范靈俊

發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是中國制造業(yè)升級的必由之路。我國有很多的優(yōu)勢，但是也面臨很多的困難。面對這些問題，需要頂層設(shè)計，也需要積極的發(fā)動市場力量，完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈。

什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

美國著名電器和電子設(shè)備制造公司通用電氣（General Electric Company，GE）于2012年底提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正以前所未有的方式構(gòu)建起數(shù)字化、智能化工廠，已成為全球制造業(yè)新一輪搶占的制高點。據(jù)估計，到2020年，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到2250億美元。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，是連接工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)。通過傳感器、信息通信技術(shù)連接眾多工業(yè)設(shè)備，使得系統(tǒng)能夠以前所未有的方式搜集、傳輸、交換和分析工業(yè)數(shù)據(jù)，并對生產(chǎn)過程和各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化，幫助企業(yè)進(jìn)行更明智和更快速的業(yè)務(wù)決策，優(yōu)化資源的配置。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是生產(chǎn)領(lǐng)域的一次革命，其核心是通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算與大數(shù)據(jù)應(yīng)用，提升工廠生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，并創(chuàng)造精準(zhǔn)供給。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，工業(yè)生產(chǎn)的諸多方面和環(huán)節(jié)都將受益。例如，在設(shè)備管理方面，制造設(shè)備易于磨損，也易受特定條件的影響。利用傳感器可以監(jiān)控溫度、濕度、振動和其他可能導(dǎo)致低于最佳運行條件的因素，從而基于傳感器和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)設(shè)備基于狀態(tài)的及時維護(hù);在能源消耗方面，通過使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可以監(jiān)控企業(yè)的電力、水、燃料等資源的消耗，消耗了多少以及消耗在了哪里，通過智能計量和有效管理，可以顯著降低運營支出;在庫存管理方面，通過供應(yīng)鏈監(jiān)控和分析，可以獲得實時供應(yīng)鏈信息，原材料和產(chǎn)品將更容易跟蹤，所有相關(guān)方都可以追蹤所需信息，為企業(yè)提供全面的庫存視圖，對可用材料和供應(yīng)品的估計更加準(zhǔn)確，以便盡快預(yù)測問題并及時解決庫存減少問題，從而降低庫存管理的錯誤和風(fēng)險。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新型工業(yè)化的基礎(chǔ)設(shè)施，是智能制造的關(guān)鍵使能技術(shù)。建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、實現(xiàn)智能制造是第四次工業(yè)革命的核心內(nèi)容。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度，一方面，運用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型;另一方面，也推動了運用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等服務(wù)的智能化企業(yè)的蓬勃發(fā)展。因此，近年來，美國、德國等發(fā)達(dá)國家在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造領(lǐng)域積極布局，大力投入，爭相搶占制高點。

美國將重振制造業(yè)作為近年最優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，并力求以新的革命性的生產(chǎn)方式重塑制造業(yè)。2012年2月美國推出“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，希望借助網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的力量，提升傳統(tǒng)制造業(yè)和發(fā)展先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)，從而提升整個工業(yè)的價值創(chuàng)造能力。通用電氣提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念后，美國五家行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)手組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。除了通用電氣這樣的制造業(yè)巨頭，加入該聯(lián)盟的還有IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業(yè)。德國2011年11月公布了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略。2013年4月，德國推出《保障德國制造業(yè)的未來——關(guān)于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》報告。報告提出，致力于基于信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical System，CPS）實現(xiàn)新的智能化制造方式，使德國在智能制造技術(shù)和CPS技術(shù)及產(chǎn)品上保持領(lǐng)先。美國通用電氣和德國西門子作為發(fā)達(dá)國家先進(jìn)制造業(yè)的代表，已分別推出了Predix、MindSphere平臺，以探索開放共享的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，通過夯實基礎(chǔ)，來構(gòu)建未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系。

近年來，我國也迎頭趕上，積極布局、發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造。2017年11月，國務(wù)院出臺關(guān)于《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，隨后包括江蘇、浙江、廣東在內(nèi)的多個制造業(yè)大省也出臺了實施方案和扶持政策。例如，廣東在2017年已經(jīng)成立了廣東省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。2018年3月，工信部推出《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)及推廣工程實施指南》，旨在加快推動建立我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺推廣。

與此同時，我國制造業(yè)企業(yè)也積極探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下新的生產(chǎn)模式。例如，紅領(lǐng)集團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)定制生產(chǎn)體系，致力于構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+大規(guī)模定制”生態(tài)圈，依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同生產(chǎn)。海爾以COSMO平臺為核心的智能制造模式，解決了用戶和互聯(lián)工廠資源零距離交互、參與定制全流程的問題，平臺對服務(wù)提供者、開發(fā)者實現(xiàn)價值回饋，從而構(gòu)建共創(chuàng)共贏的生態(tài)架構(gòu)。

根據(jù)德勤（Deloitte）發(fā)布的《2018中國智能制造報告》，中國工業(yè)企業(yè)數(shù)字化能力不斷提升，中國已成為工業(yè)機(jī)器人第一大消費國，需求增長強(qiáng)勁。63%的制造企業(yè)已將數(shù)字化工廠列為智能制造部署的首要任務(wù)，中國智能制造發(fā)展當(dāng)前進(jìn)入高速成長期。

然而，與發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍面臨差距，主要表現(xiàn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在我國制造業(yè)中的滲透率仍較低，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵基礎(chǔ)能力不足、生態(tài)構(gòu)建能力不足，以及缺標(biāo)準(zhǔn)、缺資金、缺人才等問題。

發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的難點

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的新生產(chǎn)模式將是諸多生產(chǎn)要素高度的集成與融合，所有參與者及生產(chǎn)資源、生產(chǎn)資料高度互動，客戶和產(chǎn)品的獨特需求和特性有可能融入到設(shè)計、生產(chǎn)、運營等各個階段，工人能夠根據(jù)具體情況對生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)的控制、監(jiān)管和最優(yōu)化配置，智能化生產(chǎn)和產(chǎn)品將隨處可見。因此，推動信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，促進(jìn)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造和發(fā)展，是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)問題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)不僅涉及工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，還涉及工廠外部網(wǎng)絡(luò)，涉及海量異構(gòu)設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造，同時，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的開放性、系統(tǒng)的互聯(lián)互通性及互操作能力。設(shè)備和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)及協(xié)同需求將大大增加，并帶來了大量新的標(biāo)準(zhǔn)化需求。如何在系統(tǒng)中集成現(xiàn)有的和即將產(chǎn)生的新的各種各樣的設(shè)備，如何對設(shè)備和資源進(jìn)行識別、標(biāo)識和尋址，如何提取和搜集有用的數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，如何實現(xiàn)系統(tǒng)中大量異構(gòu)設(shè)備和節(jié)點實時可靠的互聯(lián)互通等等，都涉及到標(biāo)準(zhǔn)化的問題。因此，需要建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)、平臺與支撐標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識解析標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等，包括數(shù)據(jù)表示的通用標(biāo)準(zhǔn)和接口、通信協(xié)議、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識辨別系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有個著名的“昆蟲綱悖論”現(xiàn)象，即，一方面，海量終端和設(shè)備應(yīng)該帶來巨大的市場;另一方面，目前尚缺乏可拷貝的大批量的應(yīng)用，而且人們也想象不出能拷貝上十億份的批量應(yīng)用，而沒有大規(guī)模應(yīng)用就實現(xiàn)不了低成本。這是一個悖論。東京大學(xué)坂村健教授認(rèn)為，其原因是傳統(tǒng)信息系統(tǒng)和設(shè)備像哺乳動物綱（5萬物種），而物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域更像昆蟲綱（500萬物種）。這個問題在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中同樣存在。制造業(yè)裝備種類繁多、生產(chǎn)廠家眾多，設(shè)備的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式有自己的標(biāo)準(zhǔn)，封閉性比較強(qiáng)，不夠開放。如何破解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的“昆蟲綱悖論”，盡快建立各種通用的標(biāo)準(zhǔn)，將是巨大的挑戰(zhàn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全，涉及采集、傳輸、存儲和分析數(shù)據(jù)的制造生產(chǎn)流程的整個環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)的“消費互聯(lián)網(wǎng)”不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個規(guī)模巨大、開放、異構(gòu)和物理分散的分布式系統(tǒng)，工廠、供應(yīng)商、客戶和產(chǎn)品之間將高度融合、高度共享、高度協(xié)同，整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全邊界將越來越模糊，安全問題將向設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、控制、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等全面滲透，導(dǎo)致系統(tǒng)可能受到的攻擊面不斷擴(kuò)大。尤其是擁有重大基礎(chǔ)設(shè)施的工業(yè)控制系統(tǒng)，目前針對工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行的惡意攻擊越來越多。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，一旦系統(tǒng)連接了網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器和設(shè)備就可能會遭到攻擊，生產(chǎn)過程會受到破壞和干擾，甚至停止。還可能造成數(shù)據(jù)和信息的泄露，嚴(yán)重影響合作伙伴之間、產(chǎn)業(yè)鏈的上下游之間的配合和信任。因此，如何在復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境中保障系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全、保證數(shù)據(jù)的安全可信，將是巨大的挑戰(zhàn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的成本問題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將工業(yè)系統(tǒng)與傳感技術(shù)、先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)、智能分析技術(shù)等連接融合，將虛擬網(wǎng)絡(luò)與實體連接，形成更具有效率和智能的生產(chǎn)系統(tǒng)。對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來說，平臺體系是核心。作為全要素鏈接的樞紐和資源配置的核心，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是數(shù)據(jù)、流程、控制、生產(chǎn)相融合的基礎(chǔ)，其支撐技術(shù)是傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、智能計算和大數(shù)據(jù)。

在整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，工業(yè)設(shè)備數(shù)字化改造和數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)只是第一步，但卻意味著巨額資金的投入，而整個智能生產(chǎn)系統(tǒng)的建成，更是不小的投入和漫長的過程。我國有著廣大中小企業(yè)制造業(yè)，受限于資金、人力、技術(shù)、成本高等因素，無法簡單照搬、采用或模仿大型制造企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的方案和模型，中小企業(yè)轉(zhuǎn)型意愿普遍不強(qiáng)。因此，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，如何在提升平臺關(guān)鍵技術(shù)能力和應(yīng)用水平的同時，搭建若干為中小企業(yè)服務(wù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推動標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、模塊化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)在中小企業(yè)中部署應(yīng)用，提升中小企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)能力，從而帶動廣大中小企業(yè)利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺優(yōu)化配置、對接資源、降低成本，實現(xiàn)融通發(fā)展，將極為關(guān)鍵。

對策與建議

構(gòu)建和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，積極發(fā)揮聯(lián)盟作用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全面建成，構(gòu)建和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系是關(guān)鍵。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)砍兜焦I(yè)生產(chǎn)的方方面面，不是一家企業(yè)一朝一夕能夠完成。諸多基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、技術(shù)的攻關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣，需要整個產(chǎn)業(yè)鏈和相關(guān)企業(yè)的協(xié)同和配合。因此，需要積極發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的作用。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已于2016年2月成立。一方面，加強(qiáng)研發(fā)的協(xié)同，著力突破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域核心芯片、智能傳感器、低功耗廣域網(wǎng)、信息安全等關(guān)鍵技術(shù)，提高整體基礎(chǔ)實力;另一方面，積極合作，參與到國際標(biāo)準(zhǔn)的制定中去，增強(qiáng)話語權(quán)。

從優(yōu)勢領(lǐng)域做起，樹立標(biāo)桿效應(yīng)

針對廣大中小企業(yè)發(fā)展和應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的困境，可以在重點行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域，通過樹立標(biāo)桿，推動有條件的行業(yè)和龍頭企業(yè)先行先試，形成示范效應(yīng)，逐步帶動上下游企業(yè)跟進(jìn)，推動規(guī)?；膽?yīng)用，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的聯(lián)動發(fā)展。具體而言，可以鼓勵一批制造業(yè)企業(yè)進(jìn)行制造業(yè)升級的試點，逐步完善產(chǎn)業(yè)鏈條，建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，通過技術(shù)和管理模式溢出，帶動產(chǎn)業(yè)鏈條的升級。

研發(fā)和使用新技術(shù)，安全與效率兼顧

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要積極擁抱新技術(shù)。例如，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商之間的設(shè)備無法互聯(lián)互通，網(wǎng)絡(luò)中的工廠與工廠、設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)、用戶與產(chǎn)品之間無法建立相應(yīng)的信任機(jī)制和安全防護(hù)措施。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化、安全、可信的分布式技術(shù)，利用區(qū)塊鏈，可以將智能生產(chǎn)設(shè)備以開放或授權(quán)的方式接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，設(shè)備與設(shè)備之間以分布式的網(wǎng)絡(luò)相連接，設(shè)備之間建立一個低成本的、點對點的直接溝通網(wǎng)絡(luò)。從而可以在網(wǎng)絡(luò)中利用多私鑰規(guī)則進(jìn)行訪問權(quán)限控制，利用密碼學(xué)的相關(guān)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證，保證不可篡改，充分保護(hù)用戶隱私和數(shù)據(jù)安全。

此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，同時很多生產(chǎn)過程又有精準(zhǔn)和實時性的控制需求，僅僅依靠云平臺，網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力和延時抖動等問題都不可避免。因此，發(fā)展和應(yīng)用邊緣計算技術(shù)，通過在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中部署邊緣計算模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)現(xiàn)場的輕量級運算和實時分析，可以有效緩解數(shù)據(jù)向云端傳輸、存儲和計算的壓力，優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲和處理。

注重復(fù)合型技術(shù)人才的培養(yǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是工廠生產(chǎn)、工業(yè)制造與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的全面融合，不管是設(shè)備互聯(lián)、流程再造，還是數(shù)據(jù)抓取、融合分析，都亟須既精通工業(yè)生產(chǎn)流程又懂信息技術(shù)的跨界融合人才。然而，該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，高校專業(yè)基礎(chǔ)教育普遍跟不上企業(yè)的發(fā)展需求，不能一味地依靠高校進(jìn)行專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)的不斷調(diào)整或改革，需要從整個行業(yè)和企業(yè)自身出發(fā)，加大投入力度，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，解決復(fù)合型人才匱乏的難題。

結(jié)束語

我國是制造業(yè)大國，產(chǎn)業(yè)鏈完善，當(dāng)前面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的巨大壓力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，為我們帶來了重大的機(jī)遇。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠提升產(chǎn)業(yè)的效率，最終實現(xiàn)智能制造。通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系，由優(yōu)勢企業(yè)帶動整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極擁抱和采用新技術(shù)，創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)模式，多措并舉，可以有效解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的諸多難題。