工業(yè)互聯網系統(tǒng)的認識

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯工業(yè)互聯網系統(tǒng)的認識 將來企業(yè)信息化的進展，現在有兩個說法，一個是工業(yè)4.0，一個是工業(yè)互聯網。工業(yè)互聯網與工業(yè)4.0，在提法上有不同的側重點，但本質上是一回事。強調的都是實現企業(yè)信息系統(tǒng)的一體化、智能化、自動化。工業(yè)互聯網和工業(yè)4.0都是過去幾十年企業(yè)信息化成就的總結，而且提出了將來10至15年企業(yè)信息化追趕的更高層次的目標。通過討論這兩個新概念和新思想，我們可以看到，新一代的企業(yè)信息化將往哪里走，在企業(yè)實現了網絡化、全三維數字化平臺、關聯設計等等之后，企業(yè)信息化又要關注什么，最終的目標又是什么。從我國大多數企業(yè)信息化的實際狀況來看，不行能奢求在幾年之內就

2、完全實現工業(yè)4.0提出的各種設想和功能目標。當前企業(yè)應當審慎思索和評估的是，企業(yè)該做的、基礎的、重要的信息系統(tǒng)是否都已完成，應用得好不好。企業(yè)必需在工業(yè)4.0或者工業(yè)互聯網這個大方向的引導之下，抓緊企業(yè)數字化建設的“補課”。1.工業(yè)4.0工業(yè)4.0不僅強調了內、外網的一體化，還強調了智能物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical System）在企業(yè)的應用，核心是推動企業(yè)的智能化和數字化的自動化。智能物理系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)是兩個不同的概念。嵌入式系統(tǒng)為產品的計算機化服務，強調在產品中增加新功能，提高產品性能。智能物理系統(tǒng)解決的是如何使企業(yè)的各種計算機系統(tǒng)和企業(yè)的各個物理系統(tǒng)協同工作，從而實現

3、勞動生產率的最高化，系統(tǒng)運行的最優(yōu)化，以及管理有效性的最大化?，F有的系統(tǒng)工程理論中，還沒有一套系統(tǒng)的、完善的、關于智能物理系統(tǒng)的理論體系。美國國家自然科學基金會認為，CPS是系統(tǒng)工程理論將來一二十年重大的進展方向；早在2006年，就將這個領域作為信息時代系統(tǒng)工程理論的一個重大討論方向賜予資助。無疑智能物理系統(tǒng)將促進理論討論的進展，也帶來許多創(chuàng)新的空間。2.工業(yè)互聯網早在2000年8月，就有美國學者提出了工業(yè)互聯網的概念，基本思路是把簡單的物理設備和網絡，包括傳感器和軟件等，構造成一個系統(tǒng)化的整體，將大數據、機器學習、M2M等全部整合在一起，利用所得的數據和信息，掌握和調整設備，以得到最優(yōu)化的結

4、果。最終目的是構造企業(yè)級的一體化的系統(tǒng)。工業(yè)互聯網是一個綜合性的企業(yè)信息化總體解決方案，包含一整套內置的核心技術，肯定會成為一個綜合性的技術大類。工業(yè)4.0和工業(yè)互聯網這兩個提法，我個人比較傾向于工業(yè)互聯網，由于它把將來企業(yè)界的網絡，以及全球網絡化的進展，描述得比較清晰。工業(yè)互聯網具有5C架構（圖）。5層中的第一個字母都是一個“C”。最底層是才智的連接層（Connection），即一個企業(yè)所需要的數據都必需能夠無障礙地獵取。其次層是轉換層（Conversion），即將數據轉化為信息，對獲得的數據進行數據挖掘和分析，得出對決策有用的信息。第三層是計算網絡層（Cyber），是企業(yè)信息中心的樞紐，在

5、這一層，將取自其次層的信息與原來設定的期望值進行對比，發(fā)覺企業(yè)運行中的問題或機會。第四層是認知層（Cognition），由第三層獲得的信息，以及監(jiān)控資產和設備狀況，以可視化的方式，向決策者供應關于企業(yè)目前存在問題的認知，并使決策者能夠做出相應的決策。第五層是配置層（Configuration），目的是通過網絡空間，把決策信息送到物理空間，送到相應的子系統(tǒng)中，完成對相應的設備或系統(tǒng)做出調整的實際操作。圖 工業(yè)互聯網的5C架構這個5C的架構，實際上是一個企業(yè)級的反饋掌握系統(tǒng)，一個包括人、（計算）機、物在內的反饋掌握系統(tǒng)。系統(tǒng)的掌握對象，無論是人、或機、或物，其現況信息都是通過C1（第一層）來獵取的

6、。獵取后，送到反饋器，即C2（其次層），進行數據挖掘和分析，所得出的整個企業(yè)狀況的實際值和期望值在C3（第三層）進行比較，比較后得出決策信息C4（第四層），指示在什么地方需要做出怎樣的調整或轉變，最終是由掌握器C5（第五層）發(fā)出指令，實施對人、機、物的掌握。反饋掌握是自動掌握理論最核心的思想之一，只有反饋掌握才能達到最抱負的掌握效果。在人、機、物一體化的大系統(tǒng)狀況下，反饋系統(tǒng)的一體化和優(yōu)化設計，的確有許多重大的理論和創(chuàng)新問題。熟悉工業(yè)互聯網特別重要，尤其要抓住它的本質和內涵，對中國企業(yè)信息化的進展意義非凡。工業(yè)互聯網系統(tǒng)不僅涉及信息技術的各個方面，而且也涉及許多相關的科學技術領域，世界上沒有一

7、個企業(yè)能夠擔當工業(yè)互聯網的全部研發(fā)任務。為此，美國幾個IT巨頭牽頭組織了工業(yè)互聯網聯盟。2015年6月，美國工業(yè)互聯網聯盟發(fā)布了一個工業(yè)互聯網系統(tǒng)的參考架構，對工業(yè)互聯網的構成要素，各要素之間的相互關系等，都進行了比較系統(tǒng)的探討和討論，為工業(yè)互聯網的系統(tǒng)架構、解決方案架構和應用架構供應了一個開發(fā)指南，具有重要指導意義。工業(yè)互聯網提出了分析系統(tǒng)功能的四個維度，包括業(yè)務的維度、用戶的維度、系統(tǒng)功能的維度、系統(tǒng)實現的維度，對每一個維度都做了具體的需求分析，討論了必需要考慮的基本問題。工業(yè)互聯網系統(tǒng)的參考架構將工業(yè)互聯網系統(tǒng)分成內外三層：外緣層、平臺層和企業(yè)層。企業(yè)需要的全部數據，通過外緣層進入企業(yè)的

8、數據平臺，在平臺層進行數據的轉換和分析，在完成一系列操作運算后，產生決策所需的數據，并送入企業(yè)層；企業(yè)層接收這些數據之后，依據決策系統(tǒng)設定的規(guī)章打算企業(yè)下一步怎么做，并將決策產生的掌握信息流返回到平臺層，平臺層對掌握流進行分析后，再送到外緣層，包括企業(yè)外部的相關企業(yè)。整個過程中，核心的部分是數據的分析和處理，包括終端數據的獵取、先進的數據處理、決策的執(zhí)行模塊、系統(tǒng)輸出的產生等等，各種模型的構建和數據的分析計算，是數據處理系統(tǒng)的核心。工業(yè)互聯網系統(tǒng)涉及許多核心技術。第一層涉及物聯網技術及應用；其次層用的是業(yè)務智能和大數據技術；第三層是云計算技術；第四層離不開計算科學技術；第五層則是網絡化的自動掌

9、握技術。不難看出，工業(yè)互聯網所需要的技術支撐，實際上把當前信息技術進展的熱點幾乎都概括其中。目前，我國大數據、云計算、物聯網等都炒得很熱，但是，假如這些熱門技術不圍繞一個主題，朝著一個共同方向努力的話，是形不成競爭優(yōu)勢的。2016年3月2日，工業(yè)互聯網和工業(yè)4.0這兩個技術平臺，在瑞士蘇黎世做了對接。雙方達成協議，必需實現工業(yè)4.0參考架構模型和工業(yè)互聯網系統(tǒng)架構模型的兼容性和互操作性，這是二者得以共享全球市場的一個重要步驟。中國也已推出自己的工業(yè)互聯網架構模型，但總體來看，我們的步伐還是慢了一些。假如我們的步伐能夠更快一些，工業(yè)互聯網系統(tǒng)的競爭有可能形成三足鼎立的局勢。特殊是，其中涉及許多標

10、準和規(guī)范問題，假如我們不參加前期標準的制定，就會特別被動。中國必需盡快建立團隊，推出自己的工業(yè)互聯網系統(tǒng)“參考架構（IIRA）”，并與“工業(yè)4.0平臺”和“工業(yè)互聯網聯盟”綻開協調行動，以避開被邊緣化。3.全球物聯網工業(yè)互聯網系統(tǒng)的快速進展，使全球物聯網成為業(yè)界關注的焦點。假如一個企業(yè)進來的和出去的產品都具有聯網功能的話，物聯網的問題還只限于一個企業(yè)的內部，對產業(yè)影響不大。但是，假如全世界絕大多數的企業(yè)都需要將輸入和輸出的產品聯網的話，這個物聯網就變成了一個全球物聯網（the Internet of Things），與幾年前講的物聯網的概念不一樣，它是一個第一個字母大寫的物聯網。全球物聯網因之

11、提上了全球信息化進展的議事日程。英特爾公司估量，到2020年全球物聯網也許要供應一個500億物品互聯的互聯網基礎架構?，F在的互聯網，是人的互聯網，總共連接的只是30億到40億人，物聯網將帶來互聯網絡十幾倍甚至幾十倍的擴張。Gartner公司估量，到2025年，全球互聯的物品也許有2000億個。這樣一個浩大的物聯網，給互聯網將來的進展帶來了巨大的挑戰(zhàn)。不難看出，工業(yè)互聯網本身就是一個人、機、物的互聯網，全球物聯網就是一個全球的人、機、物的互聯網，這個網絡在現有互聯網的基礎上生長起來，必將會帶來巨大的經濟和社會變革。全球物聯網掩蓋全部的重要領域，包括各種各樣的業(yè)務活動、能源、消費、健康與生命、IT

12、技術和網絡、平安和公安、零售業(yè)和交通制造等等，由此將產生一個智能互聯的世界。一些重要的行業(yè)，如通信、零售、汽車、醫(yī)療等等，將發(fā)生重大的變革。這就是將來15至20年可能產生的新的前景。物聯網、大數據和云計算將走向融合。對于全球物聯網，大數據可以關心各行各業(yè)提升業(yè)務洞察力，推動全球基于數據驅動的經濟進展，進而推動國家治理和社會進展。全球物聯網不是一個垂直的或水平的、局域的物聯網，而是一個人、機、物的互聯網，這是一個必定的進展結果。意識到這一點，就知道全球信息化的進展方向發(fā)生了重大轉變。現在最重要的是，我們必需轉變思想和觀念，迎接全球物聯網帶來的這種革命性變革。大數據的進展也會面臨許多挑戰(zhàn)。上千億物品的數據在網上流淌，這些數據存在哪里，需要什么樣的數據中心，什么樣的分析技術，什么樣的隱私愛護等等，都是新生的問題。云計算也是一樣，怎樣在云與云之間實現互聯，如內部網和外部網，將來就是云和云的互聯，一個企業(yè)和許多其他關聯企業(yè)的私有云的互聯。云網絡、云平安、云服務的管理等等，也會帶來一系列需要解決的問題。應當看到，工業(yè)互聯網系統(tǒng)的基本思想，不僅適用于任何制造企業(yè)，而且適應于政府和其他企事業(yè)單位。不僅對大型或跨國企業(yè)贏得國際