對發展工業互聯網的幾點認識與建議

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           以下文章來自 趙敏 走向智能研究院

           工業互聯網從（cóng）技術（shù）上說起源於幾十年前工業以太（tài）網和設（shè）備物聯網，從術語上說由中國上海可魯軟件公司在2007年提出，從普及上（shàng）說得力於美國GE公司的大力提倡與推動。

工業互聯網的“第一（yī）性原理”，就是要廣泛地聯接各種機（jī）器設備和工業係統，由此而（ér）實現“聯接-管控-優化-效益”的（de）基本邏輯：由聯接而實現數據采（cǎi）集，由數據采集而實現數據實時傳（chuán）輸、設（shè）備實時監測和設備行為的實時洞察，由此而有憑有據、精細化地進行工業資源的優化配置（zhì），為企業提質（zhì）增（zēng）效。

采集分析海量（liàng）數（shù）據，泛在聯接各種設備，優化配置工業資源，是工業互聯（lián）網的基（jī）本內涵；全國大範圍、社會大尺度、跨行業大協作（“三大”）是業（yè）界對它的基本期待。

一（yī）.工業互聯（lián）網的兩個網絡主體

工業互聯網到底發端於何時、源於何處（chù）？業界並沒有統一的說法。

如果認為工業互聯網（wǎng）源自工業（yè）物聯網，其源頭應該（gāi）是（shì）1999年（nián）誕生的物聯網（wǎng）。如果認為工業互聯網源（yuán）自工業以太網，其（qí）源頭應是1969年誕生的PLC（可編（biān）程邏輯控製（zhì）器）。

在1969年，科技與工業領（lǐng）域發生了很多彪（biāo）炳史冊的事件，出現了影響全世（shì）界的UNIX操作係統、C語（yǔ）言、ARPANET（阿帕網）、IP協議、數據庫、PLC等新生事（shì）物。其中，PLC是工業以太網、現場總線的源頭，而阿帕網（wǎng）是因特網的（de）鼻祖。

（1）工業以太網（wǎng）

PLC的出現，將第二（èr）次工業革命中以傳統的繼（jì）電（diàn）器控製（zhì）設備的方式，變成了（le）PLC的控（kòng）製方（fāng）式，因此德國人將（jiāng）PLC的（de）誕生作為第三次工業革命的發端。

PLC在製造過程中至關重要。在工廠（chǎng）裏，各種設備組合成生產線，按照指定的步驟、順序和（hé）質量標準實現產品加工和組（zǔ）裝過程的工藝特點，決定了每一道工（gōng）序、每一個生產環（huán）節（jiē）都需要一個控製單元（yuán）。因（yīn）此，在（zài）PLC大量應用的（de）過程中，問題也隨之而來：這些PLC形成了各（gè）自分（fèn）立/孤立的信息孤島，彼此之間的通信是個大問題，於是出現了CCR（集控中心）來集中管理。但是當集（jí）中控製規模過大、單（dān）元過於集中時，如果某一個（gè）關鍵路徑出現問題，可能會導致較大一片控製區域癱瘓，於是又有（yǒu）了分（fèn）布（bù）式控製方式。當人們用（yòng）導線把眾（zhòng）多（duō）的（de）控（kòng）製單元都聯接到一個網絡中後，各節點之間既（jì）能（néng）彼此正確通信，又不互相發生衝突，局域網的數據鏈路層功能就誕生了。

伴隨（suí）著（zhe）工廠規模的擴大，需要（yào）控製的生產區域也不斷增大，車間的生產環（huán）境越來越複（fù）雜，需要控製的設備越來越（yuè）多，聯接成本（běn）越來越高，當數字通信傳輸（shū）技術替代了（le）模（mó）擬信號之後，現場總線的基（jī）本形態就形（xíng）成（chéng）了。後來各種傳感器、執行器不斷融入數（shù）字技術，它們（men）之（zhī）間的通信就逐（zhú）漸（jiàn）演變成為局（jú）域網，從（cóng）CCR轉變成DDC（直接數字控製），再逐漸（jiàn）進化成DCS（分布式控製係統）。

1973年（nián），施樂帕洛阿爾托研究中心的羅伯特·梅特卡夫，即（jí）“梅特卡夫定律”提出者，給他的老板寫了（le）一篇有關以太網潛力（lì）的備忘錄，提出了（le）以太網概念。1976年，梅特卡（kǎ）夫與其助手戴維·包格思發（fā）表了一篇名為《以（yǐ）太網：局域計算機網絡的分布（bù）式包交換（huàn）技術》的文（wén）章，正式提出了以太（tài）網和有關技術。

以太（tài）網解（jiě）決方案有效地滿足了工業應用對實時性能和耐用性的（de）要求。當在以太網協議中封（fēng）裝了特殊的工業協議後（hòu），工業以太網就誕生了。

（2）工業物（wù）聯網

物聯網在1999年由麻省理（lǐ）工學院（MIT）教授凱文·阿仕頓最（zuì）早實踐和命名，將諸如RFID芯片或傳感器加在物件（jiàn）上，然後接入互聯網。在2002年（nián），物聯網用於工業領域，於是就有了工業物（wù）聯網。

工業物聯網是在工業外部誕生的、隨後又快速滲透到工業領域的聯接（jiē）機（jī）器設備的工業聯（lián）網解決方案。近些年，工業物聯的聯接範圍已經遠遠超越並涵蓋了工業以（yǐ）太網的聯接範圍，讓工業以太網成為（wéi）了工業物聯網的子（zǐ）集。工業物聯（lián）網的內涵和（hé）定義（yì）還在發展變化中，業界不少企業、組織（zhī）和專家認為工（gōng）業物聯網非（fēi）常接近工業互聯網，甚至就是工業互聯網。

工信部電子標準研（yán）究院認為：“工業物聯網是（shì）通過工業（yè）資源的網絡（luò）互連、數據互通和係統互操作，實現製造原料的靈活配置、製造（zào）過程的按需執行、製造工藝的合理優化和（hé）製造環境的（de）快速適應，達到資源的高效利用，從而構建服務驅（qū）動型（xíng）的（de）新工業生態體係。”該定義把工業物（wù）聯網看作是工業互（hù）聯網的一個最（zuì）大子集。

迄（qì）今為止，國際產業組織或（huò）標準化機構尚未給出工業物聯網的權（quán）威定義。

綜上所述（shù），工（gōng）業以太（tài）網和工業物聯網是工業互聯網的鼻祖和源頭。工業以太網主要通過機器自帶的PLC上（shàng）的（de）通（tōng）訊器來聯接機器，工業物聯網則通過傳感器、RFID來聯接設備和各種物件。這兩種聯接構成了工業互聯網的基本結構和主（zhǔ）體，來聯接工（gōng）業的“端（各種設備（bèi））”。由阿帕網發展起來的因特網構成了工業互聯網的補充，其主要用途是社交/消費互聯網，聯接各種電腦的“端”。

二.工業互聯（lián）網的三（sān）個基本特征

工（gōng）業互聯網的基本特（tè）征可以概括為三句話：

（1）聯接工業要素

工業互聯網所聯接的各種“終端（duān）”，都是工業界的各種要素，例如工業人士經常說（shuō）的“人、財、物”或者“人、機、料、法、環”，包括並不（bú）限於各種機器、設備、產線、物料、工藝、流程、設施、技能等。從企業邊界來說，工業互聯網不僅聯接了企（qǐ）業內（可以分布式）的各種資源和在製品，而且可以超出企業邊界，聯接各種高價值的在用品（例如汽車、工程機械、風電/光伏設備（bèi）等）。

（2）形成工業解決方案（àn）

在工業（yè）互聯網平台上，可以形成各種針對工業問題的解決方案，如產品（pǐn）研發改進、個性化定製、智能（néng）排產、精益生產（chǎn）、安全生產、預測（cè）式維護、節能減排等。

工業互聯網的範疇不宜盲目（mù）擴大。與工（gōng）業（yè）無關的消費互聯網、消（xiāo）費物聯網等解決方案，不宜納入工（gōng）業（yè）互聯網（wǎng）解（jiě）決方案範疇（chóu）。

（3）為工業主體服務

工業互聯網源於工業，興於工業（yè），也（yě）必須以工業為主體，服務於工業。建（jiàn）設工（gōng）業強國，是中華民族偉大複興的基礎，國家之間的競爭，實際上是工業實力的競爭，是包括了各種工業產品（41個工業大類、207個（gè）中類、666個小類（lèi））以及工業互聯網（含工業互聯網平台、工業APP）和工業軟件的工（gōng）業實力之間的競爭。

三（sān）.工業互（hù）聯網（wǎng）的四個必須做到

建設工業互（hù）聯網，筆者認為有四個必須做到：基於工業要素，遵循工業規律，聚焦工業應用，提供工業（yè）價值。

（1）基於工業要素

工業互（hù）聯網必須要把企業的人、機、料、法、環、信等工業要素全部聯接起來，其前提（tí）是做好這些工業要素（sù）的數字化工作。

（2）遵循（xún）工業規律

是指在工業領域中，天量身軀，巨大空間，綿長時間，嚴選材（cái）料，精算能（néng）耗，驗證模型，打磨軟件，耐心沉澱，反複迭（dié）代，是工業的基本屬性（xìng）。因此工業（yè）規律就是要反複打磨與沉澱，不會出現一夜“爆（bào）款”的短期行為。

（3）聚焦工業應（yīng）用（yòng）

是指工業互聯網上，傳輸的是工業（yè）數據，承載的是工業知識，控製的是（shì）工業設備，解決的是工業問題，優化的是工業資源配置。

（4）提供工業價值

可以從以下三（sān）個方麵體現工業價值：

（1）超越時空限製，打破（pò）原有相對封閉、僵化固化的工業係（xì）統格局，以相對離散（sàn）的形態，更靈活廣泛地聯接各種工業（yè）要素，展現跨（kuà）領域、大係統級的聯接價值；

（2）打造支撐製造資源泛在聯接、彈性供給、高效配置的工（gōng）業互聯網平台，構建基於海量工業（yè）大數據（jù）采集、匯聚、分（fèn）析的服務體係，形成新型價值鏈；

（3）基於對工業大數據的分析結（jié）果，洞察物理世界過去一直發生、但是無法觀測到的物（wù）理活動細節，挖（wā）掘隱藏的信息價值，做好研發、生產、服務與管（guǎn）理決策（cè）。

最終，可以讓企業做到大範圍優化配置工業資源，對企業（yè）的複雜係統進行精細化運營，進一步為企業提質增（zēng）效，實現可持續（xù）發展。

四.工業互聯網與社交/消費互聯網的區別

一個“互聯網”詞匯（huì）的背後（hòu），不同人群有著相當不（bú）同（tóng）的解讀（dú），也確實存在著相當（dāng）不同的網絡主體。工業互聯網有自己明顯的工業特征，在（zài）很多方麵都與社（shè）交/消費互（hù）聯網有較大區別。

（1）基礎不同

社交/消費（fèi）互聯網聯接的是（shì）電腦、手機、平板、服務器等（děng）“數字（zì）化原住民”，這些數字設備天生就具備上（shàng）互聯網的基礎，遵循IPv4或 IPv6協議即可；工業互聯網聯（lián）接的是“數字化移（yí）民”，即可以遷移到工業互聯網而成為網絡（luò）終端的人、機、物、活（huó）動等各種工業要素，這就需要對大（dà）量的工業設備與物（wù）料等進行（háng）數字化改造，需要開發和應用不同的設備驅動程序。

（2）所（suǒ）有權不同

絕大多（duō）數電腦、手機、平板等，具（jù）備個人屬性，歸個人使用和保管，而絕大多數工業（yè）設（shè）備具備企業的公（gōng）有屬性，是國有、公有、集體的，由於安全、保密、高價值等方麵的考慮（lǜ），工業設備上網（wǎng）時企業家的顧慮較多。

（3）聯接量級不同

社交/消（xiāo）費互聯網聯接幾十億消費人群（qún）和電腦設備，工業互聯網要聯接的（de）是幾百億設備——Gartner曾經預計（jì）今年IoT設備聯網量為260億，PTC預測設備接（jiē）入量為（wéi）500億，思科預測IoT設備聯接數為500億，而最新的預測將會達到1千億。總體上有（yǒu）數量級的差異。

（4）聯接難度不同

社交/消費（fèi）互聯網是統一（yī）標準協議，開放網（wǎng）絡，聯接相對（duì）容易，工業互（hù）聯網聯接對象是工業設備，存在存量大、種類雜、協議多、開放程度不相同，由此帶來的是（shì）設備數字化（huà）改（gǎi）造成本高、數據采集精度差、協議兼容難度大、雲端匯聚效率低（dī）等問題。

（5）響應不同

社交/消費互聯網無需（xū）工（gōng）業級的實時響應，例如在（zài）微信對話或提交購物申請時，有1秒左右的延遲（chí）並不影響使用結果；工業互聯網往往需要毫秒、微（wēi）秒甚至百納秒級的實時響（xiǎng）應，需要（yào）與此相適應的時間敏感網絡TSN，甚至需要更精準的時間明晰網絡TAN。有些（xiē）看（kàn）似隻有半（bàn）毫秒（miǎo）的延遲，在車間裏可能就會釀成重大工業（yè）事故。在國家電網的管理中，精準對時（shí）的要求已經小於1微秒。

順便指出，5G是最新一代（dài）蜂窩移動（dòng）通信技術，具（jù）有高速（sù）率、大容量、低時（shí）延（yán）、高可靠等特點。但是5G的（de）低時延隻是在1毫秒級別（bié），從通信角（jiǎo）度來看，時延已經很低，但從工業控製角度來看，距離工業現場（chǎng）中自動化設備的百（bǎi）納秒級實時控製要求還差兩個數（shù）量（liàng）級。但（dàn）是這並不妨礙5G在（zài）自動控製設備之外的工業場景找（zhǎo）到大量使（shǐ）用場景。

（6）對象/場景不同

社交/消費互聯（lián）網的典型場景是在以人為主體的消費活動（dòng）中，為了（le）人與人溝通在電腦之間傳輸數據，對可靠性、穩定（dìng）性的要求（qiú）一般（bān）。例如使用家用型普通（tōng）網（wǎng）線就可以實現聯網。

工業（yè）互聯網的典型場景是在車間或設備工作現場等以機器為主體的業務活動中，為（wéi）了生產目的在設（shè）備之間傳輸數據（jù），對可靠性、穩定性的要求更高，在車間使用的（de）網線要求防潮、防塵、抗震動、抗拉和抗電磁串擾，通常會使（shǐ）用五類網線、超五類網線或者甚至使用六（liù）類（lèi）屏蔽網線。

（7）用（yòng）戶心態不同

在社交/消費互聯網用戶群體，人們願意嚐試新事物，擁抱變化，特（tè）別是消費群體中的年輕人，是（shì）擁抱和嚐（cháng）試新生事物的主力軍；

在工（gōng）業互聯網（wǎng）用戶群體，人（rén）們趨於保守，駐足觀望，想變又擔心變化（huà）。很多（duō）企業的決策者並不願意把自己的設計、生產與服務數據以及相關經驗，以工業APP的方（fāng）式分享出來。對工（gōng）業互聯網真正有積極性的，應該是某些工業設備生產廠商。

（8）有很多意想不到的坑

某企業選擇了一家報價最低的供應（yīng）商，結果現場部署的網線居然是家用型普通網線，沒有使用工業級的五類以上網線，而且網線水晶頭（tóu）做得質量差，走線（xiàn）也很不規範（fàn）。結果（guǒ）在實施過（guò）程中就出現了異常情況（kuàng），設（shè）備接入網絡後出現了丟包現象，有的網線不通，造成調試難度增（zēng）大和實施時間的增加。而且企業（yè）的後期維護變得很麻煩，經常出問題。後來該企業隻好用標準的六類屏蔽網線取代了家用普通網線，走線規範整齊，才徹底解決了問題。

（9）相互融合與借鑒

兩個領域兩回事，認識上不可混同，試（shì）圖以（yǐ）一種領域場景去直接套（tào）用另一種領域經驗，是難以奏效的。但是二者也可以相互跨界，可以相互借鑒經驗。

例如（rú）在（zài）消費互聯（lián）網（wǎng）的一些成熟做法，也可以在（zài）工業互聯網中予以借鑒，如某工業互聯網（wǎng）平台，就借鑒了“滴滴打車”模式而做了一個“工業滴滴”，將設備保有方與設備維修人員（yuán）聯係起來，對接雙方需求，讓設備保有方不再找不到維修人員（yuán），讓維修人員不再找（zhǎo）不到活幹。

五（wǔ）.工業互聯（lián）網的自身完善與融通發展

（1）工業互聯網還是工業局域網（wǎng）

對於“互聯網”一詞，早期國家標準翻譯為因特網，源於其英文名internet的音譯（yì），本意是“國際電腦互連網絡”。因此，國際、電腦、網（wǎng）絡，是它最重要的三個標簽。

社（shè）交/消費互聯網早就是四通八達的國際互聯網（wǎng）絡了，極（jí）少有兩個終端之間發生無法對話交換數據的事件；而工業互聯網，目前還基本上是一個“工（gōng）業局域網”，無論是哪一家的工（gōng）業互（hù）聯網平（píng）台，都（dōu）是在相對有限的範圍內、聯（lián）接（jiē）一定數量（liàng）的設備，主要看業務需（xū）求和自（zì）身拓展能力而定。有外聯需求且聯接能力強的平台，已經走出國門，聯接了大量境外設備；無外聯需求或聯接能力（lì）弱的平台，以（yǐ）聯接本地設備為（wéi）主。總體上，工業互聯網還沒有發展到“國（guó）際互聯網”的聯接水平。因此（cǐ）拓展工業互聯網的（de）聯接能力是首要問題。

（2）工業互聯網生態（tài）建設日（rì）漸重要

國內工業互聯網平台已經有了數百家。但（dàn）是這些工業互聯網平台之（zhī）間基本上（shàng）都是各自為戰、互不相聯的“數據孤島”，每個“孤島”各自聯接了業內一批客（kè）戶和開發（fā）者。先（xiān）知先覺（jiào）的平台企業，開始（shǐ）注重工業互聯網的生態體係建設（shè），盡量在延伸自己網絡上的各種“鏈”的觸角，在更多的領（lǐng）域、更大的範圍開疆拓土；而（ér）後知後覺的（de）平台企業，似乎還沒有建立工業互聯網生態體（tǐ）係的概念。

未來工業互（hù）聯網的發展（zhǎn）與競爭，實際上是工業互聯網生態體（tǐ）係的競爭。唯有（yǒu）注重工業互（hù）聯（lián）網的生態（tài）體係（xì）建設，方能行穩（wěn）致遠，做到可持續發展。

（3）工業互聯網“扶貧”勢在必行

大企業通常不會（huì）選用別（bié）人的工業互聯（lián）網平台而自己開發，但是（shì）中小微企業不具備工業互聯（lián）網平台的開發能力，是工業互聯網（wǎng）領（lǐng）域（yù）的“貧困戶”，他們應用工（gōng）業（yè）互聯（lián）網的問（wèn）題，是一個工業領域的實實在（zài）在的（de）“扶貧”問題。

談及工業轉（zhuǎn）型（xíng）升（shēng）級（jí），如果隻有大型企業成功（gōng）地（dì）加入新（xīn）基建，應用工業互聯網，那麽中國的工業轉型升級最多完成了一半。隻有中國的中小（xiǎo）微企業也大（dà）部分（fèn）上了工業（yè）互聯網，才能說工業轉型升級走上了正軌。

目前，中小微企業（yè）隻能選擇某一家的商用平台，或者仰賴政府提供的工業雲/工業互聯網的公共服務平台（tái）。因此，工業互聯網的（de）公共（gòng）服務平台建（jiàn）設就（jiù）成了一個必須要解決、具有全局戰略意義的（de）問題。

（4）工業互聯網平台的互聯互通

絕（jué）大部分工業互聯（lián）網平（píng）台，不僅聯接工業終端的（de）數量和能力不夠，聯接其它工業互聯網（wǎng）平台更（gèng）不（bú）夠。這造成了很多問題，如一個在（zài）平台甲上客戶（hù），能否因客觀原因而（ér）順利遷移到平（píng）台乙？一款在平台甲上開發成功的工業APP，能否順利遷移到平台乙？否則重複開發、重（chóng）複建設的（de）內耗很嚴重。

因此，如（rú）何從目前的諸侯割據、各自為戰，發展到強強聯手（shǒu）、合作共贏，生態致勝，如何從工業局域網盡（jìn）快（kuài）過渡（dù）到工業互（hù）聯網，如何讓不同的工業互聯網平台之間實現互聯互通、融（róng）通發展，是目（mù）前各個工業互聯網平台提供商亟待思考、盡快破局（jú）、必須解決（jué）的關鍵問（wèn）題。

六.小結

工業互聯網是從（cóng）工業的內生需求與外部技術合（hé）力（lì）發（fā）展中誕生（shēng）的新型工業網絡。它（tā）的麵世（shì）迎（yíng）合了新工業革命的發展需求，是兩化融合向縱深的發展，是智能製造落地的關鍵基礎（chǔ）設施。

今年4月（yuè），工業互聯網被（bèi）國（guó）家列為“新（xīn）基建”項目，點名要加快建設；在剛剛過去的6月30日，中央再次要求“以智能製造（zào）為主攻（gōng）方向，加（jiā）快工業互（hù）聯網的創新發展”，充分（fèn）表明國家對工業互聯網的高度重視。因此工業互聯網生逢（féng）其時，前景無限。

在工業互聯網的發展過程中，一定要（yào）領會和掌握工業互聯網的“兩（liǎng）個網絡主體、三個（gè）基本特征、四個必須做（zuò）到”；要注（zhù）意工（gōng）業互聯網與社交/消費互聯網的區別，不要把不是工業互聯網（wǎng）的內容（róng）納入工業互聯網；要特別注意工業互聯網平台的融通（tōng）發展和生（shēng）態建設，以及工業互（hù）聯（lián）網發展中的（de）“扶貧”問題。