工业互联网的发展历程及实现路径

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1、工业互联网的发展历程及实现路径目前，我国工业互联网发展迅猛，从国家层面、部委层面、地方层面都在积极推动，国际上 对工业互联网发展也比较关注。我主要介绍工业互联网的三个方面内容：工业互联网的基本 认识、国内夕卜工业互联网的主要进展、我国工业互联网发展部署。工业互联网的基本内涵现在很多新的技术不断涌现，除了原来侧重的IT行业，新的技术还在加速向新的实体经济 产业各个环节渗透，包括共享单车、自动驾驶、人工智能等。工业互联网本身就是和制造业 的结合，ICT新的技术融合将会对原有工业模式产生很大的变化和影响。国家强调数字化转型或数字经济。数字经济包含数字经济产业化和产业数字化两部分。产业数字化部分强调I

2、CT对其他产业的贡献，它会带动GDP增长，在农业、工业和服务业 三大产业当中，目前对服务业影响比较大，其次是工业，对GDP增长的贡献超过30%。在 当前工业领域，工业数字化已经是很重要的一块内容，也是工业转型升级很重要的推动力。工业互联网发展的大脉络有两个维度，上面是互联网的发展，下面是工业的发展。互联网是 从消费互联网向产业互联网发展，其中一个很重要的方面，就是面向实际的生产经营，利用 互联网提供相关的服务和支撑。工业本身也是有自动化、系统化的一个过程。一开始是单机 控制到工控系统出现，到ERP等工业的管理系统，工业和互联网逐步出现融合发展，到 2012年工业互联网的概念正式提出来。随着新技

3、术、新发展理念的引入，工业系统正在从 单点的信息技术应用向全面的数字化、网络化、智能化演进。工业互联网最开始由美国提出。美国对技术创新非常重视，在2011年就围绕实体经济进行 创新发展布局。美国还有先进制造计划，积极打造制造业创新网络，即NNMI。这类似我 国正在推动的创新中心，目前，美国已经有14个，围绕一些关键创新领域，把产业链相关 方都聚集在一起，从而加速技术成果的产业化。2014年美国成立了工业互联网联盟即 IIC,包含GE、AT&T、英特尔、思科等企业，在全球形成了很大的影响力。我国也一直在积极布局工业转型发展，从两化融合到两化深度融合再到现在的工业互联网。 关于采用“工业互联网”这

4、个概念，开始也进行了反复论证，一是因为我国是制造业第一大 国，其次我国互联网创新活跃，工业互联网可以将两个优势都结合起来。2017年11月底，发布关于深化互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见， 工业互联网正式成为国家级战略，工业互联网是一个大的体系，是战略性变革的理念，不是 简单的网络，也不是简单的平台，也不是简单的模式，是系统化的，是对工业制造业理念的 大变革，会引导着技术脉络、管理体系等等变革。工业互联网的内涵和定义很重要，它的界定实际上是定位和范畴的界定，直接影响到对工业 互联网如何认识，包括大的架构和布局。目前工业互联网有两大内涵。首先是工业互联网是 关键网络基础设施，工业互联

5、网基于现有互联网，但同时会推动互联网发展和演进，以便满 足安全、实时、可靠性等要求，包括工厂内网、工厂外网和标识解析。同时工业互联网还是 新业态和新模式，类似互联网和移动互联网，围绕工业生产经营，会产生很多应用创新，包 括智能化生产、网络化协同等等。工业互联网的功能视角包括三大体系，即网络体系、数据体系、安全体系。第一个网络体系 是基础，主要作用是把各个工业要素、各个工业环节连接起来，以支持数据的流动，具体包 括网络互联、标识解析、信息交互；第二个是数据体系，数据体系是核心，通过数据的流 动、共享、汇聚，支撑形成各种智能化应用。包括三大闭环，即生产控制的闭环、企业层面 的运行决策优化闭环、整个

6、产业链价值链闭环，其中生产控制闭环因为要满足生产环节实时 反馈控制要求，需要满足超低时延、超高可靠性等要求。第三个体系是安全体系，安全体系 是保障，需要和工业互联网发展同步规划、同步部署。三大体系是工业互联网的关键技术设 施，把三大体系建设好，基础设施建设就非常好了，在这个基础上可以更好地支撑各种创新 应用发展。工业互联网的发展，一个很重要的核心任务就是建设好三大体系。网络体系方面，这是互联 网现在的情况。包括智能终端、全球互联的IP网络以及HTTP等互联网协议。工业互联网 的外延扩大了，包含了工厂内网。此处要特别说明一下DNS系统，上网都会输入域名，通 过DNS获取域名对应服务器地址，然后才

7、能接入到服务器获取相关信息。到工业互联网领 域，标识解析就是一个很重要的系统。域名是很好记的，但对机器来说识读效率等就很低。 在工业互联网领域，我们希望给原材料、产品附予编码，通过自动识读技术实现自动识读， 为了定位服务器找到相关信息，也需要类似DNS的标识解析系统，以便实现编码到信息的 定位。工业互联网的标识解析体系也是要建立类似DNS的分层分级的体系，标识解析听起 来很抽象，简单概述起来，就是一个码加一个解析系统。数据体系方面。数据体系是核心，通过数据汇聚和大数据分析等技术，形成智能分析和判 断，而原来工业生产、经营、管理主要靠既有经验，平台将来可能汇聚很多数据。现工业互 联网平台功能构分

8、三层，三层的划分有点像云计算，最底层是边缘层，通过连接设备、不同系统等，把数据采集上来，可以做一些协议转换适配等 等。中间是基础能力层，基础能力层是平台的核心，对数据进行汇聚、处理、清洗，最关键 该层还会汇聚很多服务、模型、算法，并提供开发环境，特别是把现在的工业经验、工业模 型等进行数字化，放到平台上，就很容易调用相关能力，形成新的应用。最上层是工业应用 SAAS层，包括云化工业软件，现在很多工业企业都没有安装工业软件，通过提供云化的工 业软件，如ERP，企业就可以租用了。还有垂直领域的应用创新。安全体系方面，随着工业互联网发展，很多工业设备、系统都要连到互联网上，会带来很多 安全挑战和风险

9、。现在工业体系相对封闭，有的企业采用物理隔离或者逻辑隔离方式来保障 系统安全，但是工业互联网的发展会慢慢促进工业系统的开放，互联网上的很多安全风险都 会延伸到工业互联网中，所以安全体系建设是工业互联网发展的一个很重要的基础和前提。 工业互联网安全体系包含五个方面：设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和数据安 全。工业互联网目前以制造为切入点，但工业互联网不仅仅是制造业，也包含其他领域的应用。 做好基础设施，如网络平台、安全等等，保证实时安全可靠，那么还可以有效支撑能源、交 通、物流等发展。3D打印、智能装备等强调单点智能，工业互联网是一个大的体系设计。通过数据的流动、 数据分析，形成系统化的

10、智能，这是远远超越原来靠经验来判断的，可能会出现很多新的发 展空间，这对现有工业体系会产生很大的影响。工业互联网的工业体系实际上复杂很多，将来工业互联网在工厂内部会出现新的网络连接， 智能传感器、控制器等更多数据采集节点，互联网中会出现很多工业互联网平台。内夕卜工业互联网的主要进展目前工业互联网是全球布局热点。美国因为互联网发展非常好，希望打造工业互联网发展基础，而且他们不仅仅是围绕工业， 还包括能源、车联网、智慧城市等，工业互联网联盟是美国牵头的产业推进平台。德国更侧 重制造业，强调ICT技术和工业本身的结合，并成立有工业4.0平台来推进产业发展。日本 更强调机器人应用和工业本身高质量的发展

11、，成立有IVI价值链促进协会、物联网协会等组 织。相关组织都发布有各自的参考架构。我国首先也是从参考架构设计出发，同时通过测试 引导新技术的研究，通过应用案例标杆，来引导应用探索。美国和德国不同的地方在于：美国强调水平化、互操作能力建设；德国以工业为主。美国 IIC和德国工业4.0清晰地展示了双方关注点。工业互联网应用说两个方面都涵盖，目前是 以制造业为切入点，但更加强调水平化、互操作能力建设。美国通过测试床引导新技术应用，且要求严格，必须有创新技术或解决方案才可以。美国的 测试床覆盖范围较大，不仅涵盖智能制造，还延伸到产业互联网，如航空、微电网等。同 时，通过测试床，积极推进软件定义、时间敏

12、感网络、人工智能等研究和应用全球范围看，工业互联网平台成为全球竞争的焦点，大家使用互联网和移动互联网能感觉出 来，谁的平台占据了优势，会汇聚越来越多的资源和用户。目前互联网领域对平台的竞争已 经延伸到工业互联网领域。IT、CT、电信运营商、工业企业、互联网公司都在积极布局。 许多大家熟知的公司都在布局工业互联网平台。平台是工业互联网核心。国内和国际工业互联网平台还存在较大差距。GE在能源、航空、 医疗等行业有深厚的积累，很多模型已经放到Predix平台上，相关机理模型、算法、工艺 等需要多年沉淀，也能够反映出平台的技术基础和实力。从目前看，工业企业在工业互联网 平台方面具有较强的竞争优势。国际

13、很多技术创新、产业布局在不断地调整和演进中。美国一些跨国企业、初创企业发展特 别快，在工业互联网领域出现了很多独角兽企业，如Uptake。欧洲老牌工业企业，还有日 本，都在加速工业互联网的布局和发展，同时也产生了很多技术创新，如边缘计算、低代码 开发等。产业之间也在不断深化合作。如美国PTC，与罗克韦尔开展深度合作，可以给工业企业提 供整体解决方案，目前企业之间合作非常踊跃，平台发展也非常快。两大阵营”主要指产业界分别从供给侧和需求侧出发，来推动和探索工业互联网发展。工业互联网发展部署 我国初步形成了一大联盟”两大阵营”三大路径”四大模式”的态势。一大联 盟”指工业互联网产业联盟，联盟会员已超

14、过1000多家，包括ICT企业、工业企业、面向 工业领域的解决方案提供商，在中国工业互联网发展一大特色是互联网企业非常积极。联盟 也在积极提升国际影响力，并吸弓I外资企业参与，目前联盟会员中包含了 20多家外资企 业。此外，联盟会员中还包含了投融资机构。目前联盟已经形成“12+9+X”的组织架构， 即12个工作组，9个特设组和X个分联盟。特别要提一下，12个工作组中，包含垂直领 域工作组，以加速工业互联网在垂直领域的发展和落地，此外联盟还成立有政策法规和投融 资组，以宣传我国工业互联网相关政策，促进产业与政策的对接，产业与投融资的对接。特 色组主要是为加速推进一些热点方向的研究与发展，如开源特

15、色组。两大阵营”主要指产业界分别从供给侧和需求侧出发，来推动和探索工业互联网发展。我国不断加快工业互联网发展与探索，逐步形成了 “三大路径”，一是工业企业的智能化改 造，主要侧重工程内部，将设备、系统等连接加强数据采集，以实现企业提质增效等需求。 二是工业与产品、企业上下游和用户的协作。在工业互联网理念引导下，工厂正在从封闭走 向开放，产品走向智能化，工厂系统和产品、企业上下游和用户互联起来，在此基础上，提 供产品增值服务、企业之间的信息交互与服务协作，了解用户的感受。三是平台化路径，工 业企业、ICT企业等依托原有能力，结合工业互联网发展需求，来做工业互联网平台。我国围绕工业互联网的创新应用

16、有很多，有设备的健康管理、智能生产管理、能耗监控、排 放管理、质量管理等。如设备健康管理，是国内外都在积极推进的应用，通过通信模块将设 备练到网上，很容易做到预测性维护。还有创新应用是围绕企业经营管理和资源配置优化， 依托平台化理念，可以将企业的生产能力、生产资源在全国甚至全球范围内进行开展调配和 协作。和国外卜相比，由于我国工业企业信息化基础整体还较薄弱，在模式创新同时还需要同 步补课，如针对工业企业信息化水平较低的问题，利用工业互联网平台、企业上云用云，来 满足中小企业低成本信息化需求。通过平台连接工厂，可以打通供需，或将订单分解成不同 的工厂加工。还有连接物流，可以优化物流效率。有的企业还通过平台来连接金融，来服务 中小企业贷款等等。我