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发展工业互联网的三个维度
2016-04-21  来源:e-works

工业互联网是互联网和新一代信息技术在工业全领域、全产业链、全价值链中的融合集成应用,是实现工业智能化的综合信息基础设施。其本质是以机器、零部件、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础,通过对工业数据的深度感知、传输交换、计算处理和高级分析,实现从单个机器到生产线、车间乃至整个工厂的智能决策和动态优化。

工业互联网是工业智能化的基础支撑

工业互联网是互联网发展的新阶段。工业互联网加速推动互联网走向“万物互联”时代,触发网络技术的新一轮演进。现在的互联网主要用于人与人之间的信息交互,其连接协议、交互接口等都以适应人类用户的需求为目标,亦可称为“IoP(Internet of People,人联网)”,社交网络的蓬勃发展是其最显著特征。随着传感、宽带、计算等技术的发展,互联网可以将工业活动中的机器、产品、信息系统等要素连接起来,其连接对象由人扩大到有自我感知和执行能力的智能物体,“IoT(Internet of Things,物联网)”是其主要形态,互联网也随之发展到工业互联网时代。随着工业互联网的逐步渗透,连接到网络的智能物体数量未来几年之内将达百亿级,远超人类用户数,未来的互联网将成为“IoP”和“IoT”的混合网络。

工业互联网是工业智能化的基础支撑。工业互联网对工业智能化的支撑作用体现在三个方面,一是通过构建互联互通的网络基础设施,将分散化的物理生产单元相互连接,打破信息孤岛,促进生产系统内部各层级、生产系统与商业系统的集成整合,实现生产、供应链、产品等数据的无缝传输,构建数据优化闭环;二是基于物联网、大数据、云计算等先进的数据技术,能够对机器运行状态、生产经营状况、产业链协同和市场需求信息,进行充分感知、复杂计算和深度分析,形成工业生产的智能化决策;三是通过企业对外的泛在互联网络,将企业与上下游企业、市场用户、售出产品紧密连接,形成协同化、定制化和服务化的生产组织模式和商业模式,提高生产资源配置效率,创造差异化的产品和新的服务价值,推动工业智能化的实现。

工业互联网在全球快速推进。面对新一轮科技革命和产业变革,发达国家围绕信息技术和制造技术融合创新着手战略布局,工业互联网成为其中的重要内容。目前,国际工业互联网相关工作正加紧推进,2015年上半年德国已发布《工业4.0实施战略》,明确了关键技术路线、参考架构、标准化领域及相关安全问题;美国工业互联网联盟正以参考架构为引领,加快推进从应用到解决方案的系统研究,并与各国标准化组织建立联系机制,目前已发布第一版参考架构,推动10余项测试床建设,与多家工业4.0组织成员间在加深合作。根据计划,美德未来两年将主要聚焦于需求、架构等框架性研究,并陆续完善和发布相关研究成果,具体网络、数据和安全技术研发、标准制定和全面部署还需要若干年时间,我国工业互联网开拓发展具备时间窗口。

推进工业互联网发展的三个重点

工业互联网可以从“网络”、“数据”和“安全”三个维度来理解。其中,网络是基础,通过工业全系统的互联互通,实现工业数据的无缝集成,根据连接范围不同,网络又可分为工厂内网络和工厂外网络;数据是核心,通过产品全周期数据的采集与分析,形成生产全流程的智能决策,实现机器弹性控制、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新;安全是保障,通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系,有效防范网络攻击和数据泄露。

以网络、数据和安全三个为核心,从生产系统内部智能化改造升级和依托互联网的新模式新业态创新两个层面同时着力,内外兼顾协同推进工业互联网发展。

网络方面,协同推动工厂内部网络演进和公众网络增强。针对工厂内部网络IP化、无线化、扁平化以及灵活组网的发展趋势,推动工业以太网以及IPv6技术在工厂网络中的应用,引导短距离通信、WiFi、移动等无线移动技术在工厂中的部署,探索面向工业环境的有线无线融合组网以及工业制造领域SDN技术。针对工业互联网海量连接、安全可靠等新需求,加快5G、软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)等技术创新与应用,不断提升公众网络宽带接入和传输速率,加大力度促进标识解析系统建设,构建支撑跨工厂、跨企业全面信息互联的关键基础设施。积极引导云计算在工业领域的应用,加强工厂内各生产系统和IT系统间的数据集成协议规范研制,促进工业互联网应用支撑能力建设。

数据方面,加快推动工业大数据发展,通过试点示范推进企业进行工业大数据应用创新,树立标杆样板;以应用为牵引,凝聚ICT和制造业形成联合攻关力量开展工业数据平台的技术和产业化攻关,形成产业支撑能力;推进工业大数据标准化工作,健全安全体制机制,完善外部环境。

安全方面,深入剖析工业互联网安全保障风险和需求,重塑网络安全保障思路,建立统一的、贯穿产业全生命周期的工业互联网安全保障体系。规范工业互联网安全防护技术的应用场景,提出安全管理、技术、运维、测评等方面的基本要求,指导业界开展工业互联网安全保障体系建设,建立工业互联网安全审查和监督管理机制。

发展工业互联网五项措施建议

加强工业互联网顶层设计。深化工业互联网政策、技术、产业、安全、标准等体系研究,明确我国相关发展思路和发展路径,指导工业互联网技术研发、测试验证、标准制定及应用推广等相关工作。

构建跨界合作体系。充分发挥产业联盟、协会等机构的作用,汇集制造业、信息通信业的骨干企业、高校和研究机构,推动跨界资源配置、联合研发、技术转移、成果转化机制,加快融入全球创新体系。

打造解决方案示范标杆。利用试点示范,推动工业以太网、短距离无线、4G/5G、软件定义网络等网络技术在工业中应用,遴选优秀解决案例,培育工业互联网引擎企业,发挥引领和示范效应。

推动基础共性和重点标准研制。建立工业互联网标准体系,围绕跨界融合发展需求,引导加快基础共性标准、关键技术标准和重点应用领域标准的研制,尤其要加快制定和推广适应互联网与工业融合发展的接口标准、数据通讯标准等的研制。

开展国际交流合作。开展与国际工业互联网、工业4.0相关标准组织、产业组织的交流与合作,吸收国际产业界的先进经验与技术。利用中德、中美等政府间合作的常设机制,在工业互联网领域开展政府间对话与合作,支持我国企业与国外企业间开展技术合作。