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5G时代工业云发展模式研究

2022-08-17

甘肃科技 2022年8期
关键词:集群工业智能

刘 瑛

(中国移动通信集团广东有限公司,广东 广州 510623)

1 工业云市场空间分析

1.1 市场空间评估

(1)国家及广东政策推动工业互联网发展进入窗口期。

国家政策推动工业互联网纵深发展。早在2017年我国就明确大力发展工业互联网,深入实施工业互联网创新发展战略。为贯彻落实指导意见,工信部接连出台《关于推动工业互联网加快发展的通知》《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》等政策,提出搭建面向重点行业和区域的特色型工业互联网平台,加快工业设备和业务系统上云上平台,到2023年,工业企业及设备上云数量比2020年翻一番,打造70个行业区域特色平台。系列政策为工业互联网平台建设、产业发展创造了良好环境。新基建浪潮下的工业互联网,已经成为业界关注的焦点,进入快速成长期[1]。

广东政策护航工业互联网平台建设。广东省率先部署工业互联网领域,省政府接连出台《关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》《广东省推进新型基础设施建设三年实施方案(2020—2022年)》、“上云上平台”“新基建”产业集群等系列扶持政策,营造工业互联网产业发展良好氛围,推动5G、工业互联网的落地与融合发展。同时,基于数据不出市、纳税管理和安全可靠等诉求,广州、佛山、东莞、江门、梅州等多地政府在省级补贴政策的基础上持续加码,出台配套支撑政策助力本地化工业互联网平台建设,推动工业互联网项目落地,推进企业数字化、智能化转型,未来三年仍是工业互联网项目补贴红利的重要窗口期。

(2)广东省珠三角地区及高新工业领域的信息化需求旺盛。广东省作为工业制造大省,工业企业数量在全国占比达13%,由于企业数量优势和政策推动等因素影响,广东省工业企业信息化支出能力强,工业云市场空间较大。2020年广东省工业信息化支出近4 100亿元[2-3]。

分地区看,珠三角为信息化支出高地,占比超8成,东翼发展潜力大。

广东省超过83%的工业企业分布在珠三角区域,2020年珠三角9市(广州、深圳、佛山、珠海、东莞、中山、惠州、江门、肇庆)工业信息化支出比重达80%~85%,信息化支出能力强。东翼4市(汕头、潮州、揭阳、汕尾)拥有超8%的工业企业,工业信息化支出比重达5%~10%。随着政策持续加码,东翼4市的工业信息化支出将稳步提升,未来发展潜力大。西翼3市(湛江、茂名、阳江)和山区5市(韶关、梅州、清远、河源、云浮)由于各方面条件有限,工业发展能力较差,信息化支出较少,西翼3市占比3%~5%,山区5市占比1%~3%。具体数据如图1所示。

图1 2020年广东省分区域工业信息化支出比重

分行业看,高新工业信息化支出占比最大,细分行业中的电子信息与轻工纺织产业信息化支出高。

广东省行业信息化需求主要集中在高新工业、重工业和轻工业。根据权威预测,高新工业企业信息化支出比重最大,占比40%~50%,重工业占比在30%~40%,轻工业占比25%~35%。由于信息化行业属性要求,电子信息行业信息化支出能力强劲,占比近30%~40%。因企业数量以及中小企业上云补贴等因素影响,轻工纺织行业信息化支出比重也较高,占比20%~30%,如图2所示。未来随着广东省培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群政策推进,电子信息、先进材料、轻工纺织、生物医药等行业信息化支出将进一步扩大。

图2 2020年广东省分行业工业信息化支出比重

1.2 主要参与商分析

在政策驱动、市场空间吸引下,多方主体涌入广东工业云市场,主要有云服务商和运营商。

其中,云服务商主要以建基地、搭平台等方式加速涌入。以腾讯、华为、京东为代表,主要集中在佛山、东莞等企业集中、具备政策优势的地市。例如,华为云在2020年8月,就开始打造华为云(东莞)工业互联网创新中心,华为云通过搭建企业需求对接、应用孵化创新和企业服务平台,助推当地企业转型。2020年12月,腾讯云启动佛山粤港澳大湾区工业互联网基地,通过为用户提供大数据产业洞察、辅助决策及招商引资等创新服务,打造工业互联网生态园区。京东云也在佛山建设京东智联云(佛山)数字经济产业园,借助工业互联网技术服务平台,为用户提供生产制造管理等五大主流解决方案。

运营商主要基于5G行业专网,通过成立5G创新实验室、与龙头合作打造标杆等方式在该市场展开布局。例如,2020年6月,广东联通沃云与美的合作打造全国5G+工业互联网行业标杆,为美的园区开通5G工业专网,孵化上线多个5G工业应用,实现智能化生产。2020年7月,天翼云联合美的、华为成立“5G联合创新实验室”,打造“5G+工业互联网示范园区”。同时,天翼云基于美的工业互联网示范园区,打造5G与云和AI的应用创新方案和测试平台。

2 工业云需求分析

2.1 行业需求痛难点扫描

信息化浪潮下,当前广东省工业信息化存在工业数据分散、政策传递不畅、区域供应链协同弱、设备联网低、企业信息孤岛、智能应用普及率低、企业对信息化发展缺乏明确规划等痛点[4]。

(1)工业数据分散:工业数据分散于各企业,未打通产业集群、产业链上下游,需要云网融合的平台统一管理。政府制定相关工业政策,缺少实时、准确的数据作抓手。

(2)政策传递不畅:政府服务缺乏相应的平台实现政务公开,与企业间互动不通畅。在信息量爆炸的时代,企业缺乏权威、便捷业内新闻资讯渠道。

(3)区域供应链协同弱:区域不同类型企业互动少、供应链协同差。无统一标识,限制信息共享和产品溯源。

(4)设备联网低、企业信息孤岛:工业现场设备多、协议杂、联网率低。企业内部系统孤立运行,系统数据无法融通,需要工业专网打通工厂内外网。

(5)智能应用普及率低:大部分中小企业IT信息化低,没有智能应用。并且引入新应用成本投入较大、运行成本较高。

(6)企业对信息化发展缺乏明确规划:企业期望改造升级但智能化改造能力有限。需要专业团队进行诊断、咨询,提供解决方案。

在特色集群层面上,根据广东省十大产业集群调研,当前广东省存在技术要求高、资金短缺、供应链管理困难等痛点。

(1)电子信息产业集群:产品质量要求高、生产管理效率低、急需数字化转型。电子信息产业产品种类多、技术含量高、产品质量要求高、生产周期要求短、技术更新速度快。此外,还面临设备管理精度不够、不同产品间的生产排产切换慢、生产管理效率低、产品质量管控不够等问题。

(2)轻工纺织产业集群:资金短缺,劳动力成本高。轻工纺织产业利润率下降,劳动力成本大幅上升,企业资金紧张,高素质人力资源缺乏。

(3)汽车产业集群:汽车零部件供应链管理难度大。汽车产业存在对整车配套的快速响应能力不快,采购计划准确度不高,现场生产管理难度大等供应链管理痛点。

此外,5G时代的到来,实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流和操作上的互联互通[5],赋能工业信息化深入发展,工业企业上云对安全、时延、成本等方面提出了更高的新要求。一是要保障工业数据安全,实现实时动态监管;二是要实现海量数据的低时延处理与传输[6];三是要满足工业企业低成本数字化转型需求。使得工业企业信息化发展的传统模式弊端凸显,亟需引入边缘计算,搭建云边协同架构,形成涵盖工业边缘云的全新工业生态体系。5G 低时延、高可靠、大带宽的特性,感知泛在、连接泛在、智能泛在的特点,是构建网络强国的基石,是促进两化融合的先决条件,其对工业互联网的影响不单单是网络传输范围扩大,网速的提升,其本质上包括基本网络、业务类型、工业项目和众多不可预测的区域,甚至可能会开辟新的工业互联应用世界[7-8],图3为全新工业生态体系视图。

图3 全新工业生态体系视图

2.2 行业需求特征分析

立足工业行业企业特点和业务需求,广东省工业云聚焦工业行业监管与行业信息化,关注中心/区域/边缘工业云三级需求,共细分监管运营、智能制造、智慧园区、智慧能源、智能监测、工业大数据、智能环保监测7大场景。

分层级及服务对象看,需求聚焦服务政府行业监管的中心工业云、服务产业集群的区域工业云以及服务企业的边缘工业云。其中,中心工业云以监管运营为主要需求场景,区域工业云与边缘工业云主要聚焦智能制造、智慧园区、智慧能源、智能监测、工业大数据、智能环保监测6大场景。

分行业及区域看,一类地市(广州、深圳、东莞、佛山)以高新工业为主,二类地市(汕头、珠海、惠州、中山、江门、湛江、茂名、揭阳)重工业相对更发达,三类地市(韶关、河源、梅州、汕尾、阳江、肇庆、清远、潮州、云浮)在轻工业,电子以及新材料领域需求旺盛。

(1)工业行业监管需求主要面向省级及各地市工信厅,范围覆盖全省。

(2)行业信息化需求按照高新工业、重工业、轻工业进行细分,其中,高新工业一类地市领头跑,三类地市发力电子及新材料行业。具体地市产业布局为:5G终端制造、智能制造设备以深圳为主,电子信息制造以东莞、珠海、河源、汕尾、肇庆为主,先进材料以韶关为主。

(3)重工业以二类地市为核心区域,聚焦能源子行业。具体地市产业布局为:海上风电以汕头为主,石油化工以惠州、湛江、茂名为主,电路板及电声设备等机械制造以梅州为主,有色金属以清远为主。

(4)轻工业三类地市均有涉及,主要聚焦纺织、陶瓷及五金三大子行业。具体地市产业布局为:纺织服饰以广州、揭阳为主,陶瓷行业以佛山、潮州为主,泛家居及智能家电聚焦中山,五金以江门、阳江、云浮为主。

分重点场景及需求特性看,监管运营场景聚焦数据归集与分析,细分行业聚焦的6大场景则关注生产过程的智能管理、安全管理、设备管理以及环保监测预警等需求。

(1)行业监管以监管运营为重点场景,主要需求是行业数据汇聚及分析,服务政府决策。

(2)高新工业聚焦智能制造、智慧园区2大重点场景,其中智能制造主要聚焦生产全过程,订单管理、智能质检等需求,智慧园区则聚焦园区安全,车辆识别、园区监控及可视化等需求。

(3)重工业主要聚焦智慧能源、智能监测2大重点场景,智慧能源主要围绕能源效率提升,能源生产调度、售电配网管理等需求,智能监测以设备远程状态监测和实时故障预警需求为主。

(4)轻工业则重点关注工业大数据、智能环保监测2大场景,其中工业大数据场景面向轻工业行业分散、小企业多的特点,以服务于中小企业的中心或区域级大数据平台需求为主,智能环保监测则主要针对纺织等轻工业环境污染大,智能环保需求高的特征,服务于其生产过程的设备故障、环保数据智能化预警需求。

3 工业云架构及产品服务体系

3.1 工业云三级服务架构

工业互联网服务域、应用域的功能离不开相关的平台应用技术[9]。立足工业行业痛难点和业务需求,围绕全新工业生态体系构建,未来广东省工业云发展应具备中心工业云、区域工业云和边缘工业云的三层架构,且层级间可通过5G网络、城域网互联,保证数据安全可控地传输,同时叠加属地化资产和运维保障,高度符合当前政府产业集群及本地企业发展思路,如图4所示。

图4 工业云三级服务架构

(1)中心工业云。面向国家及省级政府:提供数字看板、工业大脑等数据驾驶舱,指导精准施策;引入区块链和数据隐私保护技术,保证数据的透明、不可篡改、可回溯以及可见不可得。

面向跨省工业云管理中心:部署ECM(企业内容管理)系统,管理区域工业云和边缘工业云节点和应用。

(2)区域工业云。面向地方政府:为地方政府主管部门实现工业企业数据汇聚,提升地方政府施策精准度。

面向产业集群:促进产业集群协同,包括为产业集群提供设计协同、研发协同、物流协同和供应链协同,提高产业协同效率;提供共享式UPF(用户平面功能),时延小于20 ms,基本满足5G典型应用场景,降低企业专网部署成本。

面向本地企业:提供中小企业赋能服务,为中小企业提供轻量级工业App,采用租户方式,资源按需使用,数据安全隔离,服务保障,降低中小企业上云成本。

(3)边缘工业云。面向龙头企业:配合企业已经具备的成熟工业互联网平台,提供云网基础设施服务及5G+工业互联网应用等补充能力。

面向中小企业:推动MEC(边缘计算)与企业既有IDC(互联网数据中心)机房融合,实现客户设备利旧;提供轻量化、标准化、快速部署经济适用的云网一体化网关,以及轻量级工业互联网应用。

3.2 产品能力体系

在工业云三级服务架构基础上,广东省还积极构建了完善的工业云产品能力体系。依托省内5G网络、云网一体等资源优势,以行业软件服务化(SaaS)应用需求为抓手,以运营商自有/自研能力为主,引入整合第三方能力,为产业集群、中小企业及本地政府,构建边云智能协同的创新平台及应用服务体系,实现工业数据价值汇聚、促进产业集群协同创新、赋能政府和中小企业。工业云体系功能架构主要包括网络、平台和安全三部分内容,其中网络是基础,平台是核心,安全是保障,而构建在工业云平台之上的各类业务服务则是工业云产品的应用[10],图5为工业云产品能力体系视图。

图5 工业云产品能力体系视图

4 展望

未来在政策与市场的合力助推下,工业企业数字化转型加速发展,基于5G的广东省工业云模式可广泛应用于电力、钢铁、石化等重点行业,助力打造5G+智慧工厂、5G+智能电网、5G+智慧钢厂、5G+智慧园区等5G+工业互联网标杆示范项目,推动工业行业企业高质量发展,进一步提升广东智能制造全国引领地位。

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