工业互联网产业链结构分析(二)-技术层
工业互联网产业链由基础层、技术层、应用层三部分构成。基础层主要提供传感环境、网络环境等基础保障,包括芯片、传感器、网络等。技术层主要为工业互 联网提供开发环境、运营环境、软件应用和安全保障等,涉及工业互联网平台、工业软件、云计算、边缘计算和信息安全等。应用层对应工业互联网与场景的直接交互,主要场景包括家电、电力、钢铁、汽车等。2.1 工业互联网平台工业互联网平台是工业要素汇集的平台,它以云计算技术
工业互联网产业链由基础层、技术层、应用层三部分构成。基础层主要提供传感环境、网络环境等基础保障,包括芯片、传感器、网络等。技术层主要为工业互 联网提供开发环境、运营环境、软件应用和安全保障等,涉及工业互联网平台、工业软件、云计算、边缘计算和信息安全等。应用层对应工业互联网与场景的直接交互,主要场景包括家电、电力、钢铁、汽车等。
2.1 工业互联网平台
工业互联网平台是工业要素汇集的平台,它以云计算技术为基础将数据进行
整合,并进行模块化、标准化处理,通过云平台实现数据分析、建模、指令发布等功能,满足工业应用场景对于线上协同工作和自动化运营的需求。根据工业互联网平台工作内容的不同可以分为数据、业务、技术平台。数据平台用于工业数据清洗、管理、分析;业务平台为设计、生产、管理、服务提供协作空间;技术平台能够进行应用开发和服务组件整合。
工业互联网平台通常与云计算技术结合,以不同类型云计算平台为具体应用 形式,包括边缘层、工业 SaaS、工业 PaaS 和工业 IaaS4平台。边缘层平台是工业互联网平台的最底层,工业互联网平台以边缘层平台为基础,为工业设备和系统软件提供数据接入、协议解析、数据预处理等服务,实现对应用场景的实时分析和控制。工业 SaaS 平台(软件即服务),第三方服务商通过网络向用户提供应用程序服务,数据、技术、服务器、存储服务均可由第三方服务商提供,其优点在于用户可以远程快捷使用,减少软硬件维护支出。工业 PaaS 平台(平台即服务)通过平台为应用程序提供云组件,在第三方服务商提供的框架基础上,由使用者自行创建应用程序,其优点在于使用者可以根据需求自行开发应用程序,实用性更强。工业 IaaS 平台(基础架构即服务),使用者可以实现包括基础架构在内的高度自由的计算资源组合,由 IaaS 服务商提供硬件设备。其优势在于使用者能够实现对基础框架的完全控制,具有高度自主、高度扩展的特点。
目前我国工业互联网平台蓬勃发展,工业互联网平台解决方案形式多样,并催生出一批领先的跨行业平台。2020 年 12 月,工信部公布了 2020 年跨行业跨领域工业互联网平台清单,共有 15 家企业上榜,我国工业互联网平台的发展愈加成熟和规范。
2.2.2 工业软件
工业软件是软件化的工业技术,分为信息管理、生产控制、研发设计、嵌入式四大类,它能够实现企业业务的有机整合,提高运作效率。信息管理类的工业软件有能够实现提高管理水平和管理效率的作用,代表产品包括 ER(Enterprise
Resource Planning,企业资源计划)、CRM(Customer Relationship Management,
客户关系管理)等;研发设计类产品能够有效提高产品研发效率,降低开发成本,
代表性产品包括 CAD(Management Software Computer Aided Design,管理软
件计算机辅助设计)、CAE(Computer Aided Engineering,计算机辅助工程)等;
生产控制类产品能够提高生产过程中的管理水平,提高生产效率,代表性产品包括MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)、APS(Advanced
Planning and Scheduling,高级计划和排程)等;嵌入式软件则是根据不同装备特点嵌入工业装备内部的软件,具有灵活性高、实用性强的特点。
工业软件的特点在于能够通过软硬件结合的方式整合业务,实现不同环节的有机运作,加速数据流通。目前国内工业软件多依赖于外部进口,在国际形势趋紧
的环境下,开发国产工业软件、加强国产软件的正版保护成为工业软件发展的必然趋势。
表 2.2.2.1 工业软件产品分类
2.3 云计算
云计算即云服务供应商通过网络向用户提供服务器、存储、应用等服务,通过资源共享而达到降低生产和管理成本、提高管理效率的目的,是多种计算机技术和计算模式的统称。云计算以 SaaS、PaaS、IaaS 的方式提供服务,其部署方式包括公有云、私有云、混合云等,满足不同应用场景对于云计算服务安全性和拓展性的需求。公有云是云服务供应商通过互联网向所有用户提供公共云服务,具有较强的可拓展性;私有云以企业内部为主要服务对象,相对于公有云更注重安全性;混合云是公有云和私有云的混合,可以根据使用者不同的应用场景需求发挥各自的作用。相对于传统 IT 架构,云计算能够有效降低线上管理的成本,提高资源共享的效率,是工业互联网中重要的技术手段。
根据中国信通院数据,2019 年我国云计算整体市场规模为 1,334 亿元,增速达 38.6%,其中公有云和私有云市场规模分别为 689 亿元和 645 亿元。公有云市场中 SaaS 市场份额占比最高,IaaS 市场增速最快。 随着用户对于数据安全性的要求不断提高,私有云市场规模增速将进一步提升。
2.4 边缘计算
边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求5。边缘计算处于“云-边-端”的中间环节,其核心价值为,在靠近设备的边缘侧实现更快、更及时的数据处理,并向云端上传处理后的数据,降低数据的传输压力。据 IDC 预测,2020 年,全球有超过 50%的物联网数据将在边缘处理,作为物联网延伸领域之一的工业互联网,对于边缘计算也有显著需求。
目前边缘计算服务商主要可以分为三类:云计算企业、工业企业和电信运营商。 云计算企业主要通过部署边缘计算实现技术下沉,提供云边协同服务,扩大应用场景,典型平台为阿里 Link IoT Edge 平台、华为 IEF 平台等。工业企业对于工业场景和工业流程更为熟悉,其主要基于自身实际发展需求打造边缘计算平台,典型平台为海尔 COSMO Edge 平台、树根互联(三一重工孵化)开放物联平台;电信运营商则将边缘计算作为综合网络运营服务的一部分,通过打造边缘计算,提升服务能力和质量,典型平台为中国联通 Edge Cloud 平台、中国电信边缘计算 MEC 平台等。
2.5 信息安全
根据国际标准化组织(ISO)的定义,信息安全是指为数据处理系统、采用的技术和管理过程提供的安全保护,目的为保护计算机硬件、软件、数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露。信息安全包括数据安全、网络安全、云安全等方面。数据安全是指在数据收集、处理、储存等环节的保护,保障数据在各个环节中能够被依法使用;网络安全是指保护网络系统软件及硬件正常运行,防止因偶然或恶意的破坏、泄露等因素而使其正常运行中断;云安全是指在云计算的服务模式下,对其相关软件、硬件、平台、用户安全防护的总称。按产品类型不同,信息安全可分为服务、软件、硬件;按照产品功能来分,信息安全产品包括防火墙、安全服务、信息加密、数据安全、安全管理平台等。
随着互联网技术的发展,信息安全在各行业中的应用愈加受到重视,信息安全支出金额不断增加,根据 Gartner 预测数据,2020 年全球信息安全支出增长率为2.4%,达到 1,238 亿元,中国安全市场支出增长率为 7.5%,支出金额达到 299 亿元。我国网络安全市场不断扩大,根据中国网络空间安全协会数据,2019 年我国网络安全行业总收入为 668.24 亿元,同比增长 21.11%,行业收入增长迅速,市场规模明显提升。
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