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

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 以下文章來(lái)源于  零點(diǎn)有數  許正軍  袁 岳

 摘要：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，因其在數字基礎設施和能力建設、釋放數字經(jīng)濟增長(cháng)潛能方面的基礎性和戰略性的作用，起來(lái)越成為全球產(chǎn)業(yè)競爭的戰略焦點(diǎn)。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(jìn)行淺析，并就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并給出相應的對策建議。

關(guān)鍵詞：新基建 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)  數字經(jīng)濟 高質(zhì)量發(fā)展 互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)

過(guò)去數十年里，以鐵路、公路、橋梁、水利等大建筑為主的傳統基礎設施建設，對提升生產(chǎn)效率、改善人民生活質(zhì)量、我國經(jīng)濟發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)作用。隨著(zhù)社會(huì )生產(chǎn)生活模式的不斷進(jìn)化升級，以及我國經(jīng)濟進(jìn)入“高質(zhì)量發(fā)展”階段，原有基礎設施開(kāi)始難以滿(mǎn)足社會(huì )高效運作的需求，新一代基礎設施建設（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新基建”）的呼聲應運而生。

2018年12月，中央經(jīng)濟工作會(huì )議確定2019年重點(diǎn)工作任務(wù)時(shí)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(kāi)會(huì )議，提出“加快推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò )等新型基礎設施建設”；2020年1月3日的國務(wù)院常務(wù)會(huì )議、2020年2月14日的中央全面深化改革委員會(huì )第十二次會(huì )議、2020年3月4日的中共中央政治局常務(wù)委員會(huì )，以及2020年4月1日習近平總書(shū)記在浙江考察時(shí)，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(huì )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、數據中心等數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)的內涵

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，已成為深化先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的重要基石，被越來(lái)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(guān)鍵抓手。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)把設備、生產(chǎn)線(xiàn)、工廠(chǎng)、供應商、產(chǎn)品和客戶(hù)緊密地連接融合起來(lái)，以網(wǎng)絡(luò )為支撐，以數據為核心，以安全為保障，構建面向機器設備運行優(yōu)化、生產(chǎn)運營(yíng)決策優(yōu)化，以及面向企業(yè)協(xié)同和用戶(hù)交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈和全價(jià)值鏈等三大閉環(huán)，并進(jìn)一步形成智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同、個(gè)性化定制和服務(wù)化延伸等四大應用模式（參見(jiàn)下圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構,來(lái)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)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化發(fā)展的重要基礎設施和關(guān)鍵支撐。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構

隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的全面滲透應用，將帶來(lái)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、跨廠(chǎng)區、跨地區的互聯(lián)互通，提高產(chǎn)業(yè)鏈運行效率，推動(dòng)整個(gè)制造服務(wù)體系智能化，實(shí)現制造業(yè)和服務(wù)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(lái)，黨中央、國務(wù)院作出發(fā)展我們工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重大決策部署，強調要推動(dòng)實(shí)體經(jīng)濟和數字經(jīng)濟融合發(fā)展，深入實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新發(fā)展等系列戰略。

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

（一）將進(jìn)一步推動(dòng)數字產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是互聯(lián)網(wǎng)在機器設備上的延伸，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺把設備、生產(chǎn)線(xiàn)、工廠(chǎng)、供應商、產(chǎn)品和客戶(hù)緊密地連接融合起來(lái)，這將極大地促進(jìn)數字產(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(dòng)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)生海量的數據，對這些數據的采集、傳輸、處理和分析將需要人工智能算法和安全技術(shù)保障，以及系統平臺管理，這將極大地促進(jìn)軟件技術(shù)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(shí)現制造業(yè)和服務(wù)業(yè)之間的跨越發(fā)展，這將促進(jìn)各類(lèi)信息服務(wù)業(yè)的廣泛應用。

（二）將進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數字化的快速發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，將進(jìn)一步促進(jìn)信息化與工業(yè)化的融合向縱深滲透。一是通過(guò)嵌入各類(lèi)傳感芯片和智能數字化設備，對制造業(yè)機器設備、生產(chǎn)線(xiàn)和工廠(chǎng)基礎設施等“機”和“物”的運行狀態(tài)和運行環(huán)境進(jìn)行全面的感知、智能的處理和數據通信，以實(shí)現制造業(yè)“機”和“物”的全面數字化；二是通過(guò)智慧供應用鏈管理系統和大數據，實(shí)現生產(chǎn)供應用鏈和整體生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的數字化；三是通過(guò)構建面向企業(yè)協(xié)同和用戶(hù)交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈和全價(jià)值鏈等閉環(huán)，進(jìn)一步融通制造業(yè)和服務(wù)業(yè)，促進(jìn)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的數字化融合發(fā)展。

（三）有助于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)和消費“雙升級”

新消費時(shí)代，大量的消費場(chǎng)景正在被重塑，消費鏈條正在變得越來(lái)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(huì )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(gè)重大課題。

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

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

以《面向可重構和微服務(wù)的可穿戴產(chǎn)品智慧工廠(chǎng)》項目（詳見(jiàn)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 案例展示》, http://www.aii-alliance.org/）為例,為滿(mǎn)足智能可穿戴產(chǎn)品未來(lái)30%左右的行業(yè)高增長(cháng)、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，制定了以全數字化集成的軟件系統為核心，具有“全面感知、設備互聯(lián)、數字集成、智能預測”等特點(diǎn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，通過(guò)虛擬工廠(chǎng)的模擬生產(chǎn)與實(shí)體工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)的互聯(lián)互通，實(shí)現實(shí)體物理制造過(guò)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(guò)程，實(shí)現產(chǎn)品研發(fā)、工藝規劃、生產(chǎn)制造和供應鏈等的高效協(xié)同，打造高度柔性化、數字化、智能化的生產(chǎn)模式和個(gè)性化定制模式，以適應消費者個(gè)性化日益提升的需求及市場(chǎng)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(lèi)傳感器、智能化設備、高速網(wǎng)絡(luò )連接技術(shù)以及系統平臺，將可實(shí)現對各類(lèi)物品智能化感知、識別與管理，在制造、物流各領(lǐng)域用于遠程及無(wú)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(huì )形成海量大數據，通過(guò)對這些大數據進(jìn)行智能分析處理，產(chǎn)生的價(jià)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(yíng)、供應鏈的科學(xué)動(dòng)態(tài)管理，助力企業(yè)提升品質(zhì)。

以富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺BEACON（詳見(jiàn)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 案例展示》, http://www.aii-alliance.org/）為例，通過(guò)整合制造、連網(wǎng)技術(shù)、數據分析、云端存儲及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案，連通設備層、車(chē)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)平臺數據采集為基礎，以智能數據平臺、智能制造平臺、影像大數據平臺為核心，輔以數據模型化、模型服務(wù)化，快速打造客戶(hù)關(guān)系管理、生產(chǎn)智造、供貨商供給側管理、質(zhì)量管理、產(chǎn)品技術(shù)管理、金流與通路管理、安全管理和環(huán)保管理等服務(wù)應用。并通過(guò)平臺開(kāi)放共享,打造生態(tài)鏈，為客戶(hù)提供高品質(zhì)、高效率、安全可靠的智能制造服務(wù)。

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

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現工業(yè)經(jīng)濟全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接，支撐服務(wù)制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )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(wù)體系，將有助于快速推進(jìn)我國制造業(yè)向全球產(chǎn)業(yè)鏈中高端邁進(jìn)。

一是將促進(jìn)我國高端工業(yè)半導體芯片技術(shù)的快速發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的工業(yè)數據的采集、工業(yè)數據的傳輸、工業(yè)數據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(shí)，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(dòng)等極端環(huán)境中運行，并要求具有高可靠性和穩定性，以及極強的數據處理能力。二是為人工智能的發(fā)展提供了廣泛應用場(chǎng)景。運用人工智能技術(shù)有利于實(shí)現各類(lèi)工業(yè)設備的自決策、自治理，推動(dòng)設備在最佳運行狀態(tài)自動(dòng)實(shí)現信息交換、分析決策與協(xié)同工作，提高邊緣智能水平。通過(guò)對語(yǔ)音、手勢等進(jìn)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(wèn)題和挑戰

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的工業(yè)數據的采集、工業(yè)數據的傳輸、工業(yè)數據的本地及云分析和處理都離不開(kāi)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)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務(wù)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(gè)層級（參見(jiàn)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(zhì)是在傳統工業(yè)云平臺的基礎上疊加物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新興技術(shù)，構建更精準、實(shí)時(shí)、高效的數據采集體系，建設包括存儲、集成、訪(fǎng)問(wèn)、分析、管理功能的使能平臺，實(shí)現工業(yè)技術(shù)、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(lèi)創(chuàng )新應用，最終形成資源富集、多方參與、合作共贏(yíng)、協(xié)同演進(jìn)的制造業(yè)生態(tài)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展應用過(guò)程中，會(huì )存在諸多問(wèn)題，如工廠(chǎng)和企業(yè)數字化基礎問(wèn)題、企業(yè)內網(wǎng)完備度問(wèn)題、企業(yè)管理系統與生產(chǎn)運行系統等之間的信息孤島問(wèn)題，以及從數據設備到網(wǎng)絡(luò )到數據的安全問(wèn)題等等。除此之外，更為突出的問(wèn)題與挑戰主要有：

圖2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構圖

（一）邊緣側的數據采集難度較大。至目前，邊緣側的數據產(chǎn)生所依賴(lài)的智能裝備、自動(dòng)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(luò )協(xié)議被國外廠(chǎng)商壟斷。同時(shí)，由于企業(yè)的數字化層次不一、各種裝備接口標準不一、數據不開(kāi)放、數據格式形式多樣、數據兼容性差、等因素，實(shí)踐中，工業(yè)數據采集采集門(mén)檻高、采集難度大。

（二）云計算的數據處理困難較多。一方面，由于邊緣側采集的工業(yè)數據多為大體量、低質(zhì)量的“臟”數據，需要經(jīng)過(guò)大量的數據清洗處理后才能分析；另一方面，我國制造業(yè)行業(yè)專(zhuān)家知識、機理模型積累不足，面對各類(lèi)復雜的工業(yè)場(chǎng)景，難以為人工智能算法提供有效的數據模型和算法理論，這制約了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的深度應用開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)者社區建設仍處于空白，開(kāi)發(fā)者規模和能力與國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相比差距顯著(zhù)，嚴重制約了工業(yè)APP的培育。

（四）亟待完善互聯(lián)互通相關(guān)監管政府和標準規范。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最終將形成跨設備、跨系統、跨廠(chǎng)區、跨地區的互聯(lián)互通，以推動(dòng)整個(gè)制造服務(wù)體系智能化，實(shí)現制造業(yè)和服務(wù)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)內網(wǎng)與生產(chǎn)外網(wǎng)之間互聯(lián)互通的監管政策和接入規范、企業(yè)生產(chǎn)數據的確權、交易和保護政策以實(shí)現工業(yè)數據的價(jià)值流通，同時(shí)，要求制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的安全評測標準，規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)數據資源的共享應用是在統一監管政府和標準規范下進(jìn)行。

四、對策與建議

（一）夯實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎，突破關(guān)鍵技術(shù)短板。統籌整合產(chǎn)學(xué)研用優(yōu)勢資源，著(zhù)力突破高端工業(yè)網(wǎng)絡(luò )設備和控制設備、高性能傳感器等關(guān)鍵技術(shù)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(shù)，以適應低溫、高溫、強干擾、強震動(dòng)等極端環(huán)境中運行，并具有高可靠性和穩定性和極強的數據處理能力。同時(shí)，要分類(lèi)分層次定義邊緣層數據采集的標準規范，開(kāi)放數據接口，著(zhù)力提高邊緣側的數據采集能力。

（二）鼓勵創(chuàng )新引領(lǐng)，打造共性技術(shù)基礎。支持建設開(kāi)發(fā)者社區和開(kāi)源項目，引導有關(guān)企業(yè)建設設備協(xié)議兼容的開(kāi)源社區，開(kāi)放各類(lèi)標準兼容、協(xié)議轉換的技術(shù)，實(shí)現工業(yè)數據在多源設備、異構系統之間的有序流動(dòng)。培育行業(yè)共性知識開(kāi)放的開(kāi)源社區，引導工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)開(kāi)放開(kāi)發(fā)工具、知識組件、算法組件，構建開(kāi)放共享、資源富集、創(chuàng )新活躍的工業(yè)APP開(kāi)發(fā)生態(tài)。

（三）強化示范引領(lǐng)，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(shí)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)規模的企業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)應用。通過(guò)試點(diǎn)，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(guò)試點(diǎn)進(jìn)一步完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )、平臺和安全體系。同時(shí)，通過(guò)試點(diǎn)，探索面向機器設備運行優(yōu)化、生產(chǎn)運營(yíng)決策優(yōu)化、企業(yè)協(xié)同和用戶(hù)交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈和全價(jià)值鏈等閉環(huán)應用模型的建立，積累數據處理、數據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)安全管理法律法規體系，建成滿(mǎn)足設備、控制、網(wǎng)絡(luò )、平臺、數據等安全需求的多層次技術(shù)防控體系，強化平臺及數據安全監督檢查和風(fēng)險評估，全面提升產(chǎn)業(yè)安全保障能力，既要滿(mǎn)足各工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之間的互聯(lián)互通、各工業(yè)數據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)數據資源的安全隱私。