淺析：我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題與對策建議

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 以下文章來源于  零點有數(shù)  許正軍  袁 岳

 摘要：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，因其在數(shù)字基礎設施和能力建設、釋放數(shù)字經(jīng)濟增長潛能方面的基礎性和戰(zhàn)略性的作用，起來越成為全球產(chǎn)業(yè)競爭的戰(zhàn)略焦點。本文將對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于我國經(jīng)濟發(fā)展的重大意義進行淺析，并就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題進行分析，并給出相應的對策建議。

關鍵詞：新基建 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)  數(shù)字經(jīng)濟 高質量發(fā)展 互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)

過去數(shù)十年里，以鐵路、公路、橋梁、水利等大建筑為主的傳統(tǒng)基礎設施建設，對提升生產(chǎn)效率、改善人民生活質量、我國經(jīng)濟發(fā)展起到了巨大的促進作用。隨著社會生產(chǎn)生活模式的不斷進化升級，以及我國經(jīng)濟進入“高質量發(fā)展”階段，原有基礎設施開始難以滿足社會高效運作的需求，新一代基礎設施建設（以下簡稱“新基建”）的呼聲應運而生。

2018年12月，中央經(jīng)濟工作會議確定2019年重點工作任務時首次提出“加強人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎設施建設”； 2019年7月30日，中共中央政治局召開會議，提出“加快推進信息網(wǎng)絡等新型基礎設施建設”；2020年1月3日的國務院常務會議、2020年2月14日的中央全面深化改革委員會第十二次會議、2020年3月4日的中共中央政治局常務委員會，以及2020年4月1日習近平總書記在浙江考察時，都提到要大力發(fā)展新型基礎設施；2020年4月20日，國家發(fā)改委在新聞發(fā)布會上首次明確了新型基礎設施的范圍。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎設施成為新型基礎設施的重要組成部分。

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，已成為深化先進制造業(yè)發(fā)展的重要基石，被越來越多的國家視為重塑制造業(yè)全球產(chǎn)業(yè)鏈競爭力的關鍵抓手。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過把設備、生產(chǎn)線、工廠、供應商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來，以網(wǎng)絡為支撐，以數(shù)據(jù)為核心，以安全為保障，構建面向機器設備運行優(yōu)化、生產(chǎn)運營決策優(yōu)化，以及面向企業(yè)協(xié)同和用戶交互與產(chǎn)品服務優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈等三大閉環(huán)，并進一步形成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡化協(xié)同、個性化定制和服務化延伸等四大應用模式（參見下圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構,來自《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本1.0）》，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，2016年8月）。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也由此成為制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展的重要基礎設施和關鍵支撐。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造領域的全面滲透應用，將帶來制造業(yè)生產(chǎn)方式、組織方式、商業(yè)模式等的全面變革，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈重構和新興產(chǎn)業(yè)鏈打造，形成跨設備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通，提高產(chǎn)業(yè)鏈運行效率，推動整個制造服務體系智能化，實現(xiàn)制造業(yè)和服務業(yè)之間的跨越發(fā)展，使工業(yè)經(jīng)濟各種要素資源能夠高效共享。

為此，近年來，黨中央、國務院作出發(fā)展我們工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重大決策部署，強調(diào)要推動實體經(jīng)濟和數(shù)字經(jīng)濟融合發(fā)展，深入實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展等系列戰(zhàn)略。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對我國經(jīng)濟高質量發(fā)展的促進作用

（一）將進一步推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質上是互聯(lián)網(wǎng)在機器設備上的延伸，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺把設備、生產(chǎn)線、工廠、供應商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來，這將極大地促進數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展。一是需要大量傳感芯片、智能設備、計算與存儲設備等 ，這將極大地推動集成電路和硬件設備的發(fā)展與應用；二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和分析將需要人工智能算法和安全技術保障，以及系統(tǒng)平臺管理，這將極大地促進軟件技術的創(chuàng)新發(fā)展和軟件產(chǎn)品的更廣闊的應用；三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)制造業(yè)和服務業(yè)之間的跨越發(fā)展，這將促進各類信息服務業(yè)的廣泛應用。

（二）將進一步推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的快速發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，將進一步促進信息化與工業(yè)化的融合向縱深滲透。一是通過嵌入各類傳感芯片和智能數(shù)字化設備，對制造業(yè)機器設備、生產(chǎn)線和工廠基礎設施等“機”和“物”的運行狀態(tài)和運行環(huán)境進行全面的感知、智能的處理和數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)制造業(yè)“機”和“物”的全面數(shù)字化；二是通過智慧供應用鏈管理系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)供應用鏈和整體生產(chǎn)經(jīng)營管理的數(shù)字化；三是通過構建面向企業(yè)協(xié)同和用戶交互與產(chǎn)品服務優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈等閉環(huán)，進一步融通制造業(yè)和服務業(yè)，促進制造業(yè)和服務業(yè)的數(shù)字化融合發(fā)展。

（三）有助于促進產(chǎn)業(yè)和消費“雙升級”

新消費時代，大量的消費場景正在被重塑，消費鏈條正在變得越來越短，也使得C2M反向定制等生產(chǎn)模式成為可能，最終是社會整體效率的提高。但如何讓生產(chǎn)跟上消費的步伐，縮短與消費之間的距離，這是一個重大課題。

2019年12月12日閉幕的中央經(jīng)濟工作會議確定，明確202年經(jīng)濟工作的重點之一是促進產(chǎn)業(yè)和消費“雙升級”，明確將制造業(yè)升級的過程與需求端的消費內(nèi)需進行直接掛鉤。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺把設備、生產(chǎn)線、工廠、供應商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來，建立“客戶需求—產(chǎn)品設計—要素準備——生產(chǎn)加工—倉儲運輸—客戶反饋”等全價值鏈閉環(huán)，結合軟件和大數(shù)據(jù)分析，可實現(xiàn)需求與供給之間的直接對接，可快速實現(xiàn)適應消費的產(chǎn)業(yè)升級。

以《面向可重構和微服務的可穿戴產(chǎn)品智慧工廠》項目（詳見《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 案例展示》, http://www.aii-alliance.org/）為例,為滿足智能可穿戴產(chǎn)品未來30%左右的行業(yè)高增長、變化快的消費需求，歌爾股份有限公司，參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構，制定了以全數(shù)字化集成的軟件系統(tǒng)為核心，具有“全面感知、設備互聯(lián)、數(shù)字集成、智能預測”等特點的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，通過虛擬工廠的模擬生產(chǎn)與實體工廠的生產(chǎn)線的互聯(lián)互通，實現(xiàn)實體物理制造過程和資源的虛擬映像，完整模擬從需求到產(chǎn)品、從訂單到交付的物理制造全過程，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)制造和供應鏈等的高效協(xié)同，打造高度柔性化、數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)模式和個性化定制模式，以適應消費者個性化日益提升的需求及市場快速變化的趨勢。

（四）助力企業(yè)輕型化與降本增效

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)借助各類傳感器、智能化設備、高速網(wǎng)絡連接技術以及系統(tǒng)平臺，將可實現(xiàn)對各類物品智能化感知、識別與管理，在制造、物流各領域用于遠程及無人操控，助力企業(yè)輕型化與降本增效。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將會形成海量大數(shù)據(jù)，通過對這些大數(shù)據(jù)進行智能分析處理，產(chǎn)生的價值信息將全面賦能生產(chǎn)要素的最優(yōu)組合、產(chǎn)品生產(chǎn)的柔性定制、企業(yè)的精細化經(jīng)營、供應鏈的科學動態(tài)管理，助力企業(yè)提升品質。

以富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺BEACON（詳見《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 案例展示》, http://www.aii-alliance.org/）為例，通過整合制造、連網(wǎng)技術、數(shù)據(jù)分析、云端存儲及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案，連通設備層、車間層、企業(yè)層，智能輔助生產(chǎn)者、管理者和決策者，以物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)采集為基礎，以智能數(shù)據(jù)平臺、智能制造平臺、影像大數(shù)據(jù)平臺為核心，輔以數(shù)據(jù)模型化、模型服務化，快速打造客戶關系管理、生產(chǎn)智造、供貨商供給側管理、質量管理、產(chǎn)品技術管理、金流與通路管理、安全管理和環(huán)保管理等服務應用。并通過平臺開放共享,打造生態(tài)鏈，為客戶提供高品質、高效率、安全可靠的智能制造服務。

（五）有助于快速推進我國制造業(yè)向全產(chǎn)業(yè)鏈高端邁進

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接，支撐服務制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型，不斷催生新模式、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)，重塑工業(yè)生產(chǎn)制造和服務體系，將有助于快速推進我國制造業(yè)向全球產(chǎn)業(yè)鏈中高端邁進。

一是將促進我國高端工業(yè)半導體芯片技術的快速發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的工業(yè)數(shù)據(jù)的采集、工業(yè)數(shù)據(jù)的傳輸、工業(yè)數(shù)據(jù)的本地及云分析和處理，都將需要大量的工業(yè)半導體芯片。同時，為適應某些非常惡劣的工業(yè)環(huán)境，不得不要求芯片能在低溫、高溫、強干擾、強震動等極端環(huán)境中運行，并要求具有高可靠性和穩(wěn)定性，以及極強的數(shù)據(jù)處理能力。二是為人工智能的發(fā)展提供了廣泛應用場景。運用人工智能技術有利于實現(xiàn)各類工業(yè)設備的自決策、自治理，推動設備在最佳運行狀態(tài)自動實現(xiàn)信息交換、分析決策與協(xié)同工作，提高邊緣智能水平。通過對語音、手勢等進行智能識別，有利于打造新型人機交互體系，提高互聯(lián)設備管理效率。

三、問題和挑戰(zhàn)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的工業(yè)數(shù)據(jù)的采集、工業(yè)數(shù)據(jù)的傳輸、工業(yè)數(shù)據(jù)的本地及云分析和處理都離不開工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化需求，構建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業(yè)云平臺，包括邊緣層、云基礎設施層（IaaS）、平臺（工業(yè) PaaS）、應用層（SaaS）等四個層級（參見圖2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構圖）。業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺本質是在傳統(tǒng)工業(yè)云平臺的基礎上疊加物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術，構建更精準、實時、高效的數(shù)據(jù)采集體系，建設包括存儲、集成、訪問、分析、管理功能的使能平臺，實現(xiàn)工業(yè)技術、經(jīng)驗、知識模型化、軟件化、復用化，以工業(yè) APP 的形式為制造企業(yè)各類創(chuàng)新應用，最終形成資源富集、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進的制造業(yè)生態(tài)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展應用過程中，會存在諸多問題，如工廠和企業(yè)數(shù)字化基礎問題、企業(yè)內(nèi)網(wǎng)完備度問題、企業(yè)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)運行系統(tǒng)等之間的信息孤島問題，以及從數(shù)據(jù)設備到網(wǎng)絡到數(shù)據(jù)的安全問題等等。除此之外，更為突出的問題與挑戰(zhàn)主要有：

圖2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構圖

（一）邊緣側的數(shù)據(jù)采集難度較大。至目前，邊緣側的數(shù)據(jù)產(chǎn)生所依賴的智能裝備、自動控制、工業(yè)協(xié)議、高端工業(yè)軟件等均掌握在他國手里。其中，95%以上的高端PLC和工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議被國外廠商壟斷。同時，由于企業(yè)的數(shù)字化層次不一、各種裝備接口標準不一、數(shù)據(jù)不開放、數(shù)據(jù)格式形式多樣、數(shù)據(jù)兼容性差、等因素，實踐中，工業(yè)數(shù)據(jù)采集采集門檻高、采集難度大。

（二）云計算的數(shù)據(jù)處理困難較多。一方面，由于邊緣側采集的工業(yè)數(shù)據(jù)多為大體量、低質量的“臟”數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)清洗處理后才能分析；另一方面，我國制造業(yè)行業(yè)專家知識、機理模型積累不足，面對各類復雜的工業(yè)場景，難以為人工智能算法提供有效的數(shù)據(jù)模型和算法理論，這制約了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的深度應用開發(fā)。

（三）工業(yè)APP建設能力相對較弱。目前，支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展的一些通用開源軟件基本上由國外企業(yè)主導，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的參與度和掌控度不高，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)者社區(qū)建設仍處于空白，開發(fā)者規(guī)模和能力與國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相比差距顯著，嚴重制約了工業(yè)APP的培育。

（四）亟待完善互聯(lián)互通相關監(jiān)管政府和標準規(guī)范。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最終將形成跨設備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通，以推動整個制造服務體系智能化，實現(xiàn)制造業(yè)和服務業(yè)之間的跨越發(fā)展，使工業(yè)經(jīng)濟各種要素資源能夠高效共享。這就要求制定生產(chǎn)內(nèi)網(wǎng)與生產(chǎn)外網(wǎng)之間互聯(lián)互通的監(jiān)管政策和接入規(guī)范、企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的確權、交易和保護政策以實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的價值流通，同時，要求制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的安全評測標準，規(guī)定安全保護等級要求，以確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間的互聯(lián)互通與各工業(yè)數(shù)據(jù)資源的共享應用是在統(tǒng)一監(jiān)管政府和標準規(guī)范下進行。

四、對策與建議

（一）夯實產(chǎn)業(yè)基礎，突破關鍵技術短板。統(tǒng)籌整合產(chǎn)學研用優(yōu)勢資源，著力突破高端工業(yè)網(wǎng)絡設備和控制設備、高性能傳感器等關鍵技術短板。尤其是高性能傳感器需要的高端工業(yè)半導體芯片技術，以適應低溫、高溫、強干擾、強震動等極端環(huán)境中運行，并具有高可靠性和穩(wěn)定性和極強的數(shù)據(jù)處理能力。同時，要分類分層次定義邊緣層數(shù)據(jù)采集的標準規(guī)范，開放數(shù)據(jù)接口，著力提高邊緣側的數(shù)據(jù)采集能力。

（二）鼓勵創(chuàng)新引領，打造共性技術基礎。支持建設開發(fā)者社區(qū)和開源項目，引導有關企業(yè)建設設備協(xié)議兼容的開源社區(qū)，開放各類標準兼容、協(xié)議轉換的技術，實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)在多源設備、異構系統(tǒng)之間的有序流動。培育行業(yè)共性知識開放的開源社區(qū)，引導工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)開放開發(fā)工具、知識組件、算法組件，構建開放共享、資源富集、創(chuàng)新活躍的工業(yè)APP開發(fā)生態(tài)。

（三）強化示范引領，發(fā)揮標桿輻射作用

 考慮到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系標準體系和安全體系的實踐檢驗，建議盡量選擇具有代表性的產(chǎn)業(yè)鏈比較完整的行業(yè)，以及具備一定生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)進行試點應用。通過試點，一方面可檢驗工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系標準的適用性，評測工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的互聯(lián)互通能力，評測工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系的防范水平，另一方面可通過試點進一步完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡、平臺和安全體系。同時，通過試點，探索面向機器設備運行優(yōu)化、生產(chǎn)運營決策優(yōu)化、企業(yè)協(xié)同和用戶交互與產(chǎn)品服務優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈等閉環(huán)應用模型的建立，積累數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)模型和機理模型的建設經(jīng)驗，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及應用發(fā)揮標桿輻射作用。

（四）完善監(jiān)管體系，筑牢安全發(fā)展屏障。健全工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全管理法律法規(guī)體系，建成滿足設備、控制、網(wǎng)絡、平臺、數(shù)據(jù)等安全需求的多層次技術防控體系，強化平臺及數(shù)據(jù)安全監(jiān)督檢查和風險評估，全面提升產(chǎn)業(yè)安全保障能力，既要滿足各工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間的互聯(lián)互通、各工業(yè)數(shù)據(jù)資源之間的共享應用，又要確保各工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的安全防范、各工業(yè)數(shù)據(jù)資源的安全隱私。