近期，國家發(fā)改委明確新基建范圍，提出“以新發(fā)展理念為引領、以技術創(chuàng)新為驅動、以信息網絡為基礎，面向高質量發(fā)展的需要，打造產業(yè)的升級、融合、創(chuàng)新的基礎設施體系”的目標。中國工程院院士鄔賀銓認為，新基建就是集約、高效、經濟、實用、智能、綠色、安全、可靠的現(xiàn)代化基礎設施。

工業(yè)互聯(lián)網包含多種“網絡”

鄔賀銓表示，工業(yè)互聯(lián)網是盤活企業(yè)數(shù)據(jù)的網絡。首先，工業(yè)企業(yè)內物聯(lián)網的部分，使用傳感網協(xié)議。企業(yè)內網使用工業(yè)以太網或時間敏感網絡的協(xié)議，內網還包括各種各樣的數(shù)據(jù)庫、服務器、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和邊緣計算。企業(yè)外網是基于互聯(lián)網和5G的軟件定義廣域網。

工業(yè)互聯(lián)網的網絡部分包括企業(yè)的外網和內網。企業(yè)外實現(xiàn)企業(yè)總部與分支機構以及數(shù)據(jù)中心之間的聯(lián)系，有三種方式：租用物理專線，有質量保證但不能立即開通且成本高，新業(yè)務不斷產生峰值流量，導致專線需要頻繁擴容;通過公眾互聯(lián)網來聯(lián)系，這種方式雖然廉價但缺乏服務質量保證，僅可用于對安全性和時延要求不高的業(yè)務流;軟件定義廣域網，可以根據(jù)客戶對業(yè)務類型和鏈路性能的要求，按需分配網絡資源，自動選擇物理專線或公眾互聯(lián)網，提供切片與分層，網絡實時監(jiān)測鏈路性能，實現(xiàn)主動運維和故障分鐘級定位及恢復。

企業(yè)內網現(xiàn)在多使用無線技術，因機器人、物料小車、生產線工件都是活動的，工業(yè)上很多場景都需要無線聯(lián)網。但WiFi因穩(wěn)定性、擴展性等問題使得其在工業(yè)領域的利用率僅為4%。“目前，5G是最適合工業(yè)互聯(lián)網低時延要求的網絡。”鄔賀銓說。企業(yè)可以租用運營商5G公網，以網絡切片方式提供VPN。有四種方式可以選擇：全部使用5G專網;使用部分5G專網﹢公網的無線接入網;使用部分5G專網﹢公網的無線接入網及控制面;全部使用公網。但考慮到企業(yè)內應用與消費者應用對TDD上下行配置的不同，企業(yè)也可以申請頻率自建5G專網。“這種方式更能適應大企業(yè)的需要，安全管理性也會更好。”鄔賀銓強調。

企業(yè)本身的內網協(xié)議也是不容忽視的部分。企業(yè)內網的協(xié)議已經由最初的現(xiàn)場總線發(fā)展到現(xiàn)在的延時敏感網。目前，工業(yè)現(xiàn)場總線的方式占到市場近一半份額，但這種方式的標準碎片化、兼容性差，時延無法得到有效保證。以太網是為辦公自動化設計的網絡，但工業(yè)環(huán)境設備多，效率太低。工業(yè)以太網從高速、交換和同步機制三方面提供實時和可靠性，目前約占一半的市場，但時延仍比較大，難以滿足高速生產線的網絡需求。鄔賀銓介紹，延時敏感網絡(TSN)改進工業(yè)以太網，在數(shù)據(jù)鏈路層報頭的VLAN標簽中增加QOS分類，可以定義工業(yè)上不同業(yè)務流的服務質量，允許高優(yōu)先級的幀搶占低優(yōu)先級幀，TSN業(yè)務通過5G連接企業(yè)外網，保證低時延傳輸，是目前最理想的企業(yè)內網協(xié)議。

工業(yè)互聯(lián)網平臺包含多種基礎設施

工業(yè)互聯(lián)網平臺也包含多種基礎設施。首先，要有大數(shù)據(jù)基礎設施。把數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)倉庫，進行數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)的標清化，把非結構化數(shù)據(jù)轉為結構化數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)分解成基本要素，再根據(jù)挖掘的任務進行聚類。在這個閉環(huán)過程中，需要用到聚類分析、分類分析和關聯(lián)分析等，更重要的是，工業(yè)大數(shù)據(jù)中包含多種數(shù)據(jù)庫，在挖掘數(shù)據(jù)的時候還要根據(jù)數(shù)據(jù)類型選擇合適的計算模式。

算法技術是緊隨其后的基礎設施。目前AI算法需要大量有標注的數(shù)據(jù)作為樣例，依靠大量算力與海量數(shù)據(jù)來針對特定任務進行試錯訓練，屬于大數(shù)據(jù)大算力小任務，效率不高，未來需要結合類腦計算，實現(xiàn)小數(shù)據(jù)小算力大任務。“也就是說，在工業(yè)互聯(lián)網上，人工智能目前都是專用的，沒有一個所謂的工業(yè)互聯(lián)網人工智能算法可以適用于所有的行業(yè)和企業(yè)。”鄔賀銓進一步解釋。

鄔賀銓認為，在算力設施方面，除了要加速提升通用計算能力外，還要重視發(fā)展專用計算能力，因為專用計算能力的效率更高，更能適應機器學習的需要。

邊緣計算是工業(yè)互聯(lián)網平臺中非常重要的一部分。工業(yè)生產線上的傳感器、工件、機器人、工業(yè)的VR/AR應用都要求快速響應。在工業(yè)互聯(lián)網平臺中，在降低無線空口時延的基礎上，還需要將計算能力下沉，可以利用邊緣計算實現(xiàn)本地緩存和過濾數(shù)據(jù)，減少時延的同時減輕中心云的帶寬和處理能力的壓力。

工業(yè)互聯(lián)網離不開安全，工業(yè)互聯(lián)網的傳感器和PLC量很大，而且永遠在線，很容易受木馬入侵成為DDoS的跳板。這需要基于零信任架構，支持建立動態(tài)和遷移的群組節(jié)點的信任關系，實現(xiàn)低成本和低功耗的安全與加密。另外，傳統(tǒng)的認證和加密流程等協(xié)議不適用于支持工業(yè)互聯(lián)網的大連接與低時延，工業(yè)互聯(lián)網需要高可靠的快速群組認證。

數(shù)字孿生數(shù)據(jù)可能會通過外網傳輸，僅靠加密仍難以避免數(shù)據(jù)被劫持，可能會遭遇外界勒索或導致企業(yè)經營混亂。因此，企業(yè)需要建立IT與OT的安全團隊和企業(yè)安全運營中心，還要與企業(yè)的上下游實現(xiàn)威脅情報共享和安全防護的協(xié)同聯(lián)動，并從政府獲得安全態(tài)勢感知信息，完善工業(yè)互聯(lián)網的安全。

積極推進工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網是規(guī)模很大的新興產業(yè)，擁有很長的產業(yè)鏈條。首先是IDC企業(yè)，提供IaaS層數(shù)據(jù)設施和計算設施，包括計算、存儲和網絡等虛擬化資源池。公有云企業(yè)提供PaaS和SaaS能力。工業(yè)互聯(lián)網平臺企業(yè)提供DaaS(大數(shù)據(jù)建模與挖掘)和KaaS(機器學習和AI算法)的能力。工業(yè)互聯(lián)網的應用企業(yè)中，大企業(yè)可以自建平臺，中小企業(yè)可以租用平臺，但是需要開發(fā)企業(yè)個性化的DaaS和KaaS應用。除此之外，工業(yè)互聯(lián)網的產業(yè)鏈上還有很多企業(yè)，包括AI企業(yè)、工業(yè)App企業(yè)、物聯(lián)網企業(yè)、工控與管理軟件企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網安全企業(yè)等。同時，工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)還需要有工業(yè)互聯(lián)網標識監(jiān)測中心、工業(yè)互聯(lián)網安全監(jiān)測中心、具體行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新中心、工業(yè)互聯(lián)網技術支撐與服務中心和工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟等機構協(xié)同發(fā)展。

談及企業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的切入點，鄔賀銓說：“企業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網可從生產流程任一環(huán)節(jié)或CPS任一層次切入，取決于切入點是企業(yè)痛點而且能夠獲得數(shù)據(jù)支撐。”例如，華星光電是從人工智能、智能網絡、算力方面切入，進行面板質量的分析;金鳳科技、協(xié)鑫、中策是從大數(shù)據(jù)分析軟件切入，從而影響產品質量最關鍵的環(huán)節(jié);航天云網、吉利是從云計算切入;三一重工從售后預防性維護切入;京東和青島港從物流倉儲自動化切入;上海商飛從機器視覺質量檢測切入等。

工業(yè)互聯(lián)網成效怎樣評估?鄔賀銓認為，工業(yè)互聯(lián)網的效益要體現(xiàn)在企業(yè)的提質、降本、減排、增效、安全和柔性上。“工業(yè)互聯(lián)網應用的實現(xiàn)關鍵是盤活企業(yè)的數(shù)據(jù)。”鄔賀銓強調。工業(yè)互聯(lián)網的水平反映在數(shù)據(jù)應用的層次和深度上，不僅要看數(shù)據(jù)被采集的量，還要看數(shù)據(jù)經過分析決策反饋的力度。工業(yè)互聯(lián)網應用的廣度可以用生產流程環(huán)節(jié)的覆蓋范圍來衡量，工業(yè)互聯(lián)網應用的深度可以用CPS的層次覆蓋面來衡量。

目前對工業(yè)互聯(lián)網平臺沒有統(tǒng)一的評價標準，實際上不同行業(yè)，甚至同一個行業(yè)的不同企業(yè)，所需要的工業(yè)互聯(lián)網平臺也不一定相同。鄔賀銓表示，工業(yè)互聯(lián)網平臺的軟件可以買得到，但平臺絕不會是即插即用的，需針對企業(yè)進行個性化適配。對提供工業(yè)互聯(lián)網平臺的企業(yè)，規(guī)模不能只看設備的連接數(shù)，工業(yè)互聯(lián)網平臺不僅連接生產裝備，還可以連接生產線上的工件，更重要的是連接各類工控系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網的推廣深化過程是企業(yè)數(shù)字化轉型的過程，同時需要企業(yè)流程再造來適應。

鄔賀銓表示，未來政府應在八個方面積極推進工業(yè)互聯(lián)網新基建發(fā)展。一是制定工業(yè)互聯(lián)網的規(guī)劃、政策、法規(guī)等;二是制定工業(yè)互聯(lián)網標準，提出與現(xiàn)有生產裝備/軟件兼容的解決方案;三是建立標識解析系統(tǒng);四是建立工業(yè)互聯(lián)網安全監(jiān)測平臺;五是建立面向中小微企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網技術支撐與服務平臺中心;六是組織工業(yè)互聯(lián)網核心技術的研究開發(fā)，特別是高端傳感器和基礎軟件以及工業(yè)軟件;七是組織和指導工業(yè)互聯(lián)網基礎設施中關鍵設備的生產和入網管理;八是進行工業(yè)互聯(lián)網人才培訓，特別是既掌握ICT技術又熟悉垂直行業(yè)生產流程的專業(yè)人才。

關鍵詞： 工業(yè)互聯(lián)網