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软件加速云化!工业互联网进入深水区

工业软件在加速与ICT技术融合的同时,正朝着“云原生”的方向演进。

文/华为ICT战略与Marketing 邢竞帆
《华为技术》第89期

随着5G、AI、云计算、IoT等新技术的迅速普及,工业智能、联接管理、云端工业应用平台等智慧工业解决方案开始在电子设备制造、工程机械、电力、钢铁等重点行业得到广泛应用,并产生了巨大的经济价值。

在此背景下,以“OT与ICT技术融合应用”为基础,以“工业全环节数据收集、汇集、利用”及“企业IT架构向云迁移” 为特征的工业互联网产业生态架构开始初具雏形。

工业软件作为工业互联网重要的一环,在加速与ICT技术融合的同时,正朝着“云原生”的方向演进,表明工业互联网的产业应用开始进入实践的深水区。

“端、网、云、用”协同,工业软件赛道显峥嵘

从广义范围来看,如图1所示,工业互联网是新一代网络信息技术与制造业深度融合的产物,其产业技术核心可用“端、网、云、用”4个字来概括。

工业软件,工业互联网

图1 工业互联网核心产业体系

“端”是指具有数据感知能力的基础工业设施,即智能工业终端;“网”是指互联互通,即高带宽、低时延、可支持海量接入的5G工业网及与之伴生的网络连接、网络安全 等网络通信技术;“云”是指可采集、存储、计算工业大数据的云端数据中台;“用”则为基于ICT技术应用而形成的工业智慧解决方案及供解决方案开发、部署、应用的云平台。

业界普遍认为,工业互联网的核心产业体系既包括融合形成的两类全新产业子领域:工业自动化及工业网络向边缘计算延拓形成的边缘计算子领域;工业互联网平台及软件子领域,也包括工业软件、工业网络、工业装备、工业安全等传统产业的智能化升级部分。

IDC将工业互联网划分为智慧工业安全、设备物联、云基础设施建设、平台软件生态建设、工业软件开发、终端解决方案供应及集成产业咨询七大细分市场。IDC预测,工业互联网将向“网络5G化”“AI智能化”“工业互联网平台化”及“软件云化”4个重点方向发展,成为智慧工业解决方案提供商重点角力的主赛道。

软件决定制造,工业软件云化呈现两大发展趋势

趋势一:OT、ICT融合,软件云化加速 

现阶段,我们提到的工业软件更多是指ISA 95架构下的EPR、MES、PLC、DCS等软件系统。如图2所示,随着数字化转型浪潮的到来,企业对生产、管理的数据采集、处理提出了更高的要求,由于传统的ISA 95架构难以满足企业“数字化、智能化”的发展需求,因此,对工业体系的升级优化就成为行业迫切需要解决的问题。

工业软件,工业互联网

图2 IDC工业互联网融合演进框架

从软件层面来看,以ISA 95 为代表的“金字塔”体系结构将被逐渐打破,ERP、MES、PLM 等处于不同层次的软件将基于工业互联网平台实现集成融合应用,而要想彻底打破贯通的ISA 95架构,则需要ICT技术与OT技术的深度融合。

在软件侧,这种融合具体表现为工业软件的加速“上云”。现阶段,企业上云的主流模式为:采用大规模物联网接入工业设备,通过“智慧边缘”技术方案实现工业数据的上云,并创造工业的数字孪生。

IDC数据显示,国内云基础设施市场发展迅猛,在中国工业云基础设施市场中,公有云的占比从2018年的37.3%,提升到2020年的45.9%,同时,国内250人以上的制造企业对生产设备、生产控制类软件、经营管理软件上云的愿望强烈。

趋势二:迈向云原生,“人-机-物”三元平台成型

随着云计算技术的快速渗透,传统工业软件将基于工业互联网平台形式进行重新展现。具体特征为:通过微服务软件架构及基于云平台PaaS服务提供的便捷开发生态,实现云端部署、共建、共享和网络运营;面向特定的工业应用场景,通过传统工业软件与工业AI的结合,实现对工业知识的封装和共享,并提供海量定制化、场景化工业AI软件应用。

值得一提的是,随着现有工业OT系统与ICT技术的融合,软件开发、部署、共建、共享及运营将集中在云端,最终形成集数据管理、联接管理、软件应用管理为一体的工业互联网平台。该平台也被称为“工业APP”,直接可以通过智能终端作用于人,帮助企业实现“人-机-物”的三元融合。

五类玩家逐鹿,得“云”者得天下

随着工业的全面云化,工业软件产业赛道上的相关企业围绕“ICT与OT融合”“云基础设施建设”“云平台生态建设”等方面已经展开了激烈角逐,呈现出得“云”者得天下的竞争格局。

一方面,在现有工业体系下,传统工业软件企业不断加大产品云生态环节的开发力度,以加速工业软件的升级,这一市场的企业主要分为以下几大类:

工业自动化企业

它们在工业基础层深耕多年,具有很强的先发优势。近年来,西门子、ABB、霍尼韦尔、罗克韦尔、艾默生等国际自动化产业巨头,不断拓展云端业务,通过自研或收购的方式补强软件开发、数据分析及云端生态能力,以打造具有“数字化、智能化”属性的生产管控软件产品系统。

以西门子为例,作为“德国工业4.0”的旗手,西门子很早就提出了“数字工厂”解决方案。其中,MindSphere是西门子基于云技术开发的物联网操作系统,可助力企业实现机器、系统、工厂及产品的链接,并通过云端大数据分析提供智能决策。同时,MindSphere还支持PaaS层服务,可提供云端开发能力。

传统软件研发及经管软件研发的企业

以达索、SAP、甲骨文、QAD等企业为代表,它们在软件研发端具有技术优势。同时,由于长期的业务积累,对企业的业务需求非常熟悉,善于对企业需求进行全方位的把握。

这类软件企业更是很早就涉足了云端业务领域。以SAP为例,其在2013年便推出SAP HANA云平台,进入了PaaS平台服务领域。随后,这家IT巨头在其PaaS平台中加入物联网等功能,将其打造为SAP工业云,以切入到垂直的工业领域。SAP的工业云系统除了被安装和部署在SAP数据中心,也支持多云架构,可以部署在谷歌云、微软云和亚马逊云上,实力非常强悍。

传统自动化方案提供商

以艾斯本、MPDV、APRISO等企业为代表,它们不仅拥有丰富的现场施工经验,对“PT+ET+AT+OT+IT”的技术融合也有着非常深刻的理解。

例如,在艾斯本提供的Aspen AIoT Hub解决方案中,就将数据管理、工业AI、智能边缘、云数据平台等应用进行了全面的整合集成。这些企业在过往业务中积累了大量的客户资源,面对数字化转型的新市场,它们可将各种解决方案整合并提供服务,是这一赛道强有力的竞争者。

另一方面,在ICT技术与OT技术融合发展的新趋势下,信息科技公司及企业侧用户作为新入局者,也参与到工业软件这一赛道的竞争之中。

信息技术公司

5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术飞速发展,刺激了传统工业,并促使传统工业软件企业做出改变。这一时期,信息技术公司具有技术侧的先发优势。主要代表企业有谷歌、微软、亚马逊、华为、阿里、腾讯等等。

长久以来,信息技术公司业务围绕5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术进行布局,积极构造工业互联网的软件应用平台,不断加大对网络、云基础设施、AI算法、软件开发、应用生态层的开发力度,以积极推动各类使能工具走向成熟。

用户侧企业

得益于工业互联网的全面云化,云平台提供的PaaS服务带来了更为便利的软件开发生态,在工业侧具有广阔前景的工业AI开发,呈现出简易化、模块化开发的新趋势。未来,广大工业企业也将以第三方开发者的身份参与到新型工业软件的赛道中来。

国产化提速 工业软件未来可期

工信部的统计数据显示,2021年1~7月,我国软件业软件业务的收入为51441亿元。其中,工业软件产品的收入同比增长17.0%,在软件产品收入中的占比为9.5%。其标志着我国的工业软件产业已驶入发展的快车道。

在国家智能制造、工业互联网利好政策的持续推动下,国内自主工业软件产业呈现与ICT技术融合发展的趋势。随着5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的飞速发展,国产软件已迎来宝贵的发展窗口期。

目前,从DCS控制系统行业中各企业的市场份额来看,国内自主企业以中控技术及和利时为主,两家龙头企业的市场份额分别达到27%及16%。在国内市场,SCADA国产化的渗透率也已达到60 %。同时,用友软件、金蝶等企业在商业软件方面也呈现出良好的发展态势。

未来,随着国产芯片、操作系统、智能设备等短板的补齐,国产工业软件的自主率将进一步提升,工业互联网也将进入全新的发展阶段。