【工业4.0案例分析之七】Fraunhofer工业数据空间参考方案

为提供规范的数据处理和可靠的企业数据交换，以实现企业数字化的成功转型，弗劳恩霍夫协会软件和系统技术研究所（ISST）与另外11个弗劳恩霍夫研究所为工业数据空间开发了参考结构模型，其保证数据和服务的数字化主权和参与者的数字独立性。工业数据空间是一个虚拟的数据空间，所有的企业致力于遵守共同的规则、可靠信任地交换数据、相互结合和共同发展。“工业数据空间联盟”将是这一结构选定领域的试点。

通过提供一个合作开放的数据平台基础、说明现有的标准适用性和其他的标准化需求、证实数字经济的企业和商业模式模型，该方案为德国工业作出了竞争性的贡献。在应用中，该方案主要集中在物流和供应链、应用和生产三个领域。

弗劳恩霍夫协会软件和系统技术研究所负责“工业数据空间连接器”等核心组件的开发。

数据成为商业创新的战略资源

数字化改变了传统产业的平衡和传统商业模式的结构。为确保其竞争力，企业利用了数字化的创新潜能。数据带动的创新主要体现在四个方面：

产品创新：在医药行业健康数据的使用中允许更有效、更独立的药物和治疗方案。由此，医药产品的提供者、医疗保险、公共卫生组织和患者在这个经济系统中共同合作。

服务创新:在交通工具的路线导航中，现代交通管理通过不同数据源的使用实现了路线计算的动态化。

过程创新：零售业通过结合商品流和信息流，避免在超市货架上出现“缺货”情况。所有合作伙伴可随时使用商品的数据（位置、参数等），并共同进行控制和监控。

组织创新：汽车行业的自动化驾驶要求产品、订单数量、运输说明等的基本数据必须由制造商、供应商和物流服务商共同、可靠地管理。

工业数据空间支持企业对创新潜能的使用并提供了基本的数据服务，如数据匿名化、集成服务和“误差数据”的调整，对企业的数字化转变作出了贡献。

对数据的主权

数字化是商业模式创新的推动者和促进者。数据是企业成功的关键资源。参与者数据的可靠交换和简单结合是智能服务、创新服务和自动化业务流程的前提条件。

在这样的背景下，工业数据空间旨在创造一个可靠的数据空间，实现不同行业不同规模的企业对其数据资源的主动权控制。它不受地域控制，且具有欧洲或国际化倾向。

数据是企业的战略资源，同时也是一种经济商品。数据的安全交流和简单连接是产业和企业的成功因素之一。分布式的产业数据空间认证方法确保了数据提供者对数据的主权，并维持了参与者彼此之间的信任。“工业数据空间”方案实施的核心在于“工业数据空间连接器”，该连接器的平台独立于智能传感器和企业资源计划系统，并形成了一个安全的数据通道。

网络化数据空间为企业中进一步的数字化和数据的连接奠定了基础。如此，不同应用领域中的产品创新、服务创新、工艺创新和组织创新也成为了可能，例如生产和物流中的自动控制、交通管理的新方案以及在实证基础上而进行的精确药物临床研究。总而言之，能够进行高效价值创造的产业数据空间能在各个主要领域做出贡献。

主要的挑战表现在标准化和数据安全上。弗劳恩霍夫应用研究促进协会会长ReimundNeugebauer博士说道：“工业数据空间在如今脱颖而出，是由于它以开放式数据空间中的跨领域全面联网为目标。这个方案使得企业能够更简单地在其商业模式中运用数字化的潜力，而不用交出对数据的控制权。”联邦教育与科研部国务秘书Georg Schütte博士补充道：“德国和工业4.0是一体的。我们希望能够利用好新的工业革命中的机会并引领这一趋势。经济和研究方面必须共同寻找新的解决方案。因此我们非常欢迎工业数据空间这一方案以及弗劳恩霍夫研究所发起的经济跨领域方面的工作。在我看来，这是一个可以实现工业4.0创新型生产和商业过程的重要方案，我们对此表示大力支持。”

工业4.0的实现是德国以及欧洲工业的决定性竞争因素。数据在其中也扮演着一个关键角色。通过智能的运用我们可以开辟出新的商业模式并将现有的工艺设计得更加高效。为了确保参与的企业的数字主权并同时实现各企业的联网，我们研发出了部分结构这一解决方案，这一方案涉及到管理（“游戏规则”）、数据服务（数据模型与交换格式）、软件（软件整体结构的分解）和安全性（对敏感数据的保护）。这其中还考虑到了不同财团和倡议的准备工作。这个方案实施的核心在于“产业数据空间连接器”，该连接器的平台独立于智能传感器和企业资源计划系统，并形成了一个安全的数据通道。

工业数据空间连接器——保障数据主权

安全的数据交换和简单的连接是数字经济的重要条件。由此，智能服务、创新的商业模式和可持续的商业进程才成为可能。该工业数据空间倡议的目的是建立一个虚拟的数据空间作为参考结构模型，它使不同行业、不同规模的企业最大限度地利用数据和维护数据主权。

工业数据连接器实现了企业与工业数据空间的有效连接，是数据进出企业的接口。因此企业数据主权的维护居于首位：在数据空间内，连接器使数据持有者在使用周期内拥有对其数据的完全控制权。如特定的过滤机制保证只有开放性的数据才能离开企业。由数据所有者指定的数据使用的规则和约束将得到无条件遵循。连接器将在保证数据安全的前提下灵活实现增值服务数据的整合和处理。不同安全水平的连接器一方面实现安全要求较低的合作伙伴的一体化，另一方面为安全要求较高的参与者提供高科技保护水平。

安全结构的基本功能将在各个安全级别上实现且无法禁用，进一步的表现取决于使用的硬件设置和配置。例如，某些功能只能通过一个信任支持硬件如一个可信平台模块（TPM）实现。弗劳恩霍夫协会应用集成安全研究所提供了第一个连接器，并根据部署方案在工业领域投入使用。

工业数据空间：连接器成为安全增值服务的重点

慕尼黑/汉诺威，2016年3月——跨企业边界的数据增值服务的安全、可控、可信，是工业数据空间的参考结构模型的目标。其关键是将可信、分散的企业信息连接到数据空间的连接器。连接器关注数据的可控可靠的转送、可信的加工和具体的计费需求。因此在增值服务领域，从数据的形成到应用都要求一个可靠的数值创造链。

数字化将持续改变传统行业的商业模式，导致新型商业模式的形成，从产品到过程、组织结构再到服务结构对各行各业进行冲击。 如医药行业健康数据的使用会导致更有效、更个性化的药物和治疗方案的引进。无论是汽车、个人资料、医学或生产数据–数据管理的标准化协作进程似乎是必要的。一个为数据主动权提供高标准的安全结构，意味着生产者和所有者独自决定数据的处置。

应用与研究之间的桥梁

2015年10月“工业数据空间”的启动使德国向工业数字化又迈近了一步，促进了经济与科技间的交流。协会新任董事长Reinhold Achatz教授提到，工业数据空间让他们确保将具体的经济利益引向研究领域，同时企业应尽快利用项目成果实现转型。

工业数据空间的任务在于，平衡企业与德国联邦教育和研究部研究项目间的需求以及建立用例模板的主题门户。同时协会还建立了专门委员会、工作组和活动小组，致力于经济科技标准化问题和认证进程。在政策制定和法规进程中其将参与国家级和国际级尤其是欧洲的研究领域并支持促进数据空间安全的信息活动和培训活动，尤其支持中小企业（KMU）。