诸多业内权威学者纷纷指出,标准的混乱无序无疑成为了当前工业互联网领域发展道路上的巨大阻碍。代红教授明确表示,以德国为首率先研发出的工业4.0标准以及美国国家标准技术研究院制定的工业互联网标准框架,皆将标准化视为加速推进行业发展,提升企业综合实力的关键措施。可以说,标准化已然成为产业竞争的核心立足之地。
同时,蒋明炜教授亦持有相同观点,他认为鉴于我国智能装备的整体水平尚有待提升,实际形成统一标准的难度较大,因此在此背景之下,应优先推行标准化策略,引导企业依据既定标准进行装备集成接口的开发工作。政府部门应当积极组织通信、软件、设备制造等相关领域的企业及国内外标准化机构共同参与到标准的制定与开发中来。
赛迪智库软件和信息服务业研究所研究员安琳女士详细阐述了工业互联网发展所需具备的三大要素,即数字化、标准化以及流程化。她强调,数字化是指通过信息化建设,实现对设备、工厂以及企业三个层次的全面覆盖,从而实现生产过程的全流程监控。
至于标准化,则是指在企业内部以及产业链上下游企业间建立起统一的互联规范与互通标准。其中互联规范主要解决的是各系统之间的兼容性通信问题,例如福建中海创的IAP平台便是针对不同工业控制器之间的兼容组态问题而设计;互通标准则主要涉及数据结构与规范的建立,使数据得以在互联网络中顺利传递并交换,同时基于统一的结构化标准,实现数据的高效利用与深度分析,如GE的Predix便致力于解决各类传感器的数据集成与分析难题。流程化则是指企业将自身的生产流程环节进行固定化、精细化以及标准化处理,为工业互联网的优化反馈提供可靠的对象。毫无疑问,标准化乃是工业互联网发展进程中的关键一环。
安琳女士进一步指出,若将流程化视作一种流程标准化的过程,那么工业互联网的发展实际上便是数字化与标准化两大步骤的有机结合。标准化主要解决的是互联、互通以及有效反馈三大问题,其中互联主要涉及技术标准层面,互通则更多关乎市场标准与话语权。
然而,当谈及标准时,究竟哪些方面最为紧迫、哪些问题已得到妥善解决、又有哪些挑战相对较易应对呢?这些都需从工业互联网的各个产业链环节以及技术关键点出发进行深入探讨。
在工业控制系统层面,互联互通在我国已有成功实践。福建中海创集团研究院院长郑松先生表示,过去的互联互通主要集中在数据层面,但如今不仅需要实现数据层面的互联互通,更要实现系统控制层面的互联互通。控制层的互通要求必须实现控制语言的标准化,目前仅有IAP控制平台能够满足这一需求。此外,各系统、人员以及机器之间的交流所需遵循的标准,同样需要有可实现且成本较低的技术予以支持。就中海创而言,其在互通标准方面并无太大问题,唯一的不足在于其在互通市场的话语权仍有待提升。
针对此问题,我们有必要进行更加详细且深度的阐述,这就要求我们需从智能工厂的多个技术层面进行深入剖析。据安琳阐释,智能工厂的技术解决方案共分为四个层次。首先,“第一层次”主要涉及到设备层级上的基础功能组件,例如在流程性工业中常见的智能仪表、现场仪表、调节工具及各种型号的控制阀等等;而在离散型工业领域,则涵盖了工业机器人、数控机床设备等。其次,“第二层次”主要关注车间层级上的控制系统,如安全仪表系统(SIS)、分散式控制系统(DCS)、组态监控系统(SCADA)以及各类PLC控制系统等,这些系统的核心功能在于将设备的监控信息进行整合,并借助于控制算法实现自动化实时控制的功能。接下来,“第三层次”主要涉及到工厂层级的生产执行系统(MES),其主要职责在于实现生产任务的调度与执行。最后,“第四层次”则聚焦于企业层级的集成应用软件,如办公自动化(OA)、企业资源规划(ERP)、业务管理应用平台等。
值得注意的是,安琳进一步指出,“第一层次”的各个部分通常不会相互连接,而是直接接入至“第二层次”,并在此基础上实现彼此间的互联互通。至于“第二层次”的互联,其采用的通信标准为工业以太网协议或工业总线协议,这些均已实现标准化,因此从技术角度来看,并不存在任何阻碍因素。正因如此,诸如通用电气公司(GE)以及中海创科技有限公司等企业才能成功研发出相应的平台产品,从而实现对不同类型、品牌的传感器、控制器数据的全面整合。然而,对于“第三层次”的互联而言,其重要性在于打通制造层面与企业层面的两套信息化系统,但这也是当前我国面临的一大挑战,原因在于MES系统往往是根据客户需求定制的,数据标准不统一,同时定制成本亦相当高昂。至于“第四层次”的互联,由于基于计算机语言,因此基本无需面对技术难题。