对发展工(gōng)业互联网的几点认识与建议

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           以下(xià)文章来自 赵敏 走向智能研究院

           工(gōng)业互联网从技术上说起源于几十年前工(gōng)业以太网和设备物(wù)联网，从术语上说由中(zhōng)国上海可鲁软件公司在2007年提出，从普及上说得力于美国GE公司的大(dà)力提倡与推动。

工(gōng)业互联网的“第一(yī)性原理”，就是要广泛地联接各种机器设备和工(gōng)业系统，由此而实现“联接-管控-优化-效益”的基本逻辑：由联接而实现数据采集，由数据采集而实现数据实时传输、设备实时监测和设备行为的实时洞察，由此而有凭有据、精细化地进行工(gōng)业資(zī)源的优化配置，为企业提质增效。

采集分(fēn)析海量数据，泛在联接各种设备，优化配置工(gōng)业資(zī)源，是工(gōng)业互联网的基本内涵；全国大(dà)范围、社会大(dà)尺度、跨行业大(dà)协作（“三大(dà)”）是业界对它的基本期待。

一(yī).工(gōng)业互联网的两个网络主體(tǐ)

工(gōng)业互联网到底发端于何时、源于何处？业界并没有统一(yī)的说法。

如果认为工(gōng)业互联网源自工(gōng)业物(wù)联网，其源头应该是1999年诞生(shēng)的物(wù)联网。如果认为工(gōng)业互联网源自工(gōng)业以太网，其源头应是1969年诞生(shēng)的PLC（可编程逻辑控制器）。

在1969年，科技与工(gōng)业领域发生(shēng)了很多彪炳史册的事件，出现了影响全世界的UNIX操作系统、C语言、ARPANET（阿帕网）、IP协议、数据库、PLC等新生(shēng)事物(wù)。其中(zhōng)，PLC是工(gōng)业以太网、现场总线的源头，而阿帕网是因特网的鼻祖。

（1）工(gōng)业以太网

PLC的出现，将第二次工(gōng)业革命中(zhōng)以传统的继电器控制设备的方式，变成了PLC的控制方式，因此德国人将PLC的诞生(shēng)作为第三次工(gōng)业革命的发端。

PLC在制造过程中(zhōng)至关重要。在工(gōng)厂里，各种设备组合成生(shēng)产线，按照指定的步骤、顺序和质量标准实现产品加工(gōng)和组装过程的工(gōng)艺特点，决定了每一(yī)道工(gōng)序、每一(yī)个生(shēng)产环节都需要一(yī)个控制单元。因此，在PLC大(dà)量应用的过程中(zhōng)，问题也随之而来：这些PLC形成了各自分(fēn)立/孤立的信息孤岛，彼此之间的通信是个大(dà)问题，于是出现了CCR（集控中(zhōng)心）来集中(zhōng)管理。但是当集中(zhōng)控制规模过大(dà)、单元过于集中(zhōng)时，如果某一(yī)个关键路径出现问题，可能会导致较大(dà)一(yī)片控制区域瘫痪，于是又(yòu)有了分(fēn)布式控制方式。当人们用导线把众多的控制单元都联接到一(yī)个网络中(zhōng)后，各节点之间既能彼此正确通信，又(yòu)不互相发生(shēng)冲突，局域网的数据链路层功能就诞生(shēng)了。

伴随着工(gōng)厂规模的扩大(dà)，需要控制的生(shēng)产区域也不断增大(dà)，車(chē)间的生(shēng)产环境越来越复雜(zá)，需要控制的设备越来越多，联接成本越来越高，当数字通信传输技术替代了模拟信号之后，现场总线的基本形态就形成了。后来各种传感器、执行器不断融入数字技术，它们之间的通信就逐渐演变成为局域网，从CCR转变成DDC（直接数字控制），再逐渐进化成DCS（分(fēn)布式控制系统）。

1973年，施乐帕洛阿尔托研究中(zhōng)心的罗伯特·梅特卡夫，即“梅特卡夫定律”提出者，给他的老板写了一(yī)篇有关以太网潜力的备忘录，提出了以太网概念。1976年，梅特卡夫与其助手戴维·包格思发表了一(yī)篇名为《以太网：局域计算机网络的分(fēn)布式包交换技术》的文章，正式提出了以太网和有关技术。

以太网解决方案有效地满足了工(gōng)业应用对实时性能和耐用性的要求。当在以太网协议中(zhōng)封装了特殊的工(gōng)业协议后，工(gōng)业以太网就诞生(shēng)了。

（2）工(gōng)业物(wù)联网

物(wù)联网在1999年由麻省理工(gōng)学院（MIT）教授凯文·阿仕顿最早实践和命名，将诸如RFID芯片或传感器加在物(wù)件上，然后接入互联网。在2002年，物(wù)联网用于工(gōng)业领域，于是就有了工(gōng)业物(wù)联网。

工(gōng)业物(wù)联网是在工(gōng)业外(wài)部诞生(shēng)的、随后又(yòu)快速渗透到工(gōng)业领域的联接机器设备的工(gōng)业联网解决方案。近些年，工(gōng)业物(wù)联的联接范围已经远远超越并涵盖了工(gōng)业以太网的联接范围，让工(gōng)业以太网成为了工(gōng)业物(wù)联网的子集。工(gōng)业物(wù)联网的内涵和定义还在发展变化中(zhōng)，业界不少企业、组织和专家认为工(gōng)业物(wù)联网非常接近工(gōng)业互联网，甚至就是工(gōng)业互联网。

工(gōng)信部电子标准研究院认为：“工(gōng)业物(wù)联网是通过工(gōng)业資(zī)源的网络互连、数据互通和系统互操作，实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工(gōng)艺的合理优化和制造环境的快速适应，达到資(zī)源的高效利用，从而构建服务驱动型的新工(gōng)业生(shēng)态體(tǐ)系。”该定义把工(gōng)业物(wù)联网看作是工(gōng)业互联网的一(yī)个最大(dà)子集。

迄今为止，国际产业组织或标准化机构尚未给出工(gōng)业物(wù)联网的权威定义。

综上所述，工(gōng)业以太网和工(gōng)业物(wù)联网是工(gōng)业互联网的鼻祖和源头。工(gōng)业以太网主要通过机器自带的PLC上的通讯器来联接机器，工(gōng)业物(wù)联网则通过传感器、RFID来联接设备和各种物(wù)件。这两种联接构成了工(gōng)业互联网的基本结构和主體(tǐ)，来联接工(gōng)业的“端（各种设备）”。由阿帕网发展起来的因特网构成了工(gōng)业互联网的补充，其主要用途是社交/消費(fèi)互联网，联接各种电脑的“端”。

二.工(gōng)业互联网的三个基本特征

工(gōng)业互联网的基本特征可以概括为三句話(huà)：

（1）联接工(gōng)业要素

工(gōng)业互联网所联接的各种“终端”，都是工(gōng)业界的各种要素，例如工(gōng)业人士经常说的“人、财、物(wù)”或者“人、机、料、法、环”，包括并不限于各种机器、设备、产线、物(wù)料、工(gōng)艺、流程、设施、技能等。从企业边界来说，工(gōng)业互联网不仅联接了企业内（可以分(fēn)布式）的各种資(zī)源和在制品，而且可以超出企业边界，联接各种高价值的在用品（例如汽車(chē)、工(gōng)程机械、风电/光伏设备等）。

（2）形成工(gōng)业解决方案

在工(gōng)业互联网平台上，可以形成各种针对工(gōng)业问题的解决方案，如产品研发改进、个性化定制、智能排产、精益生(shēng)产、安全生(shēng)产、预测式维护、节能减排等。

工(gōng)业互联网的范畴不宜盲目扩大(dà)。与工(gōng)业无关的消費(fèi)互联网、消費(fèi)物(wù)联网等解决方案，不宜纳入工(gōng)业互联网解决方案范畴。

（3）为工(gōng)业主體(tǐ)服务

工(gōng)业互联网源于工(gōng)业，兴于工(gōng)业，也必须以工(gōng)业为主體(tǐ)，服务于工(gōng)业。建设工(gōng)业强国，是中(zhōng)华民族伟大(dà)复兴的基础，国家之间的竞争，实际上是工(gōng)业实力的竞争，是包括了各种工(gōng)业产品（41个工(gōng)业大(dà)类、207个中(zhōng)类、666个小(xiǎo)类）以及工(gōng)业互联网（含工(gōng)业互联网平台、工(gōng)业APP）和工(gōng)业软件的工(gōng)业实力之间的竞争。

三.工(gōng)业互联网的四个必须做到

建设工(gōng)业互联网，笔者认为有四个必须做到：基于工(gōng)业要素，遵循工(gōng)业规律，聚焦工(gōng)业应用，提供工(gōng)业价值。

（1）基于工(gōng)业要素

工(gōng)业互联网必须要把企业的人、机、料、法、环、信等工(gōng)业要素全部联接起来，其前提是做好这些工(gōng)业要素的数字化工(gōng)作。

（2）遵循工(gōng)业规律

是指在工(gōng)业领域中(zhōng)，天量身躯，巨大(dà)空间，绵长时间，严选材料，精算能耗，验证模型，打磨软件，耐心沉淀，反复迭代，是工(gōng)业的基本属性。因此工(gōng)业规律就是要反复打磨与沉淀，不会出现一(yī)夜“爆款”的短期行为。

（3）聚焦工(gōng)业应用

是指工(gōng)业互联网上，传输的是工(gōng)业数据，承载的是工(gōng)业知(zhī)识，控制的是工(gōng)业设备，解决的是工(gōng)业问题，优化的是工(gōng)业資(zī)源配置。

（4）提供工(gōng)业价值

可以从以下(xià)三个方面體(tǐ)现工(gōng)业价值：

（1）超越时空限制，打破原有相对封闭、僵化固化的工(gōng)业系统格局，以相对離(lí)散的形态，更灵活广泛地联接各种工(gōng)业要素，展现跨领域、大(dà)系统级的联接价值；

（2）打造支撑制造資(zī)源泛在联接、弹性供给、高效配置的工(gōng)业互联网平台，构建基于海量工(gōng)业大(dà)数据采集、汇聚、分(fēn)析的服务體(tǐ)系，形成新型价值链；

（3）基于对工(gōng)业大(dà)数据的分(fēn)析结果，洞察物(wù)理世界过去(qù)一(yī)直发生(shēng)、但是无法观测到的物(wù)理活动细节，挖掘隐藏的信息价值，做好研发、生(shēng)产、服务与管理决策。

最终，可以让企业做到大(dà)范围优化配置工(gōng)业資(zī)源，对企业的复雜(zá)系统进行精细化运营，进一(yī)步为企业提质增效，实现可持续发展。

四.工(gōng)业互联网与社交/消費(fèi)互联网的区别

一(yī)个“互联网”词汇的背后，不同人群有着相当不同的解读，也确实存在着相当不同的网络主體(tǐ)。工(gōng)业互联网有自己明显的工(gōng)业特征，在很多方面都与社交/消費(fèi)互联网有较大(dà)区别。

（1）基础不同

社交/消費(fèi)互联网联接的是电脑、手机、平板、服务器等“数字化原住民”，这些数字设备天生(shēng)就具备上互联网的基础，遵循IPv4或 IPv6协议即可；工(gōng)业互联网联接的是“数字化移民”，即可以迁移到工(gōng)业互联网而成为网络终端的人、机、物(wù)、活动等各种工(gōng)业要素，这就需要对大(dà)量的工(gōng)业设备与物(wù)料等进行数字化改造，需要開(kāi)发和应用不同的设备驱动程序。

（2）所有权不同

绝大(dà)多数电脑、手机、平板等，具备个人属性，归个人使用和保管，而绝大(dà)多数工(gōng)业设备具备企业的公有属性，是国有、公有、集體(tǐ)的，由于安全、保密、高价值等方面的考虑，工(gōng)业设备上网时企业家的顾虑较多。

（3）联接量级不同

社交/消費(fèi)互联网联接几十亿消費(fèi)人群和电脑设备，工(gōng)业互联网要联接的是几百亿设备——Gartner曾经预计今年IoT设备联网量为260亿，PTC预测设备接入量为500亿，思科预测IoT设备联接数为500亿，而最新的预测将会达到1千亿。总體(tǐ)上有数量级的差异。

（4）联接难度不同

社交/消費(fèi)互联网是统一(yī)标准协议，開(kāi)放(fàng)网络，联接相对容易，工(gōng)业互联网联接对象是工(gōng)业设备，存在存量大(dà)、种类雜(zá)、协议多、開(kāi)放(fàng)程度不相同，由此带来的是设备数字化改造成本高、数据采集精度差、协议兼容难度大(dà)、云端汇聚效率低等问题。

（5）响应不同

社交/消費(fèi)互联网无需工(gōng)业级的实时响应，例如在微信对話(huà)或提交购物(wù)申请时，有1秒左右的延迟并不影响使用结果；工(gōng)业互联网往往需要毫秒、微秒甚至百纳秒级的实时响应，需要与此相适应的时间敏感网络TSN，甚至需要更精准的时间明晰网络TAN。有些看似只有半毫秒的延迟，在車(chē)间里可能就会酿成重大(dà)工(gōng)业事故。在国家电网的管理中(zhōng)，精准对时的要求已经小(xiǎo)于1微秒。

顺便指出，5G是最新一(yī)代蜂窝移动通信技术，具有高速率、大(dà)容量、低时延、高可靠等特点。但是5G的低时延只是在1毫秒级别，从通信角度来看，时延已经很低，但从工(gōng)业控制角度来看，距離(lí)工(gōng)业现场中(zhōng)自动化设备的百纳秒级实时控制要求还差两个数量级。但是这并不妨碍5G在自动控制设备之外(wài)的工(gōng)业场景找到大(dà)量使用场景。

（6）对象/场景不同

社交/消費(fèi)互联网的典型场景是在以人为主體(tǐ)的消費(fèi)活动中(zhōng)，为了人与人沟通在电脑之间传输数据，对可靠性、稳定性的要求一(yī)般。例如使用家用型普通网线就可以实现联网。

工(gōng)业互联网的典型场景是在車(chē)间或设备工(gōng)作现场等以机器为主體(tǐ)的业务活动中(zhōng)，为了生(shēng)产目的在设备之间传输数据，对可靠性、稳定性的要求更高，在車(chē)间使用的网线要求防潮、防尘、抗震动、抗拉和抗电磁串扰，通常会使用五类网线、超五类网线或者甚至使用六类屏蔽网线。

（7）用户心态不同

在社交/消費(fèi)互联网用户群體(tǐ)，人们愿意尝试新事物(wù)，拥抱变化，特别是消費(fèi)群體(tǐ)中(zhōng)的年轻人，是拥抱和尝试新生(shēng)事物(wù)的主力军；

在工(gōng)业互联网用户群體(tǐ)，人们趋于保守，驻足观望，想变又(yòu)担心变化。很多企业的决策者并不愿意把自己的设计、生(shēng)产与服务数据以及相关经验，以工(gōng)业APP的方式分(fēn)享出来。对工(gōng)业互联网真正有积极性的，应该是某些工(gōng)业设备生(shēng)产厂商(shāng)。

（8）有很多意想不到的坑

某企业选择了一(yī)家报价最低的供应商(shāng)，结果现场部署的网线居然是家用型普通网线，没有使用工(gōng)业级的五类以上网线，而且网线水晶头做得质量差，走线也很不规范。结果在实施过程中(zhōng)就出现了异常情况，设备接入网络后出现了丢包现象，有的网线不通，造成调试难度增大(dà)和实施时间的增加。而且企业的后期维护变得很麻烦，经常出问题。后来该企业只好用标准的六类屏蔽网线取代了家用普通网线，走线规范整齐，才彻底解决了问题。

（9）相互融合与借鉴

两个领域两回事，认识上不可混同，试图以一(yī)种领域场景去(qù)直接套用另一(yī)种领域经验，是难以奏效的。但是二者也可以相互跨界，可以相互借鉴经验。

例如在消費(fèi)互联网的一(yī)些成熟做法，也可以在工(gōng)业互联网中(zhōng)予以借鉴，如某工(gōng)业互联网平台，就借鉴了“滴滴打車(chē)”模式而做了一(yī)个“工(gōng)业滴滴”，将设备保有方与设备维修人員(yuán)联系起来，对接双方需求，让设备保有方不再找不到维修人員(yuán)，让维修人員(yuán)不再找不到活干。

五.工(gōng)业互联网的自身完善与融通发展

（1）工(gōng)业互联网还是工(gōng)业局域网

对于“互联网”一(yī)词，早期国家标准翻译为因特网，源于其英文名internet的音译，本意是“国际电脑互连网络”。因此，国际、电脑、网络，是它最重要的三个标签。

社交/消費(fèi)互联网早就是四通八达的国际互联网络了，极少有两个终端之间发生(shēng)无法对話(huà)交换数据的事件；而工(gōng)业互联网，目前还基本上是一(yī)个“工(gōng)业局域网”，无论是哪一(yī)家的工(gōng)业互联网平台，都是在相对有限的范围内、联接一(yī)定数量的设备，主要看业务需求和自身拓展能力而定。有外(wài)联需求且联接能力强的平台，已经走出国门，联接了大(dà)量境外(wài)设备；无外(wài)联需求或联接能力弱的平台，以联接本地设备为主。总體(tǐ)上，工(gōng)业互联网还没有发展到“国际互联网”的联接水平。因此拓展工(gōng)业互联网的联接能力是首要问题。

（2）工(gōng)业互联网生(shēng)态建设日渐重要

国内工(gōng)业互联网平台已经有了数百家。但是这些工(gōng)业互联网平台之间基本上都是各自为战、互不相联的“数据孤岛”，每个“孤岛”各自联接了业内一(yī)批客户和開(kāi)发者。先知(zhī)先觉的平台企业，開(kāi)始注重工(gōng)业互联网的生(shēng)态體(tǐ)系建设，尽量在延伸自己网络上的各种“链”的触角，在更多的领域、更大(dà)的范围開(kāi)疆拓土；而后知(zhī)后觉的平台企业，似乎还没有建立工(gōng)业互联网生(shēng)态體(tǐ)系的概念。

未来工(gōng)业互联网的发展与竞争，实际上是工(gōng)业互联网生(shēng)态體(tǐ)系的竞争。唯有注重工(gōng)业互联网的生(shēng)态體(tǐ)系建设，方能行稳致远，做到可持续发展。

（3）工(gōng)业互联网“扶贫”势在必行

大(dà)企业通常不会选用别人的工(gōng)业互联网平台而自己開(kāi)发，但是中(zhōng)小(xiǎo)微企业不具备工(gōng)业互联网平台的開(kāi)发能力，是工(gōng)业互联网领域的“贫困户”，他们应用工(gōng)业互联网的问题，是一(yī)个工(gōng)业领域的实实在在的“扶贫”问题。

谈及工(gōng)业转型升级，如果只有大(dà)型企业成功地加入新基建，应用工(gōng)业互联网，那么中(zhōng)国的工(gōng)业转型升级最多完成了一(yī)半。只有中(zhōng)国的中(zhōng)小(xiǎo)微企业也大(dà)部分(fēn)上了工(gōng)业互联网，才能说工(gōng)业转型升级走上了正轨。

目前，中(zhōng)小(xiǎo)微企业只能选择某一(yī)家的商(shāng)用平台，或者仰赖政府提供的工(gōng)业云/工(gōng)业互联网的公共服务平台。因此，工(gōng)业互联网的公共服务平台建设就成了一(yī)个必须要解决、具有全局战略意义的问题。

（4）工(gōng)业互联网平台的互联互通

绝大(dà)部分(fēn)工(gōng)业互联网平台，不仅联接工(gōng)业终端的数量和能力不够，联接其它工(gōng)业互联网平台更不够。这造成了很多问题，如一(yī)个在平台甲上客户，能否因客观原因而顺利迁移到平台乙？一(yī)款在平台甲上開(kāi)发成功的工(gōng)业APP，能否顺利迁移到平台乙？否则重复開(kāi)发、重复建设的内耗很严重。

因此，如何从目前的诸侯割据、各自为战，发展到强强联手、合作共赢，生(shēng)态致胜，如何从工(gōng)业局域网尽快过渡到工(gōng)业互联网，如何让不同的工(gōng)业互联网平台之间实现互联互通、融通发展，是目前各个工(gōng)业互联网平台提供商(shāng)亟待思考、尽快破局、必须解决的关键问题。

六.小(xiǎo)结

工(gōng)业互联网是从工(gōng)业的内生(shēng)需求与外(wài)部技术合力发展中(zhōng)诞生(shēng)的新型工(gōng)业网络。它的面世迎合了新工(gōng)业革命的发展需求，是两化融合向纵深的发展，是智能制造落地的关键基础设施。

今年4月，工(gōng)业互联网被国家列为“新基建”项目，点名要加快建设；在刚刚过去(qù)的6月30日，中(zhōng)央再次要求“以智能制造为主攻方向，加快工(gōng)业互联网的创新发展”，充分(fēn)表明国家对工(gōng)业互联网的高度重视。因此工(gōng)业互联网生(shēng)逢其时，前景无限。

在工(gōng)业互联网的发展过程中(zhōng)，一(yī)定要领会和掌握工(gōng)业互联网的“两个网络主體(tǐ)、三个基本特征、四个必须做到”；要注意工(gōng)业互联网与社交/消費(fèi)互联网的区别，不要把不是工(gōng)业互联网的内容纳入工(gōng)业互联网；要特别注意工(gōng)业互联网平台的融通发展和生(shēng)态建设，以及工(gōng)业互联网发展中(zhōng)的“扶贫”问题。