對發展工業互聯（lián）網（wǎng）的幾點認識與建議

發（fā）布者:瀏覽次數:

           以下文（wén）章來自 趙敏 走向智能研（yán）究院

           工業互聯網從技術（shù）上說起源於幾十年前（qián）工業以太（tài）網（wǎng）和設備物聯網，從術語上說由中國上海可魯軟件（jiàn）公司在2007年提出，從普及上說得力於美國（guó）GE公司（sī）的大力提倡與推動。

工業互聯網的“第一性原（yuán）理”，就是要（yào）廣泛地聯接各種機器設（shè）備（bèi）和工（gōng）業係統，由此而實現“聯接-管控-優化-效益”的基本邏輯：由聯接而（ér）實現數據采集，由數據采集而實現數據實時傳輸、設備實時監測和設備行（háng）為的實（shí）時洞察，由此而有憑有據、精細化地進行工業資源的優化（huà）配置，為企業提質增效。

采集分析海量數據，泛在聯接各種設備，優化配置工業資（zī）源，是工業互聯網的基本內涵；全（quán）國大範圍、社會大尺度、跨（kuà）行業大協作（“三大”）是業界（jiè）對它的基本期待。

一.工業互聯網的兩個網絡主體

工業互聯網到底發端於何時（shí）、源於何處？業界並沒有統一的說法。

如果認為工業（yè）互聯網源自工業物聯網，其源頭應該是1999年誕（dàn）生的物聯網。如果（guǒ）認為（wéi）工業互聯網源自工業以太網，其（qí）源頭應是1969年誕（dàn）生的PLC（可編程邏輯控製器）。

在1969年，科技與工業領域發生了很（hěn）多（duō）彪炳史冊的事件，出現了影響全世界的UNIX操作係統、C語言、ARPANET（阿帕網）、IP協議（yì）、數據庫、PLC等新生事物。其中，PLC是（shì）工業以太網、現場總線的（de）源頭，而阿帕網是（shì）因特網的鼻祖。

（1）工業以太網

PLC的出現，將第二次工（gōng）業革命中以傳統的繼電器控製設備的方式，變成了PLC的控製方式，因此德國人將PLC的誕生作為第三次工業革命的發端。

PLC在（zài）製造過程中至關重要。在工廠裏，各種設備組合（hé）成生產線，按照指定的步驟（zhòu）、順（shùn）序和質量標準實（shí）現產品加工和組裝過程的工藝特（tè）點，決定了（le）每（měi）一道（dào）工序、每一個生產環節（jiē）都需要一個控製單元（yuán）。因此，在PLC大量應用（yòng）的過程中，問題也隨之而來：這些（xiē）PLC形成了各自分立/孤立的信息孤島，彼此之間的通信是個大（dà）問（wèn）題，於是出現了CCR（集（jí）控中（zhōng）心）來（lái）集中管理。但是當集（jí）中控製規模過大、單元過於集（jí）中時，如果某一個關鍵路徑出現問題，可能會導致較大一片控製區域癱（tān）瘓，於是又有（yǒu）了分布式控製方式。當人們用導線把眾多的控製單元都聯接到一個網絡中後，各節點之間既能彼此正確通信，又不互相發生衝突，局域網的數據鏈路層功能就誕生了。

伴隨著工廠規模的擴大，需要控製的生產區域也不斷增大，車間的（de）生產環境越來越複雜，需要控（kòng）製（zhì）的設備越來越多，聯接成本越來越高，當數字通信傳輸技術替代了模擬（nǐ）信（xìn）號之後，現場總線（xiàn）的基本形（xíng）態就形成了。後來各種傳感器、執（zhí）行器不斷融入數字技術（shù），它們之間的（de）通信就逐漸演變成為局域網，從CCR轉變成DDC（直接數字控製），再逐漸進化成DCS（分布式控製係統）。

1973年，施樂（lè）帕洛阿爾托研究中心（xīn）的羅伯特·梅（méi）特卡夫，即“梅特卡夫定律”提出者，給他的（de）老板寫了一篇有關以太（tài）網潛力的備忘錄，提出了以（yǐ）太網概念。1976年，梅特卡夫與其助手戴維·包（bāo）格思發表了一篇名為《以太網：局域計（jì）算機網絡的分（fèn）布式包交（jiāo）換技術》的文章，正（zhèng）式（shì）提出了以太網和有關技術。

以太網解決方案（àn）有（yǒu）效地（dì）滿足了工業應用對實時性能和耐用性的要求。當在以（yǐ）太網協議中封裝了特殊的工業協議後，工業以太網就誕（dàn）生了。

（2）工業物聯網（wǎng）

物聯網在1999年由（yóu）麻省理工學院（MIT）教授凱文·阿仕（shì）頓最早實踐和命名，將諸如RFID芯片或傳感器加在物件上，然後接入互聯（lián）網。在2002年，物聯網用於工業領域，於是就有了工業物聯網。

工業物聯網是在（zài）工業外部誕生的、隨後又快速滲透到工業領域的聯接機器設備的（de）工業（yè）聯（lián）網解決方案。近些年，工業物聯的聯接（jiē）範（fàn）圍已經（jīng）遠遠超越並涵蓋了工業以太網的聯（lián）接範圍，讓工業以太網成為了工業物聯網的子集。工業物聯網的內（nèi）涵和定義（yì）還（hái）在發展變（biàn）化中（zhōng），業界不少企（qǐ）業、組織和專家認（rèn）為工業物聯網非常接近工業互聯網（wǎng），甚至就是工業互（hù）聯網。

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

迄今為（wéi）止，國際產業組織或標準（zhǔn）化機構尚未給出工業物聯網的權威定義。

綜（zōng）上所述，工業以太網和工（gōng）業物聯網是工業互聯（lián）網的鼻祖和源頭。工業以太網（wǎng）主要通過機器自帶的PLC上的（de）通訊器來聯接機器，工業物聯網則通過傳感器、RFID來聯接設備和各種物件。這（zhè）兩種聯接構成了工業互聯網（wǎng）的基本結構和主體，來聯接工業的“端（各種設備）”。由阿帕網發展起來的因特網構成（chéng）了工業互聯網的補充，其主要用（yòng）途是社交/消費互（hù）聯（lián）網，聯接各種電腦的“端”。

二.工業互聯（lián）網（wǎng）的（de）三個基本（běn）特征

工業互（hù）聯網的基本特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”，都是工業界的各種要素，例如工業人士經（jīng）常說的“人、財、物”或（huò）者“人（rén）、機、料、法、環”，包括並不限於各種機器（qì）、設備、產線、物料、工藝、流程、設（shè）施、技能等。從企業邊界來說，工業互聯網不僅聯接了企業內（可（kě）以分（fèn）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（zhí）的在用品（例如（rú）汽車、工程機械、風電/光伏設（shè）備等）。

（2）形成工（gōng）業解決方案（àn）

在工業互聯網平台上，可以（yǐ）形成各種（zhǒng）針對工業問題的解決方案（àn），如產品研發改進、個（gè）性化定製、智能排產（chǎn）、精益（yì）生產、安全生產、預測式維護、節能減排等。

工業互聯網的範疇不宜盲目擴大。與工業無關的消費互聯網、消費物聯網等解決方（fāng）案，不宜納入工業互聯網解決方（fāng）案範疇。

（3）為工（gōng）業主體服務

工業互聯網源於工業，興於工業（yè），也必須以（yǐ）工業為主體，服務於工業。建設工業強國，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（kuò）了各種工業產品（41個工業大類、207個中類、666個（gè）小類）以及工業互聯網（含工業互聯網平台、工業APP）和工（gōng）業軟件的工業（yè）實力之間的競爭。

三.工業互聯網的（de）四個（gè）必須做到

建設工業互聯網，筆者認為有四個必須做到：基（jī）於工業要（yào）素，遵循工業規律，聚焦工業應用，提（tí）供（gòng）工業價值。

（1）基（jī）於工業要素

工業（yè）互聯網必須要把企業的人、機（jī）、料、法、環（huán）、信等工業要素全部聯接起（qǐ）來，其前提是做好這些工業（yè）要素的（de）數字化工作（zuò）。

（2）遵循工（gōng）業規律

是指在工業領域（yù）中，天量身軀，巨大空間，綿長時間，嚴選材料，精算能耗，驗證模型，打磨軟件，耐心沉澱，反複迭代（dài），是工業的基本屬性。因此工業規律就（jiù）是要反複打磨與沉澱，不會（huì）出現（xiàn）一夜“爆款”的短期行（háng）為。

（3）聚焦工業應用

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

（4）提（tí）供工（gōng）業價值

可以從以下三個方麵體現工業價值：

（1）超越時空限製（zhì），打破原有相對封閉、僵化固化的工業係統格（gé）局，以相對離散的形態，更靈活廣泛地聯接各種工業要素，展現（xiàn）跨領域、大係（xì）統級的聯接（jiē）價值；

（2）打造支撐製造（zào）資源泛在聯接、彈（dàn）性供給、高效配置的工業互（hù）聯網平台，構建基於海量工業大數據采集、匯聚、分析的服（fú）務體係，形（xíng）成新型價值鏈；

（3）基於對工業大數據的（de）分析結果，洞察物理世界過去一直發生、但是無法觀測到的物理活動（dòng）細節，挖掘隱藏的信息（xī）價值，做好研發、生產（chǎn）、服（fú）務（wù）與管（guǎn）理（lǐ）決策。

最（zuì）終，可以讓（ràng）企業做到大範圍優化配（pèi）置工業資源，對企（qǐ）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（fèi）互聯（lián）網的區別（bié）

一個“互（hù）聯網”詞匯的背後，不同（tóng）人群有著相當（dāng）不同的解讀，也確實存在著相當不同的網絡主體。工業互聯網有自（zì）己明顯的工業特征，在很多方麵（miàn）都與社（shè）交/消費互聯網有較大區別。

（1）基礎不同

社（shè）交/消（xiāo）費互聯網聯接的是電腦、手機、平板、服（fú）務器等“數字化原住民”，這（zhè）些數字（zì）設備天生就具備上互聯網的基礎，遵循IPv4或 IPv6協（xié）議即可；工業互聯（lián）網聯接的是“數（shù）字（zì）化移民”，即可（kě）以遷移到工業互聯網而成為網絡（luò）終端的人、機、物、活動等各種工業要素，這就需（xū）要對大量的工業設備與（yǔ）物料等進行（háng）數字（zì）化改造，需（xū）要開發和應用不同的設備驅動程（chéng）序。

（2）所有權不同

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

（3）聯接量級不同

社交（jiāo）/消費互聯網聯接幾（jǐ）十億（yì）消費人群和電腦設備，工業互聯（lián）網要聯接的是幾百億設備——Gartner曾經預（yù）計今年IoT設備聯網量為260億，PTC預測（cè）設備接入（rù）量（liàng）為500億，思科預測（cè）IoT設備聯接數為500億，而（ér）最新的預測將會達到1千億。總體上有數量級的差異（yì）。

（4）聯接（jiē）難度不同

社交/消費互聯網是統一標準協議，開放網絡，聯接相對容（róng）易，工業互聯（lián）網聯接對象是（shì）工（gōng）業設備，存在存量大、種類雜、協議多、開放程度不相同，由此帶來的是設備數字化改造（zào）成（chéng）本高、數據采集精度差、協議兼容難度大、雲（yún）端匯聚效率低等問題。

（5）響應不同

社交/消費互（hù）聯網無需工業（yè）級的實時響應，例如在微信對話或提交購物申請時，有1秒左右的延遲並（bìng）不影響使用結果；工業互聯網往往需要毫秒、微秒甚至百納秒級的實時響應，需要與此相適應的時間敏（mǐn）感網絡TSN，甚至需要更精準的時（shí）間明晰網絡TAN。有些看似隻有半毫秒的延遲，在車間裏可（kě）能（néng）就會釀成重大工業事故。在國家電網的管理中，精準對時的（de）要（yào）求已經小（xiǎo）於1微秒。

順便指（zhǐ）出（chū），5G是最新一代蜂窩移動通信技術（shù），具（jù）有（yǒu）高速率、大容（róng）量、低時延（yán）、高可靠等特點。但是5G的低時延隻是在1毫（háo）秒級別，從通（tōng）信角度來（lái）看，時延已經很低，但從工業控製角度來看，距離工業現場中自動化設備的百納秒級實（shí）時控製要求還差兩個數量級。但是這並（bìng）不妨礙5G在自動控製設備（bèi）之外的工（gōng）業場景找到大（dà）量使（shǐ）用場景。

（6）對（duì）象/場景不同（tóng）

社交/消費互（hù）聯網的典型場景是在以人為主體的（de）消（xiāo）費活動中，為了（le）人（rén）與（yǔ）人溝（gōu）通在電腦之間傳輸數據，對可靠性、穩定性的要求一般。例如使用家用型普通網線就可以實現聯網。

工業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（zhǔ）體的（de）業務活動中，為了生產目的在設備之間傳輸數據，對可靠性（xìng）、穩定性的（de）要求更高，在車間使用的網（wǎng）線要求防潮、防塵、抗震動、抗（kàng）拉和抗電磁串擾，通常會使用（yòng）五類網線、超五類網線或者甚至使用六類（lèi）屏蔽網線。

（7）用戶心態不同

在（zài）社交/消費互聯網用戶群體，人們願意（yì）嚐試新事物，擁抱變化，特別是消費群體中的年輕人，是擁抱和嚐試新生事物的（de）主力軍；

在工（gōng）業（yè）互聯網用戶群體，人們趨於保守，駐足觀望，想變又擔心變化。很多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（jí）相關經驗，以工業APP的方（fāng）式分享出來。對工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（jiā）報價最低的供應商，結果現場部署的網線（xiàn）居然是家用型（xíng）普通網線，沒有使（shǐ）用工業級的五類以上網（wǎng）線，而且網線水晶頭做得（dé）質量差（chà），走線也很不規範。結果在（zài）實施過程（chéng）中就出現了異常情況（kuàng），設備接（jiē）入網絡後出現了丟（diū）包現象，有（yǒu）的網線不通，造成調試難度增大和實（shí）施時間的增加。而且企業的後期維護變（biàn）得很麻煩，經常出（chū）問題。後來該企業（yè）隻好用標（biāo）準的六類屏蔽網線取代了家用普通網線，走線（xiàn）規範（fàn）整齊，才徹底解決了問題。

（9）相互融合與（yǔ）借鑒

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

例如在消費互聯網的一些成熟做法，也（yě）可以在工業互聯網中予以借鑒，如某工業互聯網平台，就借鑒（jiàn）了“滴滴打車”模式而做了一個“工業（yè）滴滴”，將設備（bèi）保（bǎo）有方與設備維修人員聯係起來（lái），對接雙方需求，讓（ràng）設備保有方不再找不到維修人員，讓維修人員不再找不到活（huó）幹。

五.工業（yè）互聯網的（de）自身（shēn）完善與融通發展

（1）工業互聯網還（hái）是工業（yè）局域網

對於（yú）“互聯網”一詞（cí），早期國家（jiā）標準翻譯為因（yīn）特網，源於其英文（wén）名internet的音譯，本意（yì）是“國際電（diàn）腦互連網絡”。因此，國（guó）際、電腦、網絡，是它最重要的三個標簽。

社交/消（xiāo）費（fèi）互聯（lián）網早就是四通八（bā）達的國際互聯網（wǎng）絡了，極少有兩個終端之間發生無法（fǎ）對話交換數據的事件；而工業互聯網，目前還基（jī）本上是一個“工（gōng）業局域網”，無論是哪一家的工業互聯網平台，都是在（zài）相對有限的範圍（wéi）內、聯接一定（dìng）數量的設備，主要看業務需（xū）求和自身拓展能力而定。有外聯需求且（qiě）聯接能力強的平（píng）台，已經走（zǒu）出國門，聯接了大量（liàng）境外（wài）設備；無外聯需求或聯接能力弱的平台，以聯接本地設備（bèi）為主。總體上，工業（yè）互聯網還沒有發展（zhǎn）到“國際互聯網”的聯接水平。因此（cǐ）拓展工業互聯網的聯接能力是首（shǒu）要問題。

（2）工業互聯網生態建設日漸（jiàn）重要

國內工業互聯網平台已經（jīng）有了數百家。但是這些工業互聯網平台之間基本上都（dōu）是各自為（wéi）戰、互不相聯的“數據孤島（dǎo）”，每個“孤島”各（gè）自聯接了業內一批客戶和（hé）開發者。先知先覺的平台（tái）企業，開始注重工業（yè）互聯網（wǎng）的生態體係（xì）建設，盡量在延伸（shēn）自己網絡上（shàng）的各種“鏈”的觸角，在更多的領域、更大的範圍開疆拓土；而後知後覺的平台企業，似乎還沒有（yǒu）建立工業互聯網生態體係的概念。

未來工業互聯網（wǎng）的發展與競爭，實際上是工業互聯網生態體係的競爭。唯有注重工業互聯網的生態體係建設，方能行穩致遠，做到可持續發展。

（3）工業互聯網“扶貧”勢在必行

大企業通常不會選用別人（rén）的工業互聯網平台而（ér）自己開發，但是（shì）中小微企業（yè）不具備工業互（hù）聯網平台的（de）開發能力，是工（gōng）業互聯網領域的“貧困戶”，他（tā）們應用（yòng）工業互聯網的問題，是一個（gè）工業領域的實實在在的“扶貧”問題。

談及工（gōng）業轉型升級，如果隻有大型企業成功地加入新基建，應用工業互聯網，那麽中國的工業轉（zhuǎn）型升（shēng）級最多（duō）完成了一半。隻有中國的中小（xiǎo）微企業也大（dà）部分上了工業互聯網，才能說工業轉型升級走上了正軌。

目前，中小微企（qǐ）業隻能選（xuǎn）擇某（mǒu）一家的商用平台，或（huò）者仰賴（lài）政府（fǔ）提（tí）供的工業（yè）雲/工業互聯網的公共服務平台。因此，工業互聯網的公共服務平台建設就成了一（yī）個必須要解決、具有（yǒu）全局戰略（luè）意（yì）義的（de）問題。

（4）工（gōng）業互聯網平台的互聯互通

絕大部（bù）分工業互聯網平台，不僅聯接工業終端（duān）的數量和能力不夠，聯接其它工業互聯網平台更不夠。這造成了很多問（wèn）題，如（rú）一個在（zài）平台甲上客（kè）戶，能否因客觀原因而順利遷移到平台乙？一款在平台甲上開發成功（gōng）的工業APP，能否（fǒu）順利（lì）遷移到平台乙？否則重複開發、重複建設的內（nèi）耗很嚴重。

因此，如何從目前的諸侯割據、各自為戰，發展到強強聯手、合作共（gòng）贏，生態致勝（shèng），如何從工業局域網盡（jìn）快（kuài）過渡（dù）到工業互聯網，如何讓不同的工業互聯網平台之間實現互聯互（hù）通、融通發展，是（shì）目前各個工業互聯網平台提供商亟（jí）待思考、盡快破局、必須解決的關鍵問題。

六.小結

工業（yè）互聯網是從（cóng）工業的內生需（xū）求（qiú）與外部技術（shù）合力發展中誕（dàn）生的新型工（gōng）業網絡。它（tā）的（de）麵世迎合了新工業革命的發展需求，是兩化融（róng）合（hé）向縱深的發展，是智能製（zhì）造落（luò）地的關鍵基礎設施。

今年（nián）4月，工業（yè）互聯網被國家列為“新基建”項（xiàng）目，點名要加（jiā）快建設；在剛剛過（guò）去的6月30日，中央再次要求“以智能製造為主攻方向，加快工業互聯網的創新發展（zhǎn）”，充分表明國家對工業互聯網的高度重視。因此工業互聯（lián）網生逢其時（shí），前景無限。

在工（gōng）業互聯網的發展過（guò）程中，一定要（yào）領會和掌握工業（yè）互聯網的“兩個（gè）網（wǎng）絡主體、三個基（jī）本特征、四個必須做到”；要注意工業互聯網與社（shè）交/消費互聯網的區別，不要把不是工業互聯網的內容納入工業互（hù）聯網；要特別注意工業互（hù）聯網平台的融通發展和生態建設，以及（jí）工業互聯網（wǎng）發展中的“扶貧”問題。