從差異入手：談工業(yè)互聯網的未來發(fā)展

什么是工業(yè)互聯網？關于工業(yè)互聯網的表述有很多，通用的官方定義為：工業(yè)互聯網是鏈接工業(yè)全系統、全產業(yè)鏈、全價值鏈，支撐工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵基礎設施，是新一代信息技術與制造業(yè)深度融合所形成的新興業(yè)態(tài)和應用模式，是互聯網從消費領域向生產領域、從虛擬經濟向實體經濟拓展的核心載體。從本質來看，工業(yè)互聯網的本質是以機器、原材料、控制系統、信息系統、產品及人之間的網絡互聯為基礎，通過對工業(yè)數據的全面深度感知、實時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析，實現智能控制、運營優(yōu)化等生產組織方式變革。以下是工業(yè)互聯網產業(yè)聯盟給出的參考功能架構圖：從圖中可以直觀地看到，工業(yè)互聯網在底層邊緣層強調設備的接入。從這個意義上說，工業(yè)互聯網和工業(yè)物聯網的定義更加擬合，可以交換使用。讓我們再來好好談一下工業(yè)互聯網！

工業(yè)互聯網與互聯網有何異同？

工業(yè)互聯網的架構相比互聯網架構體系，多了一層涉及到傳感器等設備接入的邊緣層，即從概念上多了把物理世界映射到電子世界的過程，對比互聯網，其本質則是完全線上的電子信息的交互與分享。因此，工業(yè)互聯網在接入標準、業(yè)務模式、網絡拓撲、數據特性等方面相比互聯網會有所不同。下面逐一做簡要分析：1標準化程度就互聯網應用來說，HTTP、HTTPS協議已成為統一應用層接入協議，借助底層TCP/IP協議族，用戶使用瀏覽器接入使用互聯網，同時利用DNS標識解析服務，可以有效的做到搜索、定位到指定網站，進而完成信息的獲取。移動互聯網的發(fā)展，使得手機App形成另一種接入入口，但是其本質依然遵循互聯網網頁應用設計架構MVC原理，行業(yè)標準化程度高。對比互聯網，工業(yè)互聯網標準碎片化較為突出。首先，對比互聯網本身就是單純的IT網絡，工業(yè)互聯網涉及到IT網絡和OT網絡的融合，自然需要融合多通信協議和標準。其次，工業(yè)互聯網IP化程度與互聯網不可同日而語，多種應用協議并存，如MQTT、CoAP、Modbus、PROFIBUS、私有TCP/UDP等，多數邊緣設備無法支持HTTP協議族，這也是邊緣設備計算能力差異化的側面反映。最后，工業(yè)互聯網在設備、服務尋址方面沒有類似DNS這樣的統一標識解析服務，解析服務同樣標準碎片化，例如Handle、OID、Ecode等分別由不同組織發(fā)起。2業(yè)務模式互聯網行業(yè)屬于輕資產行業(yè)，而工業(yè)互聯網涉及到設備投入，即涉及固定資產和庫存管理，屬于重資產。相比互聯網技術平均每隔3年迭代一次的高頻率更新換代，工業(yè)互聯網技術迭代需要同時發(fā)生在邊端設備和服務器兩端，涉及到的不僅是上層應用軟件方面的升級，還涉及到固件甚至是硬件方面的升級，在技術換代成本和安全穩(wěn)定性上是雙高門檻，很多企業(yè)不得不在技術先進性上妥協。也正因為技術換代的高成本、高風險，企業(yè)在工業(yè)互聯網技術前期預研和選型上更為慎重，畢竟相比互聯網技術，工業(yè)互聯網（IIOT）的設計周期普遍較長。3網絡拓撲和系統構成傳統互聯網由于采用建立在TCP/IP上的HTTP通信機制，使用B/S或C/S模式，對網絡拓撲的敏感性和依賴性較低，其通信轉換大多為端口轉發(fā)，基本不涉及協議轉換。工業(yè)互聯網基于網關的多協議轉換正獲得普遍應用，例如GE推出的數據采集轉換模塊PredixMachine。由于系統上下層通信依賴網關，因此工業(yè)互聯網對網絡拓撲較互聯網更敏感。同時，由于眾多設備接入，數據成指數級增長，但是傳輸帶寬卻是有限的，因此邊緣計算節(jié)點在工業(yè)互聯網部署中，相比互聯網更具必要性。4數據特性工業(yè)互聯網與互聯網相比，有著完全不同的數據特性。下面，以下表1為例，列舉工業(yè)互聯網與互聯網的數據特性對比。如表1所示，數據特性的不同直接導致系統架構設計側重點的不同，這也是為什么互聯網架構不能直接應用于IIOT（工業(yè)互聯網）的原因之一，在此列舉以下幾個例子：1.并發(fā)連接。由于IIOT接入并發(fā)居多，這意味著工業(yè)互聯網接入設計需采用異步通信接入。相比Web接入，很多成熟的架構多以同步通信為主。2.數據時序性。IIOT接入的數據有著很強的時間順序，數據產生頻率快，測點多，數據量巨大。傳統關系型數據庫無法滿足對時間序列數據的有效存儲與處理，因此需要使用專門的時序性數據庫例如InfluxDB等。3.數據關聯性。相比互聯網，IIOT接入的數據維度和類型多而廣。由于是時序數據，對于突發(fā)事件而言，數據間隱含著較強關聯性。這需要系統架構支持數據融合，以便深度挖掘數據間的關聯性，更好的支持上層業(yè)務系統決策。4.延時容忍度。工業(yè)互聯網由于涉及OT網絡和實時控制，對系統的延時要求較互聯網要高得多。因此，系統延時往往需要從邊端設備就開始規(guī)劃和設計，例如軟實時操作系統Linux有時不能滿足需求，基于硬實時的RTOS可有效降低邊端設備數據采集的延時不確定性。了解了上述工業(yè)互聯網與互聯網的差異，再去思考工業(yè)互聯網的未來，或許就能更加深刻地去理解其對工業(yè)制造業(yè)乃至國家發(fā)展的重要意義。

中美德工業(yè)互聯網各具特色

當前，網絡化的信息空間和現實化的物理空間可共同組成協同空間，未來制造業(yè)也將通過工業(yè)互聯網進入虛實交互的協同制造時代。在工業(yè)互聯網方面，美國推動以企業(yè)為主體，GE聯合思科、IBM等組建工業(yè)互聯網聯盟，旨在推動美國新一輪產業(yè)升級，關注工廠物聯、智能設備、智能數據和智能決策四個重點領域。也就是說，傳統的自動化時代的數采數控（PLC數據采集和數控機床等數字化控制），將向預測決策（預測性維護和基于大數據的智能決策）發(fā)展。德國推動的工業(yè)4.0本質上也是互聯網+先進制造業(yè)，主要是以行業(yè)組織為主體，牽頭德國行業(yè)巨頭，一起推動德國的新一輪產業(yè)升級，主要目的是為建設智能工廠和智能制造。我國主要以政府為主體，通過深入實施工業(yè)互聯網創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，推動實體經濟與數字經濟深度融合，實現新舊動能轉換，既帶動傳統產業(yè)轉型升級，又發(fā)展了新經濟和新業(yè)態(tài)。相對于美國的工業(yè)互聯網和德國的工業(yè)4.0而言，我國的工業(yè)互聯網體系更加全面——不僅是工廠互聯或者智能工廠，更是從核心技術到產業(yè)生態(tài)，從底層網絡到應用平臺，從追蹤溯源到網絡安全，涵蓋了產業(yè)全流程。

工業(yè)互聯網發(fā)展優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

毫無疑問，互聯網已經進入到下半場的競爭，以“算法、算力和數據”為成長動力，目標群體不再是消費者，而是各行各業(yè)的企業(yè)。隨著“萬物互聯”成為可能，互聯網也從“消費互聯網”轉入更大、更深層次的工業(yè)互聯網。2018年5月，騰訊云正式發(fā)布基于大數據應用的工業(yè)互聯網平臺，推動制造業(yè)數字化、智能化發(fā)展，助力傳統制造業(yè)數字化升級；8月1日，阿里云發(fā)布ET工業(yè)大腦開放平臺，基于該平臺，合作伙伴可以輕松實現工業(yè)數據的采集、分析與建模，并且快速構建智能應用；9月，騰訊再次宣布戰(zhàn)略升級，希望擁抱工業(yè)互聯網，成為各行各業(yè)的“數字化助手”。我國大規(guī)模推進工業(yè)互聯網的優(yōu)勢在于兩方面。一方面，企業(yè)積極性強，更有富士康工業(yè)互聯網公司上市給業(yè)界很大鼓舞；另一方面，有國家政策大力扶持和推動，給業(yè)界很大信心。但是業(yè)界普遍認為，發(fā)展工業(yè)互聯網依然面臨很多挑戰(zhàn)，難點集中在標準化、復雜系統的管理、健壯性通信基礎設施建設和網絡安全保障等四個方面。第一，標準化方面。工業(yè)互聯網要對工廠內外的各種物品與服務進行聯網，那么，通信方式、數據格式等許多內容都需要標準化。如今，在國際標準化舞臺上，美國、德國、日本等發(fā)達國家之所以能夠長期保持主導地位，是因為強大的制造業(yè)綜合實力，而我國目前在國際標準化舞臺上仍然扮演“聽眾”角色，側面反映了我國制造業(yè)整體水平與國外存在差距。我國制造業(yè)在產品設計和生產流程控制方面一直比較薄弱，缺少標準化，更缺少國際標準化的思維。第二，復雜的系統管理方面。實際生產過程與各種業(yè)務管理系統網絡協同之后，系統整體更加復雜化，對其進行管理將更困難。第三，健壯性通信基礎設施建設方面。主要是指適用于工業(yè)的、具有高可靠性的通信基礎設施建設。當然，這方面，中國電信新疆公司已有很多布局。6月初，中國電信展開了工業(yè)互聯網新疆基地的揭牌活動。第四，網絡安全保障方面。工業(yè)互聯網時代，工廠與外界實現聯網之后，惡意軟件的入侵、受到網絡攻擊的危險性將進一步提升，對網絡安全對策與解決方案的需求將更加旺盛。

工業(yè)互聯網最新進展

通常，工業(yè)互聯網被認為可以分為四大部分——網絡、標識、平臺和安全。工信部11月發(fā)布《2018年工業(yè)互聯網試點示范項目名單》，來自工業(yè)互聯網網絡、標識解析、平臺、安全等四個方面的72個項目榜上有名。其中，平臺是核心，被看做是“工業(yè)操作系統”，工業(yè)互聯網平臺因此成為投資熱點，許多主要制造業(yè)的企業(yè)都爭先推出工業(yè)互聯網平臺，搶占未來工業(yè)互聯網先機。40個平臺集成創(chuàng)新應用試點示范項目涉及15家上市公司，分別為東方國信、冀東水泥、東軟集團、鞍鋼股份、華域汽車、紅豆股份、中天科技、青島海爾、浪潮軟件、中信重工、三一重工、白云電器、美的集團、工業(yè)富聯、特變電工。在工業(yè)互聯網發(fā)展壯大過程中，各行業(yè)老牌企業(yè)是絕對主角。推出各自的工業(yè)互聯網平臺只是第一步，接下來還要看這些企業(yè)如何發(fā)揮各自專長，在產業(yè)互聯網打造各自的產業(yè)新生態(tài)。這里，個人比較看好工業(yè)富聯（全稱為富士康工業(yè)互聯網股份有限公司）。一是工業(yè)富聯自身有“工業(yè)互聯”的需求。工廠遍布深圳、昆山、太原、鄭州、成都、重慶和貴陽等多處，通過工業(yè)互聯網平臺，實現網絡協同制造。工廠間通過價值鏈以及信息網絡實現的資源信息共享與資源整合，能夠確保工廠間的無縫合作，形成提供實時產品與服務的機制。工業(yè)互聯網的價值也主要體現在空間跨度上，實現從工廠的集成到工廠間的集成，走向工廠間產業(yè)鏈、企業(yè)集團甚至跨國集團這種基于工業(yè)互聯網的集成，將會產生新的價值鏈和商業(yè)模式的創(chuàng)新。二是工業(yè)富聯有長期的智能制造摸索基礎。富士康的自動化程度屬于較高水平。在一定程度上，富士康已經將包括生產設備、工廠工人、業(yè)務管理系統和生產設施在內的各種生產資源，組合成一個閉環(huán)網絡，進而通過物聯網和系統服務應用，實現貫穿整個智能產品和系統價值鏈網絡的橫向、縱向鏈接和端對端的數字化集成，從而提高生產效率,實現智能工廠。通過智能工廠制造系統在分散價值網絡上的橫向連接，就可以在產品開發(fā)、生產、銷售、物流、服務過程中，借助軟件和網絡的監(jiān)測、交流溝通，根據最新情況，靈活、實時地調整生產調度，而不再是完全遵照幾個月或者幾年前的計劃。這方面，富士康已有過許多嘗試，具備了實現工業(yè)互聯網的基礎。

未來發(fā)展應從三個“CM”入手

當然，國家政策有了，給產業(yè)界未來指明的方向也有了。隨之，未來幾年必然會有大規(guī)模政策扶持。但是技術的方向研究，尤其是在工業(yè)互聯網的理論創(chuàng)新和產業(yè)研究方面，個人覺得還不夠，行業(yè)和企業(yè)發(fā)力工業(yè)互聯網要從三個CM入手。CM（ConcurrentManufacturing，并行制造），指的是制造業(yè)的各個工藝流程都將并行化、透明化、扁平化，實現真正意義上的智能制造。并行化的智能制造過程將通過利用網絡世界海量的數據和信息資源，突破物理世界資源有限的約束。這樣一來，可以一邊設計研發(fā)，一邊采購原材料零部件，一邊組織生產制造，一邊開展市場營銷，從而降低了運營成本，提升生產效率，縮短產品生產周期，也減少能源使用。CM（CloudManufacturing，云制造），簡單地說是一種基于泛在網絡，實現互聯化、服務化、個性化的一種制造新模式和新手段，將線下的資源（零部件、生產車間、生產設備、資本以及工人等）整合到線上，吸引價值鏈上下游的不同企業(yè)廣泛參與到設計、生產、服務等環(huán)節(jié)中來，實現各種資源的共享與互補。C2M（Customer-to-Manufactory，顧客對工廠）是圍繞消費者的一種商業(yè)模式，以消費者為中心，憑借提供自己的標準化模塊供消費者選擇性地組合，是一種“拉動式”的供應鏈體系，借工業(yè)互聯網平臺，形成對全球行業(yè)鏈的帶動引領能力，然后通過智能制造實現多品種定制化的快速生產。

2019年行業(yè)面臨細分化趨勢

目前工業(yè)互聯網還沒有成熟的架構和大場景支撐，即使是德國西門子、美國GE等公司也還只處于架構和嘗試階段。實際上，工業(yè)富聯發(fā)展當前的確面臨一些困境，這也是全球工業(yè)互聯網平臺發(fā)展的一個縮影，反映了打造工業(yè)互聯網平臺的艱巨性。轉型升級之路并沒有那么簡單，工業(yè)互聯網只是一個工具，未來如何落實？工業(yè)互聯網還將遇到哪些新問題？這些都還有待時間的檢驗。首先，2019年行業(yè)細分化趨勢會越來越明顯。此前，三一重工、徐工等行業(yè)龍頭已經推出了行業(yè)級的工業(yè)互聯網大數據平臺，收集各自所處領域的大數據，面向垂直領域的工業(yè)互聯網平臺將會率