工业云计算在中国工业领域的发展与应用趋势

云计算、大数据将成为未来10年乃至更长时间新一代信息技术和产业的关键和核心，其和移动互联网、物联网等其他新一代信息技术一起正驱动互联网向传统工业制造业渗透，推动互联网企业和传统工业企业融合发展。　

云计算、大数据将成为未来10年乃至更长时间新一代信息技术和产业的关键和核心，其和移动互联网、物联网等其他新一代信息技术一起正驱动互联网向传统工业制造业渗透，推动互联网企业和传统工业企业融合发展，并作为现代服务业的有机组成部分，不断与新业务形态、新商业模式互动融合，催生新产品、新技术、新模式。未来，产业中各行业边界将逐渐模糊，全新的工业经济发展模式正在到来，本文主要介绍了工业云计算在中国工业领域的发展与应用趋势。
　　
　　工业云催生工业经济新业态
　　
　　云计算、大数据、物联网等技术的集成应用，推动了新型制造模式的产生与发展，也进一步加速了工业企业销售模式的变革，催生了社交营销、O2O(onlinetoOffline)、智能物流、互联网金融、移动电子商务等生产性互联网新兴服务业态，是推动区域产业结构优化调整的重要引擎。
　　
　　工业云通常指基于云计算架构的工业云平台和基于工业云平台提供的工业云服务，涉及产品研发设计、实验和仿真、工程计算、工艺设计、加工制造及运营管理等诸多环节。工业云服务常见的方式有工业SaaS(SoftwareasaService)云服务、工业IaaS(InfrastructureasaService)云服务、工业PaaS(PlatformasaService)云服务等方式。工业云基于云计算技术架构，使工业设计和制造、生产运营管理等工具大众化、简洁化、透明化，通过工业云计算服务，可大幅提升工业企业全要素劳动生产率。
　　
　　基于工业云服务，用户一方面可以获得云化的工业设计、加工工艺分析、装配工艺分析、模具设计、机械零部件设计与性能分析、电磁场模拟等服务，从而大幅缩短产品升级换代周期、降低设计与制造成本、提高产品性能;另一方面，工业企业的订单管理、主生产计划、备料等诸多环节均可依托工业云平台的ERP(企业资源计划)、DMS(经销商管理系统)、PLM(产品生命周期管理)等企业管理工具来提升管理效能;同时，用户也可基于工业云服务平台对生产设计、企业经营管理及用户交互中各种数据进行充分挖掘，利用大数据为企业研发、生产、营销、交易、服务等活动提供服务。
　　
　　工业与互联网融合旨在加速工业转型升级和提质增效，变革传统工业生产运营方式，创造出更大的价值，这就需要以云计算、大数据辅助工业企业创新其研发、生产、运营、营销、服务和管理方式。当前，基于云计算平台的工业设计、虚拟装配、精准营销配送、精准广告推送等模式已成为企业发展的新趋势，可以说，工业云计算服务、工业大数据服务已成为推动互联网与工业融合发展的主要支撑手段，并与企业技术研发、流程管理以及生产经营等方面紧密融合，塑造企业发展新模式、催生工业经济新业态。
　　
　　全国各地积极建设工业云计算平台
　　
　　2009年9月，北京市计算中心开始工业云实践，打造工业云计算服务平台(http://www.industrycloud.com.cn)，基于其200万亿次高性能工业云计算服务平台，能够以SaaS云服务方式提供CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAPP(计算机辅助工艺设计)、CAE(计算机辅助工程设计)、PLM(产品全生命周期管理)等所需要的工具和管理软件服务，还能够为中小企业提供丰富的设计制造资源和3D打印等工程服务，截止到2015年，该平台已经服务近十万户，广泛应用于工业设计、虚拟制造、动漫渲染等诸多领域。
　　
　　2013年以来，国家出台了一系列政策鼓励工业云的发展，《国务院关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》、《国务院关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》、《中国制造2025》、《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》等文件均把推动工业云的发展作为推动两化深度融合和“互联网＋”的重要抓手。2013年，工业和信息化部确定北京、天津、河北、内蒙、黑龙江、上海、江苏、浙江、山东、河南、湖北、广东、重庆、贵州、青海、宁夏等16个省市开展首批工业云创新服务试点，基于互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术，建设工业云服务平台，聚集和共享制造资源和创新资源，推进制造需求和社会化制造资源的高质高效对接，探索制造业领域的共享经济新模式。
　　
　　在上述工业云创新服务试点中，天津市主要依托天津超算中心建立了天津滨海工业云平台内蒙古采用“1＋N＋N”服务模式(即一个平台、多种应用服务、多种专业资源服务)打造包头两化融合暨工业云创新服务平台；黑龙江工业云平台包括工业云设计、工业云存储等应用;河南工业云平台主要由设计云、服务云、管理云组成;山东工业云创新服务平台依托山东超算中心，主要提供设计云、管理云、商务云、物联服务云、知识云及数据云等服务;江苏工业云平台主要提供面向汽车行业的数字化设计仿真等云服务;上海工业云公共服务平台面向钢铁、汽车、民用航空、机电设备四大重点产业和研发、管理、设备、能源、物流、商务等六大重点领域，为企业提供SaaS云、IaaS云服务;广东工业云平台主要提供政务云、云桌面、工业软件云、培训云、检测云、电商云等云计算服务;重庆工业云平台包括工业设计云、企业采购云和工业金融云等三大云服务平台。
　　
　　据不完全统计，16个工业云平台注册用户数超过1500万，企业用户数超过20万，提供软件工具和软件服务超过3000个，模型、图纸、手册等技术资源超过4万个，培训视频超过7500部。上述工业云平台在驱动当地工业经济发展中均发挥了重要作用，以贵州工业云为例，贵州工业云提供260个云应用，服务企业用户达15998家，基于工业云服务，2015年实现重点行业数字化研发设计工具普及率达到40.5%，比2014年提高4.8个百分点，传统企业电商覆盖率达到35.3%，比2014年提高5个百分点。预期2016年，在贵州工业云的推动下，重点行业数字化研发设计工具普及率将达到45%以上，传统工业企业电商化覆盖率将达到40%以上。
　　
　　当前各地工业云计算平台的建设和发展，从总体来看，对推动区域经济体产业发展起到积极的效果，取得不错的成绩，但也存在若干问题，主要有以下几个方面：从平台建设来看，大部分工业云平台的建设没有和区域经济体资源禀赋以及主导产业优势相结合，部分区域在建设工业云服务平台中也没有结合当地已有的公共计算服务平台资源，造成重复投资、资源闲置等问题;从平台服务来看，大部分工业云平台以提供工业SaaS云服务为主，存在服务内容同质化、服务标准不统一、用户数据安全保障不到位等问题，同时工业云服务也没有和工业大数据服务融合起来;从商业模式来看，当前大部分工业云平台的运营主要以政府投资为主，面临盈利困难等运营压力，如何进一步加大工业云平台的推广和使用，创新商业模式，引入成熟的市场化发展机制，让更多的用户能透明化访问和使用工业云计算平台，值得深入探索。
　　
　　如何推动工业云下一步发展?
　　
　　结合前期工业云计算服务创新试点的实践，需从如下几个方面进一步促进工业云计算平台的发展：
　　
　　大力开发大规模工业应用软件，发展工业PaaS云应用
　　
　　当前全国各地建设的工业云计算服务平台，大多数以提供SaaS工业云服务为主，但目前大部分大规模工业应用软件并不支持云计算架构。在科学与工程计算领域，软件市场长期完全由国外软件垄断，版权费用非常昂贵，且并行规模还受限制，这些工业应用软件大多发展于半个世纪前，软件框架未能考虑现在及未来的超大规模计算需求，特别是前处理部分，已被证明是阻碍大规模计算发展的严重瓶颈。构建工业云计算服务平台迫切需要高水平的自主开发的面向云计算体系架构的大规模并行应用软件。
　　
　　当前大部分工业PaaS云服务和商业模式还处于摸索阶段，还存在很多缺陷和不足，而恰恰PaaS对提升传统产业的创新能力意义深远，因为当前制约传统产业创新能力的很大一方面就是缺少必要的创新工具、创新平台以及专业的创新团队，云计算中心以透明化方式提供行业应用PaaS服务将有效解决这一问题，尤其在传统制造业方面，但传统制造业的PaaS平台研制还面临诸多问题，如制造行业的细分问题，制造业非常庞大，如何选择细分的制造领域入手?如何提供透明化的PaaSAPI接口供制造业用户调用?这些都是问题，解决了这些问题，云计算对产业的拉动和潜力才能完全得到释放。工业云在未来的发展中，需更多地以建设工业PaaS云服务平台为主，包括建设面向工艺和面向行业的PaaS云，如磨削云、切削云、焊接云、精加工云、服装云等。
　　
　　工业云和工业大数据需进一步融合发展
　　
　　工业云旨在解决中小型工业企业在提升创新能力时往往要面临的工业计算软件及平台搭建、计算机建模和仿真、高端研发人员的培养等诸多问题，基于工业云服务，工业用户可进行快速有效的仿真模拟，降低设计与制造成本、提高原料的利用率、从而大幅缩短企业产品升级换代周期、提高产品性能、提升企业信息化能力、大幅提升工业企业的自主创新效率，并推动企业核心竞争优势的提升。
　　
　　工业大数据基于云计算、物联网、移动互联网、海量数据挖掘等新一代信息技术推动大数据在工业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销、售后服务等产品全生命周期、产业链全流程各环节的应用，并与智能机床、机器人、3D打印等技术结合，推动了柔性制造、智能制造和网络制造的发展;工业大数据与智能物流、电子商务的联动，也进一步加速了工业企业销售模式的变革，如精准营销配送、精准广告推送等。
　　
　　工业云和工业大数据均以辅助工业企业创新其研发、生产、运营、服务和管理方式推动互联网与工业融合发展，成为当前经济新常态下，加速工业转型升级和提质增效的重要手段。工业云和工业大数据，二者你中有我，我中有你，均基于工业云计算服务平台进行海量数据的存储、数据挖掘和可视化呈现，工业云是工业大数据的平台和支撑手段，工业大数据则拓展了工业云的服务范畴，二者未来将进一步融合发展，推动互联网由以服务个人用户消费为主向服务生产性应用为主，由此导致产业模式、制造模式和商业模式的重塑。
　　
　　工业云(大数据)建设需进一步结合区域资源禀赋和主导产业特征
　　
　　当前，工业云(大数据)应用服务的供给和需求存在阶段性结构性矛盾。一方面工业云计算服务、工业大数据服务有着广泛的需求;另一方面，部分工业云(大数据)服务平台却存在用户不足、资源闲置等情况。以上问题产生的原因主要有两点，一是当前大部分工业云服务同质化严重，大部分工业云平台缺乏与当地主导产业紧密耦合的服务设计，接地气不足;二是工业云作为相关技术、平台和交易模式的集成创新，其发展受制于商业模式的简洁性、效益的可预期性。当前已建成的工业云平台其安全性、服务的易获得性都有很大的提升空间，大部分还是政府资助在运营，需尽快走出一条商业化运营的可行模式。
　　
　　在未来的工业云建设运营中，需进一步紧密结合区域经济体的资源禀赋和主导产业特征，要结合区域产业的集群性、产业的比较优势和产业的关联优势，因地制宜地建设工业云平台、设计工业云服务，只有这样，才能让工业云成为推动当地工业经济发展的“润滑剂”和“催化剂”。
　　
　　依托大规模超算中心，构建区域工业云(大数据)创新服务中心
　　
　　工业云的发展最终将采取“垂直工业云服务”模式，采用“大规模计算平台 大规模工业设备 领域专家团队 主导产业创新服务”的垂直创新模式，基于区域经济体资源禀赋和产业优势建立区域级工业云服务平台(也即工业云创新服务中心)。从美国等发达国家来看，依托云计算等新一代信息技术，建设先进制造创新中心并形成国家制造业创新网络，也是美国先进制造战略的重大举措。区域级工业云创新服务中心将成为未来区域经济体新技术的主要供给者、产业发展的重要催化剂。通过工业云创新服务中心，可进一步提升区域经济体主导产业的核心竞争力，并通过其渗透和扩散性，培育新经济增长点。
　　
　　在建设区域工业云创新服务中心时，要依托大规模超级计算中心打造工业云(大数据)平台。超算中心是为工业、商业、政府决策支持等领域的计算密集型应用和数据密集型应用提供快速、精确处理能力的数据平台，与云计算中心相比，其服务的本质都是提供计算服务能力和数据处理服务能力。千万亿次以下的超算中心在我国已建成很多，在2015年11月发布的中国最快性能超级计算机TOP100排行榜上，入榜的超级计算机每秒浮点运算性能全部超过300万亿次。2015年11月发布的全球最快性能超级计算机TOP500排行榜中，全球21.8%的最快性能超级计算机(共109台)安装在中国，居世界第二。当前我国拥有千万亿次以上计算能力的超算中心有10家以上，如：广州超算中心、天津超算中心、深圳超算中心、济南超算中心、长沙超算中心等等。预期到2017年我国将有15家以上千万亿次规模的超级计算中心。虽然广州超算中心的“天河2号”超级计算机在去年11月发布的全球最快性能超级计算机TOP500排行榜上以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度第六次夺冠，但我国超级计算的发展依然面临缺乏统一的规划和功能定位、交叉领域的专业技术团队严重缺失、行业应用软件依赖国外严重、超级计算机应用效率低下等问题。如何规划和高效利用大规模超算中心，让其渗透和扩散到行业创新的方方面面，是当前需高度重视的问题。
　　
　　随着虚拟化技术的发展、通信延迟的降低以及高性能计算应用类型和需求的多样性、广泛性，高性能计算云(High-performanceComputingCloud)以其较小的性能开销、灵活自主的管理服务模式逐渐成为超级计算的主流服务模式。以云计算的理念运营超级计算中心是一个重要的发展趋势。2015年10月，美国发布《美国创新战略》，该战略明确提出需保持美国在高性能计算领域的领先地位，政府机构将与计算机生产商和云供应商合作，令高性能计算资源更容易为人们所获得。在工业云未来的发展中，需进一步依托大规模超级计算中心建设区域工业云(大数据)创新服务中心，一方面，能基于云计算方式有效整合当前闲置的大规模超级计算中心资源;另一方面，也能够提供工业应用重大工程问题求解能力和大规模海量数据挖掘能力的支撑，并能承载培养和储备跨学科交叉领域高端专业人才的重任。
　　
　　产业结构的调整优化和经济效率的提升是当下推动我国经济发展的本质。工业云和工业大数据，作为生产性服务业，其本质是基于技术创新，通过生产要素使用效率的提升来提高资源配置的效率，从而推动工业企业全要素生产率的提升，也即工业经济效率的提升。发展工业云(大数据)服务，是发展现代服务业，推动我国区域经济结构调整，提升我国产业结构高度的有效手段。