“新基建”賦能智能+時代工業互聯網—— 工業互聯網2.0

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                以下文（wén）章來自  航天雲網科（kē）技發（fā）展有限公司總經理 柴旭東  航天智造科技發展有限公司董事（shì）長 侯寶存   

     工業互聯網正成為（wéi）我國製造業轉（zhuǎn）型升級的戰略舉措。隨著新一代人工智能的整體推進及其正在引發的鏈式突破，智能+時代正在到來。融合工業互聯（lián）網與AI、5G、大數據中心等（děng）的“新基（jī）建”建設賦能智（zhì）能+時代（dài），為製造業數字化、網（wǎng）絡化、雲化、智能化轉型提供了新的升級版：智能+時代工業互聯網——“工業互聯網2.0”^【1】。

一（yī）、智能+時代（dài）正在到來

當前，新的（de）技術革（gé）命與產業變革已在全球展開，特別是“人工智能”發展正進入新（xīn）階段。“人工智能（néng）”自1956年被（bèi）正式提出，六十餘年的發（fā）展經（jīng）曆了大致三（sān）個階段。前兩個（gè）階段由於算法、算力及數據的局限，使得“人工智能”沒有得到（dào）應有的重視（shì）和發展。進入21世紀以來（lái），正在發生重大變革的信息（xī）新環境（特別是（shì）物（wù）聯網為代表的網絡技術發展迅速）、快速發（fā）展的新技術（特別是大數據的湧現及其處理技術的發展、高性能計算能力大幅提（tí）升、以深度學習為代（dài）表的人（rén）工智能模型（xíng）與算法的突破）和持續提高的人類社會發展的新（xīn）目標（特別是數字經濟、智（zhì）能經濟等）正催生人工智能技術與應（yīng）用的發展進入（rù）一（yī）個新的（de）進化階段。

在2017年7月我國（guó）頒布的“中國新一代人工智能發展規劃” ^【2】中提出：當（dāng）前，人工智能技術在新信息環境、新技術及新智能算法與模型發展的推動下，正進入（rù）新（xīn）一代人工智能發展的（de）新階段。同時，新一代人工智能相關學科發展、理論建模、技術創新、軟硬件升級等整體推進，正在引（yǐn）發鏈式（shì）突破，推（tuī）動經濟社會各領域從（cóng）數字化、網絡化向智能化加速躍升。

可以看得（dé）出，“智能+”時代正在到來，其主要表（biǎo）現是圍繞“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理（lǐ）念，在新一代人工智能（néng）技術引（yǐn）領下，飛速發展（zhǎn）的新互聯網技術（如物聯網、車聯網、移動互聯網、衛星網、天地一（yī）體化網、軟件定義的互聯網等）、新信息通信技（jì）術（shù）（如（rú）雲計算、大數據（jù）、5G、高性能計算、建（jiàn）模仿真/數字（zì）孿生（shēng）、區塊鏈、量子計算等技（jì）術）、新人工智能技術^【3】（如數據驅動下深度強化學（xué）習智能（néng）、基於網絡的群體智能（néng）、人機和腦機（jī）交互的（de）技術導向混合（hé）智能、跨媒體推理智能、自主智能無人（rén）係（xì）統等技（jì）術（shù）等），以及新能源技術、新材料技術、新生物（wù）技術與人類社會“國民經濟、國計民生和國家安全”等各領域專業技術等7類技術（shù）的深度融（róng）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（xīn）型人工智能係統”^【6】。

與此同時，在2020年3月份中央政（zhèng）治局常委會（huì）議上，黨中央提出了進一步加（jiā）大（dà）“新基建”建設的號召。“新基建”以新發展理念為引領，以技（jì）術（shù）創新為驅動，以信（xìn）息網絡為基礎，麵向高質量發展需要，提供數字轉型、智能升級、融合（hé）創新等服務的基（jī）礎設施體係。“新基建”賦能“智能+”——“智能（néng）+ ”時代正在到來。

二、“新（xīn）基建”賦能工業（yè）互聯網升級——工業互聯網2.0

製造業是國民經濟的主體，是立國之本，興國之器，強國之基。它同（tóng）樣麵臨全球新技術革命（mìng）和產業變革的挑（tiāo）戰。工業互聯網是當（dāng）前製造業轉型與數字經濟競爭的新高地。

工業互聯網的（de）名詞及其初始理念於2012年由美國GE公司提出。我們將其解讀為工業互聯網1.0：它“基於互聯網，將製（zhì）造全係統（tǒng）及其全生命周（zhōu）期活動（dòng）中的人、產品、工業資源、數據、智能認（rèn）知/分析/決策/執（zhí）行係統等智能地連接在一（yī）起，構成（chéng）萬物互（hù）聯的人、信息（賽博）空間與物理空間集成、融合的智能製造（zào）係統，促（cù）進其在製造全生命周期活動中製造模式、手段、業態的創新，從而大大提高製造的創新實踐（jiàn）能力和服務能力（lì），進而實（shí）現製造業的再革命。^【4】

工業互聯網是一個複雜的係統，通常由製造產品/能力/資源（yuán）體係、網絡體係、平台（tái）體係、標準安（ān）全體係、應用體係及用戶體係等六大體係組成。其中，製造產品/能（néng）力/資（zī）源體係（xì）提供製造全係（xì）統與全生命周期（qī）活動中共享和服務的產品、能力（lì）和（hé）資源；網絡體係實現工業全係統、全產業鏈、全價（jià）值鏈泛在深度互聯（lián）；平台體（tǐ）係是工業信（xìn）息物理（lǐ）融（róng）合與智能化（huà）發展的核心載（zǎi）體，支持海量製造產品、能力、資源接（jiē）入網絡（luò）和感知係統及其虛擬化和服務化，提供支持麵向各類（lèi）數字化、網絡化、雲化、智能化工業應用的開發與（yǔ）運行；標準安全體係是工業數據與全（quán）係統應用安（ān）全可信和集（jí）成的保障；應用體（tǐ）係是麵向（xiàng）行業、領域、場景的各類工業應（yīng）用；用（yòng）戶體係是包括服務提供者、工業互聯網運（yùn）營（yíng）者（zhě）及服務使用者組成的人/組織體係。

從技術體係看，工業互聯網是由製造科學技術、智能科學（xué）技術、信息通信科（kē）學技術、及製造應用領域專業技術等4類技術（shù）深度融合的複雜技術係統。因此，隨（suí）著時代需求演變的牽引（yǐn）和相關技術發（fā）展的推動，工業互聯網的模式、技術、特征（zhēng）、內容、業態、目標必然將持續不斷地演進發展。

工業互聯網建（jiàn）設涉及三種範式，即服務（wù）於工（gōng）廠智能化改造與（yǔ）智能工廠建設的智能製造範式，服務於產業鏈集成與協同的協同製造（zào）範式，以及服務（wù）於產業集群、工業體係資（zī）源優（yōu）化配置與協同創新的雲製造範式。雲製造範式兼容（róng）智能（néng）製造、協同製造範式。如圖1所示（shì）。

圖1工業互聯網建設範式

“新基建”建（jiàn）設的提速為製造業（yè）數字化轉（zhuǎn）型提供（gòng）了新（xīn）的契（qì）機。“新基（jī）建”包括5G基（jī）建、大數據中（zhōng）心、人工（gōng）智能（néng）、工業互聯網等七（qī）大領域（yù），與傳統的基建相比，其內涵更豐富，包括信息基礎設施、創新基（jī）礎（chǔ）設施和融合基礎設施，它更符合數字經濟、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、智能科學技術深度融合的新契機，不但為製造型（xíng）企業實現數字化、網絡化、智能化轉型升（shēng）級提供了有力的技術與基礎環境支撐（chēng），而且為推動製造業製造模式和經營管理方式的數字化、網絡化、智能化轉變提（tí）供了極好的發展良（liáng）機。

我們認為，在智能+時代及我國新（xīn）基建戰略規劃實施的新形勢下，在製造領域，一種新型的工業互聯網——“工業互（hù）聯網2.0”將應運而（ér）生。工業互聯網（wǎng）2.0是一種（zhǒng）在新一代人工智能技（jì）術引領下的”人、信息（賽博）空間與物理空間“融合的“新智（zhì）能製造資源/能力/產品”智能互聯協同服務的智能製造係統（雲）——“一種智能工（gōng）業互聯網”。

工業互聯網2.0是一（yī）種具有數（shù）字化、網絡化、雲化、智能化（huà）製造新技術、新模式、新業（yè）態，新特征、新內容及新目（mù）標的製造業（yè）數字化、網絡化、雲化、智能化轉型的升級版。具體地講，

新技術：即新製造技術（shù），基於新互聯網，在新一代智能科學技術引領下，借助新一代智能科學技術、新製（zhì）造科（kē）學技術、新信（xìn）息通信科學技術、及新製造應用領域（yù）專（zhuān）業技術等4類新（xīn）技（jì）術深度融合的數字化、網絡化（huà）、雲化、智能化技術新工具，構成以用戶為中心的統一經營的新智能製造資源、產品與（yǔ）能（néng）力的服務（wù）雲（網），使用戶通（tōng）過新智能終端及新智能製造服務平台便（biàn）能隨時隨地按需（xū）獲取新智能製造資源、產品與能力服務，進而（ér）優質、高效（xiào）完成製造（zào）全生（shēng）命周期的各類活動；

這裏講的新製造科學技術是指在新一代人工智（zhì）能技術（shù）引（yǐn）領下的先進工藝（yì）、元器件、材料、質量、 3D打印、智能（néng）機器人、智能機床等技術，它們是智能製（zhì）造（zào）的基（jī）礎技術。

新模式：即新製造模式，一種“用戶為中（zhōng）心，人/機/物/環境/信息優化融合（hé），“互聯化（協同化）、服務化、社（shè）會化、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、智能引（yǐn）領、數據驅（qū）動、共享服務、跨界融合、萬眾創新”的新業態；

新特征：即新製造特征，具有 “自主智能化”的（de）特征，即能對製造係統全生命周期裏麵的人、機、物、環境、信息進行（háng）自主智能地感知（zhī）、互聯、協（xié）同（tóng）、學習、分析、認知、決策、控製與執行。

新內容：即新製造內容，利用上述的理念和技術（shù）對製造係統和製造全生命周期活動中的人、技術、裝備、管理、數據、材料、資金（六要素） 及人流、技術流、管理流、數據流、物流、資金流（六流）的集成與優化。

新目標（biāo）：即新製造目標，實現高效（xiào）、優質、節省、綠色、柔性、安全地製造產品和（hé）服務用戶，提高企業（或集團）的市場競爭能力。

工業互聯網（wǎng）2.0的係統體係架構（見下圖（tú）2）可分如下幾（jǐ）層：底層是新智能資（zī）源、能力、產品（pǐn）層；上一層是新感（gǎn）知、介入、通訊層、再上層是新邊緣處理平（píng）台層，再上層是（shì）新（xīn）雲端服務平台層，再上一層是新應用層，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（zài）新一代人工智能技術引領下的人、信息空間和物理空間融合的（de）一個提供新的智能互聯係統服務的新工業（yè）互聯網。這個體係架構可以用到產品、設備、工廠、園區、行業、區域等縱向範圍，也可以用到橫（héng）向範圍，即製造全生命周期活（huó）動，以及端對端間的連接場合。其中，各層的“新”具有智能+的含義。

圖2工業互聯網2.0的體係架（jià）構

“工業互聯網2.0”是工（gōng）業互聯網（wǎng）1.0在製造新模式、手段（duàn）和業（yè）態持續發展拓展。如圖3所示。

圖3“工業互（hù）聯網2.0”是工業互聯網1.0的新發展

大力發展工業互聯（lián）網2.0對我國製造業主動適應全（quán）球（qiú）新一輪科技革（gé）命與產業變（biàn）革，加快實現中國製（zhì）造業提質增效升級具（jù）有重要意義。

三、工業互聯網2.0的初步實踐（jiàn）

中國航天科工集團的“航天雲網公司”開發了一個（gè）工業互聯網2.0的雛（chú）型（xíng）——稱謂“航天雲網2.0“（見圖4）。以服務政府數字化治理、賦能企業數字化轉型為主線，打造係列化平台產品、個性化定（dìng）製化的雲（yún）化工業應用、全價值（zhí）鏈數字化解決方案，助力政企用戶多場景（jǐng）應用，為數字化社會建設提供新型基礎（chǔ）設施應用服務。該係統融合（hé）了部分的新（xīn）一代人工智能技術與部分的新製造科（kē）學技術、新信息通信科（kē）學（xué）技術及新製造應（yīng）用領域專業技術，攻克了標（biāo）識解析應用技術、多協議工業網關技術（shù）；邊緣（yuán）智能一體機技術、雲端計算（suàn）與邊（biān）緣計算（suàn）融合技術；基於大數據人工（gōng）智能服務技術；支持（chí）雲邊（biān）協同的平台架構技術；建模仿真/數字孿生服（fú）務技術；區塊鏈技術應用（yòng）技術；支持雲製造的APP技術；標準化技術及係統安全技術等技術。

圖4航天雲網2.0係統架構

基於航天雲網的平台INDICS（Industrial Internet Cloud Space）+CMSS（Cloud Manufacturing Support System）開發了多層次的雲（區域雲、企業雲、車間雲、設（shè）備雲），包括21個區域工業互聯網主平台，12個行業雲及園區雲；在賦能企業數（shù）字化轉型方麵，以服務企業/產（chǎn）業上雲，如圖5所示，提供智能製（zhì）造、協同製造、雲製造“三類製造”整（zhěng）體解決方案為重點，支持集團公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、管理在線）、前店後廠、專區（qū）服務為重點，助力中小微企業轉型升級和（hé）高質量發展。承擔實施了機械製造、航空（kōng）航天、汽車、電子等4大行業16個細分領（lǐng）域2000餘個智能化項目（mù）及服務；其中，聯合貴州航天電器打造的智能產線項目（mù），成為數據驅動的（de）柔性生產（chǎn）模（mó）式的典型示範。

圖5平台賦能企業數字化轉型與雲製造

初步（bù）實踐表明，工業互聯網2.0的實施能積極推進傳統製造業向數字化、網（wǎng）絡化、雲（yún）化、智能化的轉型升級，同時還能推（tuī）進形（xíng）成一種麵向智能製造係統實施的（de）新興戰略產業。

四、發展工業互（hù）聯網2.0的建（jiàn）議

當（dāng）前，數字經濟時代已經全麵到（dào）來，數（shù）字產業化、產業數字化迅猛發展，數字經濟和實體經濟不斷融合，持續助力經濟（jì）高質量（liàng）發展。隨著中央“新基建”重大戰（zhàn）略規劃的提出，4月9日國務院正式下發《關於構建更加完（wán）善的要素市場化配置體製機製的意見》，數據要（yào）素首次被納入生產要（yào）素（sù）。國家各部委、各級政（zhèng）府密集出台加快產業數字化轉型、“上雲用數賦（fù）智”的政策措施，數字化、網絡化（huà）、雲化、智能化發（fā）展正在深刻改（gǎi）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，加強新業（yè）態體係建設，賦能數字經濟轉型已（yǐ）成為企業生存發展的必然選擇。

與此同時，全球工業互聯網正（zhèng）處（chù）在產業格局未定的關鍵期和規模化擴張的窗（chuāng）口期，我國擁有雄厚的體製優勢和（hé）市場優勢，為工業互聯網的創新發展創造了良好環境，工業互聯網2.0恰逢其時。

工（gōng）業互聯網2.0的發展，要堅持“政府（fǔ）引導（dǎo），市場主（zhǔ）導”的原（yuán）則，注重大力加強企業為中心的政（zhèng）產、學、研（yán）、金、用結合的技術創新體係的建立，注重各類人才培養、注重國家（jiā）和（hé）地（dì）方的（de）基礎建設（shè），特別是要注（zhù）重“應（yīng）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（yī））在技（jì）術方麵要6個重視：

1)  重視新（xīn）一代人（rén）工智能（néng）技術引領下的工業互聯網2.0係統技術體係和（hé）平台的持（chí）續創新。

2)  重（chóng）視工業互聯（lián）網2.0係統製造全生命周期各階段活（huó）動的新模式、新流程、新手段、新業態的研究，這是係（xì）統的基礎。

3)  重視數據庫、算法庫、模型庫、平（píng）台（tái）、計算能力等基（jī）礎能力的研究與建設（shè）。

4)  重視商業模式的（de）技術研究。

5)  重視（shì）安全技術、標準化技術和評估體係的研究。

6)  重視新一代人工智能技術正向通用人工智能、強人工智能和超人工智能發展。

（二）在（zài）產業方麵要4個加（jiā）強：

1)  加強工業互聯網（wǎng）2.0工具集（硬件/軟件（jiàn））和平台的產業；

2)  加強麵向工業互（hù）聯網2.0的智能產品的產業；

3)  加強工業互聯網2.0係統（行業、企業、車間及（jí）製造產業鏈上各階段的智能製造服務係統）的構（gòu）建（jiàn）與運行產業（yè）；

4)  加強工業互聯網2.0係統運營中心的（de）運營服務產業。

數字化、網絡（luò）化、雲化和智（zhì）能化是製造業發（fā）展的方向（xiàng），推動質量變革、效率變革和動力變革是發展工業互聯網的初心。工業互聯網2.0推動了製造業向數字化、網絡化、雲化、智（zhì）能化的發展，促進了“智能製造、協同製造、雲製造”生產方（fāng）式的創新，實現了更加高效、優質、節省、綠色、柔性、安全地製造（zào）產品和服（fú）務（wù）用戶（hù），有力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（dài）要求。