日本的“科技工业联盟”就是一个类似于德国“工业40”的工业发展战略概念。
参考资料:
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目前,物联网快速发展的背景下,工业也开始转型升级,实现智能化。物联网本质是“万物互联”设备需要在云平台上进行管理并且进行远程控制。博达云平台服务是一个全部托管的云服务,帮助企业与设备之前进行连接,收集海量数据、远程控制、监控、故障预测并且对用户数据进行判断,确定市场风向。
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一般来说,工业网关需要具备以下能力:
1具备对下(自动化系统)协议解析能力(通讯协议:Modbus,PPI,MPI,CNC等;总线协议:CAN,PROFIBUS等;工业无线协议:WirelessHart,433等),目前的网关以通讯协议为主,只有少部分厂家会考虑对下的总线协议以及无线协议,同时传统的总线协议转换也叫工业网关,网关分不清楚。
2具备对上(IT系统)的协议对接能力,对上的通讯能力(以太网,WIFI,3G,4G,NB-IOT等)
3具备对上和对下私有协议二次开发能力
4具备数据缓存,本地计算(雾计算)的能力
具备这样的能力才可以说是一个完善的网关,另一方面,工业现场应用非常复杂,目前数据接入的成本又非常的高,往往造成业主想要上信息化系统的时候,接入成本就占到1半以上的费用。所以,网关厂家会根据市场大小去布局相应的产品层次。不过,目前不管是国内还是国外的网关厂,都很难覆盖所有的应用,加上网关厂对IT系统的对接协议,以及对接方式并不统一。造成现在接入成本仍然居高不下。大大影响了云和大数据的应用。
目前市面上的网关类型主要有单向型数据采集型、双向型简单版、双向增强版。
单向型数据采集型
对下具备串口或者网关,对上具备网口或者GPRS。支持协议解析,以moudus为主,对上对下协议可定制,可采用软件按需烧录的形式实现。支持数据缓存,对数据打时间戳。
双向型简单版
对上对下接口更丰富(串口,网口,3G,4G);预置多种通讯协议(PLC,CNC,注塑机,电力);支持二次开发
双向增强版
在简单版上增加对下的无线通讯对接能力和总线型对接能力。
其中第二种是目前需求量最大的,第一种类型和第三种类型目前市场并不明确,在某些行业已经有非常强烈的需求,但是复制性不如第二种,所以目前较少有人开发。 同时第一种和第三种在选择无线通讯协议(对上或者对下)的时候都有一定风险。工业网关的市场直接可以反映我国工业物联网发展水平,如果要看工业物联网在国内的发展,我认为当前阶段看看国内工业网关的发展即可对市场有一定的判断。
雅斯顿原创文章 |默默
在产业互联网到来之际,为了能在全球高端制造业中占有一席之地,中国曾提出了「中国智造2025战略」,向传统制造强国美国、德国、日本发起了挑战,为了继续保持高端制造的领先地位,美国和德国又相继提出了「工业互联网」和「工业40」战略,日本制造业则出现了因经济停滞而增长乏力的迹象,对此,日本产业和媒体都表达了日本在未来制造竞争中落后的担忧。
那么,日本汽车企业会在产业互联网之际掉队吗?本文无意给出答案,只能从当下提供足够的信息。
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日德的第一次竞争
作为「世界工厂」存在的英国终究没能保持竞争优势,底特律也在2008年为美国汽车工业画上了一个不太圆满的停顿。汽车制造一旦落后就很难再度追上,而日本汽车的辉煌甚至日本的崛起,则源自于日德的第一次工业竞争取得的全面胜利。
第一日本和德国的竞争,双方都给出了不同的答案。
20世纪80年代,以「准时制」「看板方式」为代表的「丰田生产方式」成为了世界标杆。丰田将整个生产制造流程设计的尤其封闭,甚至贯穿到旗下所有的供应商,为了降低库存,提高产品合格率,丰田需要所有供应商的配合支持,在这些姻亲和关联企业的共同维护下,丰田打造了一个无比封闭的王国。不光建立了汽车制造的成本优势,甚至避免了其他企业或者国家复制的可能。
最为人称道的是丰田在「丰田生产方式」中注重人的角色,为此推出了「自働化」概念。人和机器的互相搭配,机器一旦发生故障,人就可以立即采取应对措施,所以在丰田工厂里存在着「希望主管人员能常驻工厂来监视生产状态」的要求。
联合各个部门和供应商纽带的依然是「人」,为此避免了核心制造机密的泄露。
为了应对实力迅速增长的日本企业,德国推行了CIM(计算机集成制)思想,希望通过对计算机技术的全面应用,实现机器完全取代人的最终目标,提高制造业的生产效率。
不过,这项战略很快就失败了,一则全面的自动化得不到希望通过发挥自身才能支持制造业发展的员工们支持;二则全部采用计算机,投资过大,最后CIM思想虎头蛇尾。
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打破封闭优势,建立更大的优势
作为「大规模生产」的终极赢家,以「丰田生产方式」为代表的日本工业成为了一时无两的热门话题,汽车也经由丰田生产方式从小众商品成为大众商品迅速普及,而丰田、本田、日产就这样在全球汽车领域树立了绝对优势。
当汽车完成了普及,寄托于销量持续攀升赚取更多利润已经不太现实,汽车制造开始朝着另一种方式前进,从「大规模生产」逐步趋向「个性化生产定制」。如果要实现「个性化生产定制」,就必须要实现网络互通。
以美国、德国为首的制造强国在建设工厂时已经投入了这种能力,在消费端生产的订单,工厂以及供应商都可以得到匹配的生产计划,从而在柔性的生产线上快速生产出消费者希望的产品。
英国和美国对未来工业的畅想趋于一致,德国工业40依靠工厂,而英美更依靠数据,比如劳斯莱斯在监控室里就可以实时显示约4000架装载劳斯莱斯引擎飞机的飞行情况。传感器测量到的温度、油压等数十项数据均通过网络被实时传回监控室。如果发生故障或者出现隐患,劳斯莱斯会立刻与航空公司取得联系,机场的维修人员将随时待命。
这种在销售产品的同时销售服务成为英国制造业的趋势,而在劳斯莱斯公司,销售服务的销售额已经占到飞机发动机业务的70%。对此,美欧对于产业互联网的态度是足够开放的。
不过,日本心里不愿意接受工业互联网开放的思想,即便丰田也不能摆脱这种思想的束缚,因为当下所有优势都是基于过去千辛万苦建立起的封闭生态。虽然日本也开发出了许多先进功能,为丰田生产制造大型机器人的企业领导却说「丰田不会让我们联网」。
如果机器人和工厂外部相连接便可启动远程监控功能,可以通过网络监视生产状态,达到提高保养业务效率的目的,但目前来看是不可能的,因为丰田的工作人员会因「生产技术可能会泄露」而面露难色。为此,丰田内部的信息传递依然以电话、邮件等传统方式为主。
对此,丰田体系零部件制造商的也提到,「生产过程中总是会遇到问题,结果还是必须由人去解决」,传统方式已经展现不出多少优势。
丰田生产公司在销售门店和工厂之间通过网络相连接,逐一掌握生产线的运行效率和车辆生产状况,但这种网络连接仅限于丰田公司内部,即便是体系内关系较为密切的企业,利用网络进行信息共享也没能成功,丰田在过去建立的优势,在互联网越发普及的今天却显得零散了起来。
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标准与标准的不同
当以美国工业互联网思维的特斯拉面世时,日本丰田、本田以及日产有了一种耳目一新的感觉,而日产的二见彻先生则认为特斯拉会是未来日本传统汽车制造商最强大的竞争对手。特斯拉拥抱的工业互联网使其对汽车制造有了截然不同的理解。
被数字设备包围成长起来的一代成为「数字原声代」,特斯拉车型上所有零部件出厂时都已经配备完善,未来只需要通过升级软件使汽车进化,自动驾驶也通过软件更新实现功能的增加,CEO埃隆马斯克说,只要五年,特斯拉纯电动汽车就可以完全搭载自动驾驶技术。
拘泥于将成品车送达客户手中的日本制造商和通过后期升级获得更多功能的特斯拉,在产品制造理念上正好相反,迫于这种危机感,日产开始在产品改良方面应用物联网,全球15万辆LEAF就一直保持网络连接,对电池和行驶记录保持24小时监控,实时收集大数据强化LEAF的竞争力。
这种生产模式的改变对日本传统汽车企业造成最大的冲击就是对「标准」的理解。在「大规模生产」时期,日本汽车企业普遍认为只要能制造出优秀的产品,并且保持畅销就能建立产品标准——足够安全、足够经济、足够实用等等,即所谓的「事实上的标准」,其他汽车品牌只得针对性的对其开发竞争产品。
这种业务模式是指在日本总部开发基础基数,再扩展到全球的大规模工厂中大批量生产单一产品,并且利用遍布世界各地的销售网络进行销售。如果世界进入个性化定制方案,对商品进行精心包装吸引顾客来店的销售方式已经不再需要,而通过展厅和网络,个性化定制蔚然成风之时,高批量生产同一单品的工厂必须从根本上进行改变。
现在看起来,如果汽车制造发生物联网改变,那么标准就由「事实标准」变成了「先由政府或国际机构等自上而下确定的官方标准,再逐步推广」的方式——制定OTA标准、模块通讯标准等等。在当下,日本工业界普遍认为,地区和地区之间组成联盟是必然趋势,如果美国工业互联网和德国工业40两大集团组成联盟,就建立广泛且开放性地工业40的预防性维护和运营效率化的框架达成一致的话,日本企业将被迫接受这一框架。
这种物联网的标准甚至涉及到谷歌、GE、英特尔、高通等高科技公司全力推荐的家用设备联网和工业设备联网,这种标准一旦建立,那么作为接受者的日本汽车制造企业就只能沦为跟随者,在汽车制造上开始受制于人。
在物联网风潮之下,开放的必要性对过去始终推崇「封闭」的日本汽车制造业来说,像是一种不太好受的考验,日本人又将如何应对呢?
图 | 来源于网络
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
随着人工智能技术的进步,智能化(intelligentization)已经成为21世纪最重要的科技主轴。而智能制造主要的核心技术便是物联网技术与虚实整合系统(Cyber-Physical System,CPS),再结合大数据分析、人工智能及云计算等技术,将生产过程的每一个环节智能化,借此达到定制化的业务目标,以适应外部市场少量多样的需求。过去的制造概念是追求生产自动化,并以SOP(Standard Operation Procedure)标准作业流程大量生产公版化的产品。而智能制造概念则不然,为因应消费族群的购物观念变动,可快速地定制化生产的制造方式逐渐受到拥戴,这是工业40当中相当重要的核心概念。未来的智能工厂将并不单指工业技术的提升,而是整合了技术、销售以及产品体验等,使得制造、贩售、物流、售后服务等商业概念连为一体,最终建构出一个具有感知意识的智能世界,而「需求定制化」将是智能制造所追求的主要目标之一。
快速、定制化的生产方式是工业40的核心概念
除了需求定制化外,结合大数据分析的智能制造甚至可以通过巨量数据来分析出市场的走向、天气预测、原物料的数量与库存、运输的进程及瑕疵改善等,借此精准拿捏生产量或调度现有资源、减少多余成本与浪费,以此达到生产最佳化。 [1]
工业40的来临,使得世界各国纷纷祭出政策。工业革命的发源地英国早在2008年便提出「高价值制造战略」,鼓励英国本土企业制造更多世界级的高附加价值产品。 2013年更提出「英国工业2050年战略」,为英国在2050年以前的制造业打造一份方针,其中的核心概念便以高度定制化、快速响应消费者需求为主。
同样曾是工业大国的美国也不落人后,2011年联邦政府开始启动「先进制造伙伴联盟」(AMP,Advanced Manufacturing Partnership)政策,同样也是因应旧有制造业概念的不适用所提出的计划,更于2014年提出AMP 20,强调具体实施对策。其中先进制造的核心重点在于,希望藉由智能制造带来的新商业模式,使得设立于国外的厂商可以开始回流。同样的概念也在法国绽开,就在德国正式发表工业40报告后,法国政府也发表了「工业新法国」的计划,主要目的与美国相似。
除了上述老牌工业强国外,日本也提出了诸如「产业重振计划」、「日本工业41J」、「社会50」等政策。而中国身为21世纪的制造大国,在2015年则提出了为期十年的「中国制造2025」计划。金砖四国之一的印度同样跟上工业40的潮流,祭出「印度制造计划」以重整印度的经商环境以及制造产业的问题。 [2]
智能制造伴随而来的安全问题
然而在研拟与建构的过程中,随着系统结构的复杂度提升,网络信息安全风险也伴随而来。在融合物联网、大数据、云计算及人工智能等技术后的场域,将会扩增出大量的资料流空间,而智能制造的主要实行方式,便是以物联网作为架构基础,将之应用于制造产业,形成「工业物联网」(Industrial Internet of Things)体系。经布建后,网络信息安全漏洞的分布率自然会开始上升,潜在威胁便更容易通过缺口影响到工业物联网系统,使得整套系统即便仅有一小部分受到损毁,也会影响整体系统的运作;若遭受到黑客入侵,甚至可以瘫痪整套生产系统,造成庞大的金额损失及商誉的损害。
目前与智能制造相关的国际标准规范有国际自动化学会(International Society of Automation,ISA)与国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的ISA/IEC 62443系列标准,针对工业化自动控制系统(Industrial Automation Control System,IACS)的政策与流程面、系统安全面、元件开发面制定相关规范与指南。美国国家标准暨技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)也颁布了NISTSP800-82,为SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)、DCS(Distributed Control System)、PLC(Programmable Logic Controller )等工业控制系统揭橥了相关的安全指南,除了这项指导手册外,还有诸如NISTIR8200、NISTIR8228等规范都已发布。而欧盟网络信息安全局(European Union Agency for Cybersecurity,ENISA)也针对物联网与网络安全出版许多相关指导建议以及标准。
工业物联网面临的网络信息安全问题与挑战
工业物联网主要专注于M2M(Machine to Machine)、CPS、大数据以及机器学习等技术,也是IT(Information Technology)与OT(Operational Technology)两大技术领域整合的开端。然而IT与OT本身各自早已具有数百种不同的协定与标准,加上物联网本身的复杂特性,将会造成网络安全的责任分配问题。且由于使用生命周期中涉及大量利益相关者,诸如元件供应商可能就有数十间不等,元件分别适用不同的规范或标准,设备又可能因分布在不同的地理位置而适用不同的法律约束,导致工业物联网产生在标准规范上难以统一,造成「技术碎片化」之问题,而这些标准该如何进行整合或协作,将会是首要面临的挑战。 [4]
再者,工业物联网是一项新颖技术,目前仍然在研发及测试阶段,针对过去已在OT场域工作数十年的技术人员该如何建立足够的工业物联网相关网络信息安全意识,挹注合适的人员培训将会是另一项值得研究的课题。
伴随人员安全意识不足的问题,同样也涉及到公司制度层面。目前仍有许多企业对于信息安全的议题不够重视,未来智能制造建构后伴随而来的风险将有别以往,然而企业的高阶管理层对于网络信息安全的认识不足,会是未来对工业物联网的一大挑战。因为进行网络信息安全防护工作较难以察觉甚至量化其效益值,且还需投入相当成本,故管理层容易忽视信息安全这项要素,并不将网络信息安全的重要性与具业务价值的建设并列。这样的弊端并不是因工业40的发展而出现的,而是一个陈旧问题。
对网络信息安全的认识不足会是未来工业物联网的一大挑战
对网络信息安全的认识不足会是未来工业物联网的一大挑战
以上问题属建构阶段所面临的困难,建构的过程中如果没有针对这些问题做出适当的措施,将可能使系统未来承受巨大的网络信息安全风险。而建置成熟的工业物联网即便事先排除了上述困难,也不代表风险就此消失。在大量且丰富的资料流不断相互传输运作之下,一旦发生资料外泄,抑或资料遭到恶意窜改,便会对工业物联网系统造成不良的连锁反应。且智能制造将会使虚拟与实体两个世界做出更紧密的连结,如物联网系统发生网络信息安全事件,对于实体世界的破坏也会相当显著。
由于智能制造的环境会变得更为复杂多端,加上物联网系统本身的互联性,使得攻击面也将扩大许多,除了一些非人为的风险外,还须特别注意人为造成的威胁,其中黑客入侵便是一种典型的状况。不安全的连接端口、久未更新的元件、不完整的更新机制等,都会是黑客可能下手的缺口。尤其传统的工业场域对于更新的接受度相当低落,因为一次更新所引起的停摆将会造成企业亏损,是故对于工业物联网来说,安全的更新会是一项重要的议题。
此外,网络通讯管道如果疏忽了网络信息安全防护,诸如分布式阻断服务攻击(Distributed Denial-of-Service attack,DDoS)、讯息窜改、窃听、植入恶意程式等网络攻击也会是黑客很可能使用的手法,这些攻击都会造成资产的严重破坏或是资料外泄。
场域在转型的过程当中,一些老旧的设备、传统的工业系统也会是一项需要关注的网络信息安全漏洞,在旧有系统的基础上构建新系统后,可能导致过时的保护措施仍然被使用,以及旧有系统中出现多年未被发现的未知漏洞,这可能使攻击者找到一种新的方式来危害系统。 [5]
最后,应用程序在开发和设计上如果没挹注安全开发的观念,软件上的漏洞也将是黑客入侵系统的大门。而硬件设备在设计中若没有将网络信息安全元素纳入,也会是攻击者入侵的缺口。从以上种种示例可以得知,工业物联网可能遭受的攻击面十分广泛,且无论在工业物联网的哪一端进行破坏皆可能瘫痪整体系统,最后造成的损害甚至伤亡将难以估计。 [6]
工业物联网信息安全解决方案
针对智能制造未来将会面临的种种网络信息安全问题,仲至信息具有深度的网络信息安全问题解决能力,具备工业控制系统、连网设备及物联网渗透测试与网络信息安全研究能力的团队。已赢得许多国际奖项,包括2020 Cybersecurity Excellence Awards(网络安全卓越奖)中的6项金奖与1项银奖、亚洲最佳网络信息安全公司金奖等,开发的网络信息安全产品也获多国专利及国际认可。
仲至信息科技取得7个网络信息安全检测项目的ISO 17025认可实验室、亚洲第一个美国CTIA授权的网络信息安全实验室,也是Amazon Alexa授权的网络信息安全检测实验室;目前已发现超过40个全球首发的安全漏洞(CVE),且具备物联网设备、智慧电网、车联网、嵌入式系统、行动App、ICS和SCADA设备的网络信息安全检测技术。
对于工业物联网硬件设备可能会出现的网络信息安全漏洞,仲至信息科技所提供的解决方案包括:
工控产品或系统的软、硬件网络信息安全检测服务,同时提供软件安全开发咨询服务,协助厂商具备软件安全开发能量,满足业界与客户对于软硬件之网络信息安全要求,诸如网通产品、移动装置、安控、智能家电、智能汽车及物联网等连网产品皆适用。
自主研发的产品网络信息安全管理系统、漏洞检测自动化工具,则是提供连网产品于设计、开发、测试及部署阶段的合规自动化安全评估工具,符合IEC 62443、OWASP TOP 10 与CWE/SANS TOP 25 等安全要求,并适用于PLC、ICS、SCADA等智能制造相关之工控元件。
寻求IEC 62443、ISO 27001等顾问咨询服务一站式的网络信息安全解决方案,及合规相关服务,协助厂商快速取得国际标准之证书,以增加客户的信赖度及企业商誉。另提供专业的网络信息安全培训,帮助技术人员建立与工业物联网相关的网络信息安全意识,以因应未来智能制造的建置以及工业40时代的来临。
2020年将会是物联网技术全面布建的阶段。随着科技日新月异,人们的生活也变得越来越便利。也因科技所带来的效益,过去数十年间各企业戮力追赶地将资讯技术深入全球各大领域,却忽略长期稳定运作所须达成的安全要求,一次次重大网络信息安全事故的爆发已经证明,仅靠安装防护软件无法保证组织的安全以及生产系统的营运安全。
未来智能制造的建置架构将比现在大多数的生产架构都要来得更为错综复杂,然而水能载舟、亦能覆舟,一昧地追求创新科技所带来的营利和效果,却忽略背后隐藏的巨大风险,那么网络信息安全威胁终会重蹈覆辙,成为一颗不定时炸d,一但触发,损害势必更胜以往,智能制造所带来的裨益也将化为乌有。
若在危害发生以前便做好完善的网络信息安全管理措施及方案,且人员具备足够的网络信息安全意识,软硬件设备皆在开发时便将资安要素纳入考量,那么智能制造将会是一纸美好的蓝图,也会是值得你我共同努力的未来。
参考资料
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1、电子政务
物联网技术可以实现电子政务领域中的“一网通办”,让群众足不出户就能办理相关业务。例如,在北京,可以实现24小时在线办理网上政务服务;在上海,可以实现网上办理户口迁移和购房登记等事项;而在北京,“市民之家”建设中则实现了网上预约、网上查询……同时这些业务,都是物联网技术在电子政务领域能实现的应用。
2、工业制造
工业制造物联网的主要特点是“物”之间相互连接,“物”即物联传感设备,“物”即传感器。在工业制造中,物联网技术可实现对物品数据的采集、存储、传输、分析和管理。在各种工业产品中,由于工业物联网设备具有可重复使用及维护功能等特点与功能,所以它已经被广泛应用于各种工业产品上。
3、物流
在信息技术的支撑下,物流已进入了一个全新的发展阶段,信息化技术在物流领域的应用使得物流更加高效、更加科学。由于在物流过程中涉及物品和信息的传递、存储、处理、配送和回收。信息技术在此过程中发挥着重要作用。
4、金融服务
从全球来看,金融行业是所有行业中使用物联网最多的,目前已经成为最重要的应用领域。金融业务也对物联网提出了更高的要求,它不仅需要有先进的技术支撑,更需要先进技术来满足人们对于金融服务不断发展升级的需求。
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