把握关键期 加速工业互联网创新发展
■ 周宝冰 编者按:我国高度重视工业互联网创新发展,习近平总书记2017年提出 “深入实施工业互联网创新发展战略”,并在此后4年连续对工业互联网创新发展作出重要指示。而未来三年将是我国工业互联网快速成长的关键期,为此,工信部今年年初发布了 《工业互联网创新发展行动计划 (2021~2023年)》。为更好地了解我国工业互联网创新发展情况,日前,由工业和信息化部信息技术发展司指导,中国工业互联网研究院联合工业互联网平台创新合作中心发起 “领潮而行·中央媒体零距离探访工业互联网平台企业行活动”。这一活动首先来到了北京东方国信科技股份有限公司和北京云道智造科技有限公司,为此,本报编发作者在这两家公司的见闻。 东方国信敖志强: 夯实平台能力 做强供给侧 “风机偏航偏差异常。发电机电流过大。发电能力偏低……” “发电机功率正常。舱内温度正常。主轴转速正常……” 这是北京东方国信科技股份有限公司一楼展示厅大屏演示的场景。 基于东方国信Cloudiip工业互联网平台的 “大型风力发电机”数字孪生方案,通过设备上云及数据融合,建立风电设备的运行过程管理、设备质量管理和智能运维,提高故障自动分析、诊断和处置,有效避免设备非计划停机带来的运营损失。 “以前,企业使用数据的能力很差。现在,就是要通过工业互联网,把全要素的数据用得更好。其核心是通过数据驱动,实现提质增效、节本降耗。”东方国信高级副总裁敖志强告诉中国工业报。 工业设备远程监控与故障诊断,是工业互联网平台的一个典型融合应用。如今,包括质量管理、能耗管理、供应链管理等平台应用,已经在一些大中型企业进入规模化部署。经过2018~2020年起步期,我国工业互联网平台不断夯实,在应用融合推广、技术供给与应用服务水平等方面快速发展,走深向实。 东方国信成立于1997年,经过20余年发展,打造了大数据端到端全产业链自主研发,以丰富的大数据软件产品和解决方案服务通信、金融、工业等多个业务领域。其Cloudiip工业互联网平台在2019年和2020年连续入选工信部跨行业、跨领域工业互联网平台。目前,该平台已形成包含数据接入、数据治理、数据存储、后台建模分析以及前端页面呈现的端到端的技术能力。 跨行业、跨领域、跨区域等能力,是双跨平台的重要体现。它要求平台不仅要具备包括资源管理能力、应用服务能力、基础技术能力在内的基础共性能力,还要具备特定行业的设备接入、软件部署和用户覆盖能力,以及特定领域的关键数据打通、关键领域优化构建能力。在此基础上,实现多行业、多领域及跨区域服务。 通用平台的技术质量,以及平台+产品、平台+解决方案的数量和质量,还有发展速度等,反映出工业互联网平台作为工业全要素连接中心的连接能力,及以数据驱动为核心的应用开发与优化服务等能力。因此,技术能力是不同双跨平台共同的着力点。 Cloudiip工业互联网平台封装了云计算平台、大数据平台、物联平台、数据科学平台、应用开发平台、运营管理平台等六大子平台,具备工业设备连接、海量数据处理、工业应用开发、跨行业跨领域服务及安全保障能力。 平台覆盖29个工业大类行业,建设了20多个领域应用的子平台。累计服务全球50余个国家数千家大型企业。面向炼铁高炉、热力、风电、轨道交通等行业,及工业锅炉、空压机、数字机床、港口设备等重要设备提供行业解决方案服务 (行业云子平台)。连接百万余工业设备,开发万余工业APP。 在水泥行业,由于能耗占到了企业产品40%~70%的成本,因此降低能耗成为重点。此外,存在人工操作普遍,DCS自控率低等特点。Cloudiip水泥云平台采用云、边、端架构,云平台进行模型训练与优化;边缘侧部署模型实现在线优化和反控制;端侧部署APP进行控制动作。解决方案实现了状态感知、实时分析、科学决策和精准执行的闭环,降低了生产过程能耗、碳排放以及劳动强度,为企业带来直观、可观的经济效益。 在新能源行业,运营商深挖发电效率,降低运维成本,数据挖掘等高附加值的技术服务需求日渐迫切。Cloudiip风电云解决方案提供风资源评估、发电量预测、气象预警、大数据运维分析、新能源消纳分析、场站涉网性能分析以及电力交易辅助决策等服务,目前在数十个风电场站中的数千台风电机组中成功应用,累积覆盖全国近10%的风电场站,电力产能约2000万千瓦。为应用企业提升劳动生产率5%以上,减少安全事故60%以上。 不仅是解决方案,Cloudiip平台还构建了 “平台+产品”矩阵,覆盖IoT、大数据、人工智能等领域。在关键技术方面,包括了自主研发的CirroData行云数据库、低代码建模平台Cloudiip-Lab、数据治理平台、一站式2D和3D图形开发组态工具HT等。 敖志强说: “Cloudiip平台技术能力比较完整。我们强调通过自主研发提高平台能力。” 为深入实施工业互联网创新发展战略,《工业互联网创新发展行动计划 (2021~2023年)》提出了平台体系壮大行动。如提升平台技术供给质量,提升平台应用服务水平。该计划还提出工业互联网平台体系化升级工程。要加快平台推广应用,培育平台创新解决方案等。 强化平台工业数据集成管理及工艺、控制、运维等工业机理建模能力,研发构建数字孪生创新工具,打造一批 “平台+产品”“平台+模式” “平台+行业/区域”创新解决方案,已是快速发展期工业互联网平台的核心要义。 敖志强表示,工业互联网在节能降耗、稳定生产,以及传统工艺解决不了的新的问题上,可发挥不可或缺的作用。需求是真实存在的。而作为服务提供商,则需要加速提升供给能力,做强供给侧。 云道智造屈凯峰: 破局工业软件“卡脖子”难题 发展工业软件之路如何走?工业互联网的发展给突破工业软件 “卡脖子”现状提供了一个新的思路和模式。 北京云道智造科技有限公司创始人屈凯峰说: “互联网与工业的融合,一方面是万物互联的工业物联网,另一方面则是以互联网的模式重构工业软件。互联网与仿真的融合,将真正对仿真软件产生巨大的冲击。”云道智造正是采用工业互联网的模式重构仿真软件,解决仿真软件 “卡脖子”难题,推动实现仿真技术的普惠应用。 布局国产CAE自主化 中国工业技术软件化产业联盟于6月发布的 《中国工业软件产业白皮书 (2020)》指出,我国工业软件存在缺乏体系化竞争力、核心技术缺失导致产品竞争力不足、人才短缺师资严重流失、以及工业软件和工业深度融合不足等问题。其中,研发设计类工业软件国产化率不足5%。 以CAE为例,近些年,通用CAE产品市场有所突破,但关键技术自主可控程度较低,产品化、集成化、规模化严重不足。专用CAE软件、系统级设计仿真软件在仿真内核方面自主程度较高,但覆盖度、成熟度、易用性仍有待时日。 2012年,屈凯峰提出 “仿真平台+仿真APP”的工业软件发展模式,是第三代仿真软件系统的典型代表。2014年3月,云道智造在清华科技园成立,致力于实现仿真软件自主化和仿真技术大众化。 而CAE关键技术之一是求解器,可以通俗理解为一个复杂的算法模型,一个通用的求解器,内置了通用的物理规律及数学算法。针对不同物理场的计算,需要开发不同的求解器,以便得到最佳求解结果。 基于自主统一的求解器架构,云道智造开发了固体力学、流体力学、电动力学和热力学四大物理场通用求解器,目前已实现主流商业仿真软件的大部分常用功能,为仿真软件的自主化打下基础。2017年,公司推出基于自主仿真内核的仿真PaaS平台SimdroidV1.0,如今已更新迭代至4.0版本。Simdroid提供图形交互式的仿真建模环境和完全无代码化的仿真APP开发环境,从而实现建模仿真和仿真APP便捷开发。 基于Simdroid开发的海量各行各业仿真APP将集中在仿真APP商店Simapps中呈现。对于广大用户来说,不用理解仿真PaaS平台和仿真APP的开发过程,不需要安装任何仿真软件,只需登陆仿真APP商店,就可以找到所需的仿真APP,在云上完成计算,或将仿真APP编译下载到本地长期重复使用。 云道智造以工业互联网的模式打造仿真软件,突破了大型软件本地化部署的传统,让仿真技术的普惠应用成为可能。 工业软件新赛道 平台是工业互联网的核心,是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于云平台的海量数据采集、汇聚、分析服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置。这其中就包括工业软件的平台化配置。 一方面,随着软件技术的发展及应用推动,仿真分析一体化逐渐主导主流市场,通用型设计仿真软件日渐 “大众化”;另一方面,2012年以来,传统设计研发类工业软件代表企业如达索系统、西门子、PTC、Autodesk等,先后启动和落实不同的云化战略,路径略有不同,但方向相近。 在这种情况下,尤其是在国产化率极低的不利局面下,新兴的国产CAE软件要想占有一席之地,业务模式创新是必由之路。 “仿真技术+互联网”不仅能降低应用成本,还将使 “大师”走下 “神坛”,普通的工程师也能做仿真分析。尤其是低代码平台的应用,提升了平台的供给能力。 工业软件国产化最大的难题是用户的切换成本。 “工业互联网+仿真软件”天然解决了这一问题。与此同时,由于仿真模型是数学模型,容易做成互联网化,有助于形成海量的APP。 在产品路线上,传统仿真软件经历了从面向学科、面向行业到面向产品的演进,如今,结合互联网,其基本形态将向 “通用仿真平台+专用工具 (仿真APP)”发展。 “互联网技术与工业的融合,给中国工业软件的发展提供了开辟新赛道的机会。”屈凯峰说。 打造自主仿真软件新生态 屈凯峰强调,云道智造着力打造 “工业苹果/安卓”系统,以一个统一的开放不开源的仿真引擎作为底层平台 (仿真 “操作系统”),支持面向各种工业仿真应用场景的仿真APP开发和运行。 这个体系的软件架构,采用 “操作系统+应用软件”的分层解耦模式,使主要依赖基础理论的 “数学层”、依赖软件开发的 “软件层”和依赖工业应用场景知识的 “物理层”解耦分离,在技术上支持各个层面的分层协同开发。 在商业模式上,放弃了单纯的卖软件模式,通过多层次商业协作机制和平台,使数学层的求解器、物理层的专业场景化应用 (APP)都能够实现大规模社会化交易和复用,用 “众创、众包、共享”的生态化模式发展互联网时代的工业软件。 最后,众多仿真APP在仿真APP商店中集中呈现,用户直接在仿真APP商店中搜索、购买、使用所需的仿真APP。如果没有找到合适的APP,可以联系类似APP的开发者进行定制开发。
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