“新基（jī）建”賦能智能+時代工業互聯網—— 工業互聯網2.0
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以（yǐ）下文章來自 航天雲網科技發展有限公（gōng）司總經理 柴旭東 航天智造科技發展有限公（gōng）司（sī）董事長 侯寶存（cún）
工業互聯網正成為我國製造業轉型升級的戰略舉措。隨著新一代人工智能的整（zhěng）體推（tuī）進及其正在（zài）引發的鏈式突（tū）破，智能+時代正在到來。融合工業互聯網與AI、5G、大數（shù）據中心等的“新基建”建設賦能智能+時代，為製造業數字化、網絡化、雲化、智能（néng）化轉型提供了新的升級版：智能+時代工業互聯網（wǎng）——“工業互聯網2.0”【1】。
一（yī）、智能+時代正在到來
當前，新的技術革命與（yǔ）產業（yè）變革已在全球展開，特別是“人（rén）工智能”發展正（zhèng）進入新階（jiē）段。“人工智能（néng）”自1956年被正式提出，六十餘年的發展經曆了大致三個階段。前兩個階段（duàn）由於算法、算力及數據的局限，使得“人工智（zhì）能”沒有得到應有的重視和發展（zhǎn）。進入（rù）21世紀以來，正在發生重大變革的信息（xī）新環境（特別是（shì）物聯網為代表的（de）網絡技術發展迅速）、快速發展的新技術（特別（bié）是大數據的湧現（xiàn）及其處理技術的發（fā）展、高性能計（jì）算能力大幅提升、以深度學習為代表的人（rén）工智能模型與算法（fǎ）的突破）和持續提高（gāo）的人類社會發展的新目標（特別（bié）是數字經濟、智能經濟等）正催生人工（gōng）智能技術與應用的發展（zhǎn）進入（rù）一個新的進化階段。
在2017年7月我國頒布的“中國新一代人工智能（néng）發展規劃” 【2】中提出：當前，人（rén）工智能技術在新信息（xī）環境、新技術及新智能算法與模型（xíng）發展的推動下，正進入新一代人工智能（néng）發展的（de）新階段。同時，新一代人工智（zhì）能相關學（xué）科發展（zhǎn）、理論建模、技（jì）術創新、軟硬件升級等整體推（tuī）進，正在（zài）引發鏈式突破，推動經濟（jì）社（shè）會各領域從數字化、網絡化向智（zhì）能化加速躍（yuè）升。
可以看得出，“智能+”時代正在（zài）到來，其主要表現（xiàn）是圍（wéi）繞“創新、協調、綠色、開放、共（gòng）享”的新發展理念，在新（xīn）一代人工智（zhì）能技術（shù）引領下（xià），飛速發展的新互聯網技術（如物聯網（wǎng）、車（chē）聯網、移動互聯網、衛星（xīng）網、天地一體化網、軟件定義（yì）的互聯網等）、新信息（xī）通信技術（如雲計算、大數據、5G、高性能計算、建模仿真/數字（zì）孿（luán）生、區塊鏈、量子計算等（děng）技術）、新人工智能技術【3】（如數據驅動下深度強化學習智能、基於（yú）網絡的群體智能、人機和（hé）腦機交互的技術（shù）導向混合智（zhì）能（néng）、跨媒（méi）體推（tuī）理（lǐ）智能、自主智能無人（rén）係統等技術等），以及新能源（yuán）技術、新材（cái）料技術、新生（shēng）物技術與（yǔ）人類社會（huì）“國（guó）民經（jīng）濟、國計民生和國家安全”等（děng）各領域（yù）專業技術等7類技術的深度融合，正引發社會各領域新模式、新手段和新業態的重大變革，構成“一種新型人工智能係統（tǒng）”【6】。
與此同時，在2020年3月份中央政治局常委會議上，黨（dǎng）中央提出了進一步加大“新（xīn）基建”建設的號召。“新基建”以新發展理念（niàn）為引領，以（yǐ）技術創新為驅動，以信（xìn）息網絡為基礎（chǔ），麵（miàn）向高質量發展（zhǎn）需要，提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務（wù）的（de）基（jī）礎設施體係。“新基（jī）建”賦能“智能+”——“智能+ ”時代正在到來。
二、“新基建”賦能工業互聯網升級——工業互聯網2.0
製造業是國（guó）民經濟的主體，是立國之本，興國之器，強國之基。它同樣麵臨全球新技術革命和產業變革的挑戰。工業互聯網是當（dāng）前製造業轉型與數字經（jīng）濟競爭（zhēng）的新高地。
工業互聯網的名詞及其初（chū）始理念於2012年由美國GE公（gōng）司提出。我們（men）將（jiāng）其解讀為工業互聯網1.0：它“基於互聯網，將製造全係統及其全生命周期活動中的（de）人、產品、工業資源、數據、智能認知/分析/決策/執行係統等智能地（dì）連接在一起，構成萬物互聯的人、信息（賽博）空（kōng）間與物（wù）理空間集成、融合的智能製（zhì）造係統，促進其在製造全生命周期活動中（zhōng）製造模式、手段、業態的創新，從（cóng）而（ér）大大（dà）提高製造的創新實踐能力（lì）和服務能力，進（jìn）而實現製造業的再革命。【4】
工業（yè）互聯網是一個複雜（zá）的係統，通常由製造產（chǎn）品/能力/資源體係、網絡體係、平台體係、標準安全體係、應用體係及用戶體（tǐ）係等六大（dà）體係組成。其中，製（zhì）造產品/能力/資（zī）源（yuán）體係提供製造全係統與全生命周期（qī）活動中共享和服務（wù）的（de）產品、能力和資源；網絡體係實現工業全係統、全產業鏈、全價值鏈泛在深度互聯；平（píng）台體係是工（gōng）業信息物理融合與智能化發展的核心載體，支持海量製造產品、能力、資（zī）源接入網絡和感知係統及其虛擬化和服務化，提供支持麵向各類數字化、網絡化、雲化（huà）、智能化工業應用的開（kāi）發與運行；標準安（ān）全（quán）體係（xì）是工業數據與全係統應用安全可信和（hé）集成的保障；應用體係是（shì）麵向行業、領域、場景的（de）各類工業應（yīng）用；用戶體（tǐ）係是（shì）包括服務提（tí）供者、工業互聯網運營者及服（fú）務使用者組成的人/組織體係。
從技術（shù）體係看，工業互聯網是由製（zhì）造科學技術、智能科學技術、信息通（tōng）信科學技術、及製造應用領域專業（yè）技術等4類技術（shù）深度融合的複雜技（jì）術係統。因此，隨著時代需求演變的牽（qiān）引和相關技術發展的推動，工業互聯網的模式、技術（shù）、特征、內容、業態、目標必然將持續不斷地演進發展。
工業互聯網（wǎng）建設涉及三種範式，即服務於工（gōng）廠智能化改造與智能工廠建設的智（zhì）能製造範式，服（fú）務於產業鏈集成與協同的（de）協同製造範式，以及服務於產業（yè）集群、工業（yè）體係資源（yuán）優化配置（zhì）與協同創新的雲製造範式。雲製造範式兼容（róng）智能製造、協同製造範式（shì）。如圖（tú）1所示。
圖1工業互聯網建設範式
“新基建”建（jiàn）設的提速為製（zhì）造業數字化轉型提供了新的契機。“新基建”包括5G基建、大數（shù）據中心、人工智能、工業互聯網等七（qī）大領域（yù），與傳統的基建相（xiàng）比，其內涵更豐富，包括信息基礎設施、創（chuàng）新基礎設施和融合基礎設施，它更符合數（shù）字經濟、智能經濟發展的要義，帶來了製造業和互聯網、信息科學技術、智能（néng）科學技術深度（dù）融合（hé）的新契機，不但為製造型企業實現數字化、網絡化（huà）、智能化轉型升級提供了有力的技術與基礎環境支撐，而（ér）且為推動製造業製造模式和經（jīng）營管（guǎn）理方式的數字化、網（wǎng）絡化、智能化轉變提供了極（jí）好的發展良（liáng）機。
我們認為，在智能+時代及我國新基建戰略（luè）規劃實施的新形勢下，在（zài）製造領域，一種（zhǒng）新型的工業互聯網——“工（gōng）業互聯網2.0”將應運而生。工業互聯網2.0是一種在新一代人工智能技術引領下的”人、信息（xī）（賽博）空間與物（wù）理空間“融合的“新智能製（zhì）造資源/能（néng）力/產品”智能互聯協同服務的智能製造（zào）係統（雲）——“一（yī）種（zhǒng）智能（néng）工業互聯網”。
工業互聯網2.0是（shì）一種具有（yǒu）數字化、網絡化、雲化、智能化製造新技術、新模式、新業態，新特征、新內容（róng）及新目標的製造業數字化、網絡化、雲化、智能化轉型的升級版。具體地講，
新技術：即（jí）新製造（zào）技術，基於新互聯網（wǎng），在新一代智能科（kē）學技術引領下，借助新一代智能科學技術、新製造科學技術、新信息通信科學技術、及新製造（zào）應用領域專業技術等4類新技術深度（dù）融合的（de）數字化、網（wǎng）絡化、雲化、智能化技術新工具，構成以用戶為中心的統一經營的（de）新智（zhì）能製造資源、產品與能力的服務雲（網），使（shǐ）用戶通過新智能終端及新智能製造服務平（píng）台便能隨（suí）時隨地按（àn）需獲取新智能製造資源、產品與能力服務，進而優質、高效完成製造全生命周期的各類活動；
這裏講的新製造科學技術是指在新（xīn）一（yī）代人工智能技術引領下的先進（jìn）工藝、元器件、材料、質量、 3D打（dǎ）印、智能機器（qì）人、智能機床等技術（shù），它們是智能製造的基礎技術。
新模式：即新製造模（mó）式，一種“用戶為中心，人/機/物/環境/信息優化融合，“互聯化（協同化）、服務化、社會化（huà）、個性化（定製化）、柔性化、智能化”的智能製造新模式”；
新業態：即新製造業態，“萬物互聯、智（zhì）能引領、數據驅動、共享（xiǎng）服務、跨界融合、萬眾創新”的新業態；
新特征（zhēng）：即（jí）新（xīn）製造特（tè）征，具有 “自主（zhǔ）智能化”的特征，即能對製（zhì）造（zào）係統全生命周期（qī）裏麵的人、機、物、環境、信息進（jìn）行自主智能地感知、互聯（lián）、協同、學習、分析、認知、決策（cè）、控製與執行。
新內容：即新（xīn）製造內容，利用上述的理念和技術對製（zhì）造係（xì）統和製造全（quán）生命周期活動中的人、技術、裝備、管理、數據、材料、資（zī）金（六（liù）要素（sù）） 及人流、技術流、管理流、數據流、物流、資金流（liú）（六流）的集成與優（yōu）化。
新目標：即新製造目標，實現高效（xiào）、優質、節省、綠色、柔性、安全地製造產（chǎn）品和服務用戶，提高企業（或集團（tuán））的市場競爭能力。
工業互聯網2.0的係統體係架（jià）構（見下圖2）可分如下幾（jǐ）層：底層是新智能資源、能力、產品層；上一層是新感知、介入、通訊層、再上層是新邊緣處理平台層，再上層是新雲端服務平台（tái）層，再上一層（céng）是新應用層，頂層就是新人、組織，每一層都有新標準和安全管理。由此可見，工業互聯網2.0是在新（xīn）一代（dài）人工智能技術引領下的人、信息空間和物理（lǐ）空間融合的一個提供新的智能互聯係統服務的（de）新工業互聯網。這個體係架（jià）構可以用到產品、設備、工廠、園區、行業、區域等縱向範圍，也可以（yǐ）用到橫向範圍，即製造全生命周期活動，以及端對（duì）端間的連接場（chǎng）合。其（qí）中，各層的（de）“新”具有智能+的含義（yì）。
圖2工業互聯網2.0的（de）體（tǐ）係架（jià）構
“工業互（hù）聯網2.0”是（shì）工業（yè）互聯網1.0在製造新模式（shì）、手段和業態持續發展拓展（zhǎn）。如圖（tú）3所示。
圖3“工業（yè）互聯網2.0”是工業互聯網1.0的新發展（zhǎn）
大力發展工業互聯網2.0對我國製造業主動適應全球新一輪科技革命與產業變革，加快實現中國製造業提質增效升級具有重要意義。
三（sān）、工業互聯（lián）網2.0的初步實踐
中國航天科工集團的“航天雲網公司”開發了一個工業互聯網2.0的雛（chú）型——稱謂“航天雲（yún）網2.0“（見（jiàn）圖4）。以服務政（zhèng）府數字化治理、賦能企業數字化轉型為主線，打（dǎ）造係列化平台產品、個性化定製化的雲化工業（yè）應（yīng）用（yòng）、全價值鏈數字化（huà）解決方案，助力政企用戶多場景（jǐng）應用，為數（shù）字化社會建設提供新型（xíng）基礎設施應（yīng）用服務。該係統融合了部分的新一代人工智能技術與部分的（de）新製造科學（xué）技術、新（xīn）信息（xī）通信科學（xué）技術及新製造應用領域專業技術，攻克了標識解析應用技術、多（duō）協議（yì）工業網關技術；邊緣智能一體機技（jì）術、雲（yún）端計算與邊（biān）緣計算融合技術；基於大數據人（rén）工智能服務技術；支持雲邊協同的平台（tái）架構技術；建模（mó）仿真/數字孿生服務技術；區塊鏈技術應用技術；支持（chí）雲製造（zào）的APP技術；標準化技術及係統安全技術等技術（shù）。
圖4航天雲網2.0係統架構（gòu）
基於航天雲網（wǎng）的（de）平台INDICS（Industrial Internet Cloud Space）+CMSS（Cloud Manufacturing Support System）開發了多層（céng）次的雲（區域（yù）雲（yún）、企業雲、車間雲、設備雲），包括21個（gè）區域工（gōng）業（yè）互聯網主平台，12個行業雲及園區雲；在賦能企業數字化轉型方麵，以服務企業/產業上（shàng）雲，如圖5所示，提供智能製造（zào）、協同製造、雲製造“三類製造（zào）”整體解決方案為重點，支持集團公（gōng）司及大型企業數字化轉型；以“四個在線”（人員在線、設備在線、業務在線（xiàn）、管理在線）、前（qián）店後廠、專區服務為重點，助力中小微企業轉型升級和高質量發展（zhǎn）。承擔實施了機械製造、航空航天、汽車、電子等4大行業16個細分領域2000餘個智能化項目及服務；其中，聯合貴（guì）州航（háng）天電器打造的智能產線項（xiàng）目，成為數據驅動的柔性生產模（mó）式的（de）典型示範。
圖5平台（tái）賦能企業數字化轉型與雲製造
初步實踐表明，工業互聯網2.0的實施能積（jī）極推進傳統製造業向數字化（huà）、網絡化、雲化、智能（néng）化的轉型（xíng）升級，同時還能推進形成一種麵向智能製造係統實施的新興戰略產業。
四、發展工業互聯網2.0的建議
當前，數字經濟時代已經全麵到來，數字產業化、產業數字化迅猛發展，數字經濟和實體經（jīng）濟不（bú）斷融合，持續助力（lì）經濟高質量發展。隨著中央（yāng）“新基建”重（chóng）大戰（zhàn）略規劃的提出，4月9日國務院正（zhèng）式下發《關於構建更加完善的要（yào）素市場化配置體製機製的意見》，數據要素（sù）首次被納入生產要素。國（guó）家各部委、各級政府密集出台加（jiā）快（kuài）產業數字化轉型、“上雲用數賦智”的政策措施（shī），數字化、網絡化、雲化、智能化發展正在深刻改變產業發展格局和生產生活方式，“雲經濟”“線（xiàn）上經濟”發展迅猛（měng），加強新業態體係建設，賦能數字經濟轉型（xíng）已成為企業生存（cún）發展的必然選擇。
與此同時，全球工（gōng）業互聯網正處在（zài）產業格局未定的關鍵期和（hé）規模化擴張的（de）窗口期，我國擁有雄厚的體製優勢和市場優勢，為工業互（hù）聯網的創新發展創造了良好（hǎo）環境，工業（yè）互聯（lián）網（wǎng）2.0恰逢其時（shí）。
工業互（hù）聯（lián）網2.0的發展，要堅持“政府引導（dǎo），市場主導”的原則，注重大力加強企業為中心的政產、學、研、金、用結合的技術創新體係（xì）的建立，注重各類人才（cái）培養、注重國家和地方的基礎建設（shè），特別是要（yào）注重“應用、產業和技術”的協調發展。對技術與產業的發展再談幾點建議。
（一）在技（jì）術方麵要6個重視：
1) 重視新一代人工智能技（jì）術引領下（xià）的工業互聯網2.0係統技術體係和平台的持續（xù）創新。
2) 重視工業互聯網2.0係統製造全生命周期各階段活動的新模式（shì）、新流程、新（xīn）手段、新業態的研究，這是係統的基（jī）礎。
3) 重視數據庫、算法庫（kù）、模型庫、平台、計算能力等基礎能力的研究與建設。
4) 重視商（shāng）業模式的技術研究。
5) 重視安全技術、標準化技術和評估（gū）體係的研（yán）究。
6) 重視新一代人工（gōng）智能（néng）技術正向通用人（rén）工智能、強人工智能（néng）和超人工智能（néng）發展。
（二）在產業方麵要4個加強（qiáng）：
1) 加強工業互聯網2.0工具集（硬件（jiàn）/軟件）和平台的產業；
2) 加強麵向工業互（hù）聯網2.0的智能（néng）產（chǎn）品的產業；
3) 加強工業互聯網2.0係統（行（háng）業、企業、車間及製造產業鏈上各（gè）階段的智能製造服務係統）的構建與運行產業；
4) 加強（qiáng）工業互聯網2.0係統運營中心的運營服務產業。
數字化、網絡化、雲化和智能化是製造業發展的方向，推動（dòng）質量變革、效率變革和（hé）動力變革是發展工業互聯網的初心（xīn）。工業互（hù）聯（lián）網2.0推動了（le）製造業向數字化、網絡化、雲化、智能化的發展，促進了“智能製造、協同製造、雲製造”生產方式的創新，實現了（le）更加高效、優質、節省、綠色、柔性、安全地製造產品和服務（wù）用戶（hù），有力（lì）地促進了供給側結構性改革，適應了製造業升級換代的時代要求。
