探路工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)用了25年走過(guò)了發(fā)達(dá)國(guó)家50年發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的歷程，但是50歲的互聯(lián)網(wǎng)面臨著中年的煩惱。去年年底，我們的互聯(lián)網(wǎng)普及率接近60%，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)占網(wǎng)民比例超過(guò)98%，網(wǎng)絡(luò)人口紅利漸行漸遠(yuǎn)。目前互聯(lián)網(wǎng)投資已經(jīng)不看重向APP類項(xiàng)目投資，前幾年發(fā)展勢(shì)頭十足的新業(yè)態(tài)，現(xiàn)在活成了自己不想看到的樣子。社會(huì)生活的快節(jié)奏，激活了網(wǎng)民對(duì)短平快新業(yè)態(tài)的追求，提速降費(fèi)減輕了寬帶上網(wǎng)的資費(fèi)壓力，但仍難擔(dān)當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)新業(yè)態(tài)的大任。

我國(guó)的消費(fèi)者電商發(fā)展領(lǐng)先，但企業(yè)電商、文化、教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、旅游等方面的發(fā)展滯后，被看做是互聯(lián)網(wǎng)下半場(chǎng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)剛剛起步，它帶來(lái)的新動(dòng)能還不足以彌補(bǔ)消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)舊動(dòng)能的減弱?；ヂ?lián)網(wǎng)從學(xué)術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)到消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在走到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，更希望把這三者結(jié)合?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展跟企業(yè)信息化發(fā)展走過(guò)的路程基本上是契合的，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)處在企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展階段。今年的政府工作報(bào)告指出，打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，拓展智能+，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的結(jié)合，需要有產(chǎn)業(yè)的技術(shù)來(lái)配合，這些通用的新興技術(shù)用在工業(yè)上還要有工業(yè)IT技術(shù)，比如傳感器、反應(yīng)器，PLC，SCADA、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，ERP企業(yè)資源規(guī)劃，以及跟工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的一些新技術(shù)，像邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)雙胞胎等。產(chǎn)業(yè)的技術(shù)也不僅限于制造，跟產(chǎn)業(yè)有關(guān)的一些要素，材料、機(jī)器、方法、測(cè)量、維護(hù)、管理、建模，這些技術(shù)當(dāng)然并不是所有的都要在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)逐步實(shí)現(xiàn)的融合過(guò)程。

何為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層有很多數(shù)控化的裝備，可以聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)裝備，包括生產(chǎn)的工件，當(dāng)然還要有生產(chǎn)線上的儀器儀表、DCS控制系統(tǒng)，更離不開(kāi)傳感器。那么收集的數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)總線和工業(yè)以太網(wǎng)，連到工廠這一級(jí)，再往上上報(bào)到企業(yè)級(jí)，有各種各樣的管理任務(wù)。在這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，它是跟邊緣計(jì)算、云計(jì)算關(guān)聯(lián)的，跟通信網(wǎng)是關(guān)聯(lián)的，底層的通信是物聯(lián)網(wǎng)通信，使用的是傳感網(wǎng)的協(xié)議。在企業(yè)工廠里用的是工業(yè)以太網(wǎng)，在企業(yè)級(jí)別內(nèi)網(wǎng)外網(wǎng)可以用公眾的網(wǎng)絡(luò)，也可以用內(nèi)部專用的網(wǎng)絡(luò)。

作為一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)，傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)有很多的協(xié)議。企業(yè)可以自己去建設(shè)內(nèi)部的物聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)然一般大企業(yè)可能會(huì)這樣做。對(duì)于大量中小企業(yè)不希望自己建網(wǎng)。到今年，中國(guó)的二、三、四線城市NB-IOT可以全覆蓋了。對(duì)應(yīng)的傳感器是不動(dòng)的，而工業(yè)上的工件和機(jī)器以及網(wǎng)聯(lián)車都是動(dòng)的，所以NB-IOT還需要演進(jìn)。多種物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括帶寬更低的和更高的以及可以支持移動(dòng)的傳感器，甚至可以跟人對(duì)話的傳感器。除了直接的傳感器收集數(shù)據(jù)外，整個(gè)工廠里還需要把這些傳感器的數(shù)據(jù)匯集起來(lái)，過(guò)去用的比較多的系統(tǒng)是數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控系統(tǒng)，但實(shí)際上效率并不高。

新一代數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，比較傾向于用工控網(wǎng)關(guān)，豐富了整個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控的企業(yè)的監(jiān)控，跟各種各樣的網(wǎng)絡(luò)連接，具有數(shù)據(jù)緩存和邊緣計(jì)算的能力。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)傳統(tǒng)的是用現(xiàn)場(chǎng)總線，占了市場(chǎng)的48%，但是現(xiàn)場(chǎng)總線作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有14種，標(biāo)準(zhǔn)太多，本身通用性不夠，兼容性比較差。大家想到用以太網(wǎng)，但是不適于多節(jié)點(diǎn)工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用，所以要用工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)本身也不一定能夠滿足工業(yè)實(shí)時(shí)通信的要求，工業(yè)實(shí)時(shí)通信要求是微秒級(jí)的。對(duì)于時(shí)延和同步要求十分嚴(yán)格的流程工業(yè)和自動(dòng)化生產(chǎn)線，需要采用時(shí)延敏感網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何部署5G？

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何部署5G？一種辦法是工廠里面用一個(gè)專用的5G系統(tǒng)，自己帶無(wú)線系統(tǒng)，以及專用的控制功能。也可以改用無(wú)線部分用運(yùn)營(yíng)商的，甚至可以說(shuō)控制信道也用運(yùn)營(yíng)商的，總共有四種部署方式。新的工廠可以用光纖連接，舊的工廠光纖很難布上去，這種情況下希望用無(wú)線，一般的無(wú)線技術(shù)，穩(wěn)定性、拓展性，效率比較低，速率比較低，5G很適合在工廠內(nèi)部的應(yīng)用，包括工廠的外網(wǎng)。

另一種部署是工廠單獨(dú)一個(gè)5G，歐盟已經(jīng)提出，如果工廠單獨(dú)部署5G，可能需要分配76兆赫的專用頻率。5G擁有低時(shí)延、高可靠、高寬帶、大連接的特點(diǎn)，所以有很多的應(yīng)用。

企業(yè)何時(shí)需要邊緣計(jì)算？

大企業(yè)可能會(huì)自建一個(gè)云平臺(tái)，如果集中的云離我們生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)比較遠(yuǎn)，生產(chǎn)上需要快速響應(yīng)的反應(yīng)來(lái)不及，所以需要設(shè)計(jì)邊緣計(jì)算。具有邊緣計(jì)算能力，能夠大量采集在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)過(guò)濾，中心云收集數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練提出一個(gè)優(yōu)化的模型，再下發(fā)給邊緣云，邊緣云可以直接進(jìn)行快速響應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于中小企業(yè)不會(huì)自建云，可以利用公有云。如果公有云也太集中、太遠(yuǎn)，那么中小企業(yè)還是需要有一個(gè)邊緣云接到公有云。IDC預(yù)測(cè)，未來(lái)將有超過(guò)50%的數(shù)據(jù)在邊緣處理。2020年，邊緣計(jì)算的支出將占到物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施總支出的18%，利用邊緣計(jì)算和中心云這兩級(jí)，可以比單純利用中心云的成本降低，只有原來(lái)的39%。平臺(tái)需要PaaS，實(shí)現(xiàn)各種各樣的管理，收集各種工業(yè)大數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)挖掘的軟件以及人工智能的軟件。作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，只有PaaS層是不夠的，還需要有SaaS層，需要傳統(tǒng)的工控軟件，但并不是直接搬用到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，需要進(jìn)行改變。公共軟件需要跟互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能結(jié)合，從過(guò)去靜態(tài)的發(fā)展到動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)應(yīng)用的場(chǎng)景。

人工智能將來(lái)會(huì)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大量應(yīng)用。人工智能需要算力、算法與數(shù)據(jù)支撐，算力和算法一般來(lái)講可以買，但各種軟件還得自己做。生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)，肯定要用企業(yè)自身的數(shù)據(jù)。那么在生產(chǎn)線數(shù)據(jù)到物聯(lián)網(wǎng)部署到位的情況下，我們引進(jìn)了工業(yè)大腦、企業(yè)大腦，可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升質(zhì)量和效率。

什么時(shí)候需要機(jī)器換人呢？我們說(shuō)現(xiàn)在勞動(dòng)力成本在上升，勞動(dòng)力不足需要利用機(jī)器，但是買一個(gè)機(jī)器人回來(lái)，還是要編程的，所以現(xiàn)在已經(jīng)有智能機(jī)器人，它事先不需要編程，看到旁邊的人手怎么動(dòng)，它就學(xué)習(xí)怎么動(dòng)。訓(xùn)練的過(guò)程中，它自動(dòng)可以編程了。如果企業(yè)里同一個(gè)工序有大量的機(jī)器人，也可以把機(jī)器人的大腦放在云端，來(lái)集中控制。對(duì)于危險(xiǎn)的、有害的、工作環(huán)境惡劣的，勞動(dòng)強(qiáng)度大的工作崗位，這些場(chǎng)景適合用機(jī)器人來(lái)替代，因?yàn)樗哂忻黠@的社會(huì)意義，但并不是所有的崗位，機(jī)器人都是能勝任的。大概只有49%不到的崗位是可以用機(jī)器人來(lái)取代的，其他更多的崗位還需要人。

信息安全的重要性

信息安全是很重要的。利用區(qū)塊鏈可以幫助實(shí)現(xiàn)信息安全，但是區(qū)塊鏈用信任算法代碼來(lái)代替信任人，還是會(huì)有漏洞。我們把企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分布存儲(chǔ)和加密，即便有黑客進(jìn)來(lái)，把數(shù)據(jù)拿走也讀不出來(lái)，這應(yīng)該說(shuō)是一種防備技術(shù)，但是信息安全不僅僅是這樣，還有另一種情況。

如何保證數(shù)據(jù)入口的安全防護(hù)，盡管我們不連到外網(wǎng)，實(shí)際上總有各種管理不慎會(huì)跟外網(wǎng)有關(guān)聯(lián)。而且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有大量的傳感器，傳感器本身的加密驗(yàn)證是比較簡(jiǎn)單的，很容易感染木馬，所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要更嚴(yán)密的安全防護(hù)技術(shù)。

一般來(lái)講，我們企業(yè)本身要加強(qiáng)安全防護(hù)，同時(shí)還需要跟企業(yè)的工控系統(tǒng)集成商發(fā)生安全服務(wù)的關(guān)系，從社會(huì)上的第三方網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)獲得他們的支持，還要從政府部門獲得安全的支持，通過(guò)內(nèi)外部的關(guān)聯(lián)，確保我們工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全。

（本文根據(jù)鄔賀銓院士的公開(kāi)演講整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。）