一场不容有失的行动。

仔细观察我们会发现,目前阶段从国家政策到行业实践,对工业互联网的认识都发生了升级与调整。这种变化的核心逻辑在于,从开局阶段的平台与基础技术建设,开始逐步向真实的产业场景、生产效率与产业可行性进发。

这个阶段工业互联网的一个首要变化,就是“网络强基”成为自上而下的全面共识。而为了解决工业互联网中的”网络难题”,企业网络全面IP化又成为了关键的解题方式。

是不是感觉这几个词还有点陌生?别急,咱们慢慢聊。

工业互联网新共识,网络强基须先行

探讨工业互联网的最新发展动向与指导方针,就不能不提到今年1月工信部印发的《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》。在这份最新的行动计划中,提出了工业互联网发展的11项重点行动和10大重点工程。而对比此前的相关政策,我们会发现新《三年行动计划》中最大的变化之一在于着重强调了“网”的作用和建设。

事实上,在工业互联网发展的第一阶段,行业上下关注点更多集中在如何让工业联上网,联上网能带来怎样的价值,换言之关注重点在工业这边。而网络这边的讨论和规划则会比较笼统,比如强调5G发展的红利、大带宽对工业大数据的支撑、物联网与工业融合,这些偏方向性、趋势性的内容。

但在工业互联网经过了第一个发展阶段后,产业内外发现想要大规模、通用化的普及工业互联网,就需要让不同工业体系、平台体系、技术部类之间具有可靠的联接特性。而早期的工业互联网系统,尤其是企业内专网,无论网络协议、联接方式、设备接口都缺乏统一的标准。各行其是导致网络建设比较混乱,这也就难以达成工业互联网预期中普遍促进新一代信息技术与工业体系结合的效果。

因此,工业互联网需要首先建立标准化、通用化、高可靠的网络,成为了业界的最新共识。

在2017年工业互联网体系受到广泛关注后,我们可以将三年划为一个周期。2018-2020为第一阶段,此时更多在关注工业互联网的平台建设、能力打造,考虑给单一工业场景带来的变革。

随着新的“三年发展行动计划”提出,我们可以将2021-2023看作第二阶段,这时需要考虑工业互联网的规模化复制、行业标准化统一、工业场景的实际需求和承载、工业企业的传统OT与IT系统改造等更为实际的问题。这一阶段的当务之急,就是新《行动计划》中提出的网络体系强基行动。

至此我们知道了,工业互联网的新发展阶段需要网络强基先行。而网络强基当然需要多方面的考量,但主要任务是解决企业的工业专网技术不统一、IT与OT系统难以打通、工业数字化技术持续发展网络难以承载三个问题。

是不是有方案可以一次性破局这些主要问题呢?这就要引出IP化的必要性。

工业互联网落地,IP化是最优解

从电脑到智能手机,我们每个人都毫无疑问是IP通信的受益者。从1985年IP技术点亮互联网的第一束光开始,整个互联网文明可以说都是坐落在IP协议之上的。

而IP技术之所有能撑起全球互联网浪潮,关键可能并不在于它的技术多么复杂,而在于给每个设备分配IP地址的方式,可以效率最大化将所有设备联接在一起,避免出现网络各行其是,从而导致互联网被割裂的困境。

而在目前阶段,ipv6+协议开始在产业中发挥价值,IP网络走入了智能IP时代。智能超宽、智能运维、智能联接等能力让IP网络可以承载工业级的数据传输、业务智能化以及多系统打通,并且IP网络也是企业IT系统的通用标准,大部分企业对其都很熟悉。

这种情况下,如果我们想要整合错综复杂的工业互联网,找到一个各种行业平台、OT网络、业务专用系统之间的“网络最大公约数”。那么最切合实际的方式,应该就是让所有工业互联网设备都纳入IP网络体系内,让工业互联网像消费互联网一样走向标准化、通用化、集约化的发展之路。

工业互联网的智能化、IP化改造,其实在业内早已经被广泛关注。在目前阶段,工业互联网IP化已经成为了网络强基行动非常直观清晰的最优解,需要各行业高效、广泛推动。

我们可以举一个例子,来看看工业互联网IP化的实际价值。

以钢铁厂的工业互联场景来说,目前阶段大型钢铁厂一般都有自己的数字化控制体系。甚至每个流程都有独立的数字化系统。而这些系统大多在建设时没有考虑到相互联接,尤其是与外网、公有云体系进行联接的必要性,采用的大多是私有协议定义的内部网络。当企业想要进行智能化改造时,无法对数字系统中的产业数据进行有效收取,将数据上传云端进行利用,车间厂房变成了数据孤岛;而企业想要利用AI技术来完成智能升级时,由于网络不打通,智能化能力也无法联接到系统中,变成了数据上不去、智能下不来,看似有工业互联网,但与预期中完全不同的情况。

这种情况还可能造成两个麻烦,一方面由于网络协议各自为政,而工业流程又相当复杂,将造成如果需要调整某一能力,就需要工程量大、程序复杂、容错率低的调整工作,系统难以适应工业生产的弹性需求;另一方面,这种企业网络在建设时都以局域网为建设蓝本,无法支撑无线化的设备接入。但随着IoT在工业场景中的发展,企业无线联接设备将越来越多,造成了企业网络难以承载。

而如果对企业网络进行全面的IP化改造,就可以让IT系统与OT系统都使用IP作为通信协议。企业的生产数据可以通过外网直接上传云端,而云端的算力、数据处理能力、AI能力也可以无缝直接通到工厂与车间。与此同时,由于企业内部系统都使用IP通信,也可以实现一体化调整、智能化运维,极大降低企业OT系统的综合成本;并且可以通过IP协议来支撑大量无线设备接入,组成灵活多元的新型工业智能化体系。

综合来看,工业互联网的IP化升级改造,产业路径清晰明确,既继承企业网络建设成果,又面向未来工业场景广泛的云、智能化、无线化需求。如果举个形象的例子,工业互联网全面IP化,就是让现在说着各种方言、外语的企业内网/外网、IT/OT网络、操作系统/智能系统,都讲IP网络的普通话。

只有如此,才能实现高效率、低成本、广复制的工业互联。

在工厂中,窥见工业互联网的未来

工业互联网的IP化必要性,其实可以用更多篇幅来展开论述,但也很容易陷入工业场景复杂、多变的价值逻辑中,导致大家无法清晰理解。所以我们不如先放下产业逻辑,去真正的工厂里看看。

在中学地理课本中,我们学过中国具有代表性的工业区位,其中就有马鞍山的钢铁产业。今天的马鞍山钢铁股份有限公司,是中国特大型钢铁联合企业之一,也是安徽省最大的工业企业,素有“江南工业一枝花”的美誉。

毫无疑问,马钢就是工业互联网发展中最优先关注的那种企业。而其在智慧制造升级变革中,也确实遇到了来自网络的挑战。整体而言,马钢自身的集控系统想要完成互联网改造,需要非常高的改造成本,而目前的企业网又有性能低、可靠性差,专网杂多、运维困难等问题。在解决工业互联网难题的进程里,马钢选择与华为合作,利用华为提供的智能IP网络解决方案来克服了网络升级中的挑战。

在马钢与华为携手进行产业分析之后,双方发现马钢的网络有这样几个主要升级需求,这些需求在中国大型工业企业中可以说非常具有代表性。比如说:

1、IP骨干网需要同时承载IT和OT业务,不同业务的SLA需求差异大,尤其OT网络网络质量和安全隔离要求很高。

2、不同业务应用对时延诉求差异很大,如生产执行区二级服务器数据上传数据中心的业务,对带宽要求较高,时延要求较低;调试产线一二级控制系统设备,对时延要求较高,带宽要求较低。新的网络需要满足不同业务的应用需求。

3、不同业务的专网运维复杂,出现故障时很难定位,需要提升智能运维与网络一体化能力。

为了满足这些需求,华为根据马钢的实际业务情况,构筑了一张100G互联的IP骨干网,可以满足未来马钢5-10年业务发展诉求,并为工业化信息化加速发展的马钢集团业务提供了一个超宽、灵活的IP承载平台,让各集控系统上线快、成本低。

引入了这样一张网络后,马钢不仅解决了一系列固有的网络问题,还极大提升了工业智能化、无人化水平,释放了生产力。马钢技术主管高斌认为,老专网管理非常麻烦,处理故障时完全摸不清哪里出了问题。引入智能IP网解决方案后,能让网络可视、可控、可管。

上汽宁德工厂,是在业内被称为“科幻工厂”的存在,这里平均一分钟就能生产一辆汽车,堪称制造业的“中国速度”。而应用了大量AI技术、无人化设备、手持管理设备的宁德工厂,通用也面临着巨大的网络挑战。业务流程复杂、生产体系庞大、过程数据通过量异常可观,加上不同业务体系对网络的要求不同,宁德工厂需要在网络上打造强有力的支撑。而华为智能IP网络很好实现了这一目标。

宁德工厂的大量机器人、无人化设备在智能IP网络支撑下实现了工业级应用,制造、加工、仓储、质检有机结合在一起,实现了全系统、全业务的互联互通。在智能IP网络加持下,宁德工厂的工业互联网实现了生产交付周期缩短10%、生产效率提高48%、产品产量提高50%、质量缺陷降低36%,并且可以在生产过程中完成动态感知、辅助决策和智能预警。

从马钢到宁德工厂,这些案例中我们可以发现,华为带来的智能IP网络,具有自动化,确定性,安全,超宽,低时延六大特征。不仅能够打通工业互联网中设备之间、系统之间、网络之间的联接界限,还可以极大提升工业互联网的智能化水平,与无人化、智能化、无线化的工业设备升级紧密结合。智能IP网络可以说既解决了老问题,又成为企业面向工业互联网确定性未来的接口。

从真实的工厂、车间、流水线上,我们能看到更多工业企业的网联、智能之路。IP化变革正在成为网络强基行动的可执行、高价值通道,推动中国工业互联网在新三年行动中准确、有效完成目标。

工业作为立国之本,强国之器,在今天还有广泛的升级发展空间。让工业走向互联网一样的飞速发展,在IP化、智能化的加持中,似乎已经可以纳入期待。    (作者:脑极体)

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