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(lǐng)、以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動、以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展的需要，打造產(chǎn)業(yè)的升級、融合、創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)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(jīng)濟、實用、智能、綠色、安全、可靠的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包含多種“網(wǎng)絡(luò)”
鄔賀銓表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是盤活企業(yè)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。首先，工業(yè)企業(yè)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的部分，使用傳感網(wǎng)協(xié)議。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)使用工業(yè)以太網(wǎng)或時間敏感網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，內(nèi)網(wǎng)還包括各種各樣的數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和邊緣計算。企業(yè)外網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)和5G的軟件定義廣域網(wǎng)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)部分包括企業(yè)的外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)。企業(yè)外實現(xiàn)企業(yè)總部與分支機構(gòu)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(zhì)量保證但不能立即開通且成本高，新業(yè)務(wù)不斷產(chǎn)生峰值流量，導(dǎo)致專線需要頻繁擴容;通過公眾互聯(lián)網(wǎng)來聯(lián)系，這種方式雖然廉價但缺乏服務(wù)質(zhì)量保證，僅可用于對安全性和時延要求不高的業(yè)務(wù)流;軟件定義廣域網(wǎng)，可以根據(jù)客戶對業(yè)務(wù)類型和鏈路性能的要求，按需分配網(wǎng)絡(luò)資源，自動選擇物理專線或公眾互聯(lián)網(wǎng)，提供切片與分層，網(wǎng)絡(luò)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(fù)。
企業(yè)內(nèi)網(wǎng)現(xiàn)在多使用無線技術(shù)，因機器人、物料小車、生產(chǎn)線工件都是活動的，工業(yè)上很多場景都需要無線聯(lián)網(wǎng)。但WiFi因穩(wěn)定性、擴展性等問題使得其在工業(yè)領(lǐng)域的利用率僅為4%。“目前，5G是最適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)低時延要求的網(wǎng)絡(luò)。”鄔賀銓說。企業(yè)可以租用運營商5G公網(wǎng)，以網(wǎng)絡(luò)切片方式提供VPN。有四種方式可以選擇：全部使用5G專網(wǎng);使用部分5G專網(wǎng)﹢公網(wǎng)的無線接入網(wǎng);使用部分5G專網(wǎng)﹢公網(wǎng)的無線接入網(wǎng)及控制面;全部使用公網(wǎng)。但考慮到企業(yè)內(nèi)應(yīng)用與消費者應(yīng)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(wǎng)。“這種方式更能適應(yīng)大企業(yè)的需要，安全管理性也會更好。”鄔賀銓強調(diào)。
企業(yè)本身的內(nèi)網(wǎng)協(xié)議也是不容忽視的部分。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的協(xié)議已經(jīng)由最初的現(xiàn)場總線發(fā)展到現(xiàn)在的延時敏感網(wǎng)。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(wǎng)是為辦公自動化設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)，但工業(yè)環(huán)境設(shè)備多，效率太低。工業(yè)以太網(wǎng)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(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)需求。鄔賀銓介紹，延時敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)改進工業(yè)以太網(wǎng)，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(wù)流的服務(wù)質(zhì)量，允許高優(yōu)先級的幀搶占低優(yōu)先級幀，TSN業(yè)務(wù)通過5G連接企業(yè)外網(wǎng)，保證低時延傳輸，是目前最理想的企業(yè)內(nèi)網(wǎng)協(xié)議。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺包含多種基礎(chǔ)設(shè)施
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺也包含多種基礎(chǔ)設(shè)施。首先，要有大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)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(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)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(wù)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(guān)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(shù)是緊隨其后的基礎(chǔ)設(shè)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(wù)進行試錯訓(xùn)練，屬于大數(shù)據(jù)大算力小任務(wù)，效率不高，未來需要結(jié)合類腦計算，實現(xiàn)小數(shù)據(jù)小算力大任務(wù)。“也就是說，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(shè)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(yīng)機器學習的需要。
邊緣計算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中非常重要的一部分。工業(yè)生產(chǎn)線上的傳感器、工件、機器人、工業(yè)的VR/AR應(yīng)用都要求快速響應(yīng)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，在降低無線空口時延的基礎(chǔ)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(wǎng)離不開安全，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(gòu)，支持建立動態(tài)和遷移的群組節(jié)點的信任關(guān)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(wǎng)的大連接與低時延，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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?qū)е缕髽I(yè)經(jīng)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(wǎng)的安全。
積極推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是規(guī)模很大的新興產(chǎn)業(yè)，擁有很長的產(chǎn)業(yè)鏈條。首先是IDC企業(yè)，提供IaaS層數(shù)據(jù)設(shè)施和計算設(shè)施，包括計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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(wǎng)的應(yīng)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(yīng)用。除此之外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)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(wǎng)企業(yè)、工控與管理軟件企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全企業(yè)等。同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)還需要有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識監(jiān)測中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)測中心、具體行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐與服務(wù)中心和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等機構(gòu)協(xié)同發(fā)展。
談及企業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的切入點，鄔賀銓說：“企業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可從生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)、算力方面切入，進行面板質(zhì)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(chǎn)品質(zhì)量最關(guān)鍵的環(huán)節(jié);航天云網(wǎng)、吉利是從云計算切入;三一重工從售后預(yù)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(zhì)量檢測切入等。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成效怎樣評估?鄔賀銓認為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的效益要體現(xiàn)在企業(yè)的提質(zhì)、降本、減排、增效、安全和柔性上。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實現(xiàn)關(guān)鍵是盤活企業(yè)的數(shù)據(jù)。”鄔賀銓強調(diào)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的水平反映在數(shù)據(jù)應(yīng)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(jīng)過分析決策反饋的力度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣度可以用生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)的覆蓋范圍來衡量，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(wǎng)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(wǎng)平臺也不一定相同。鄔賀銓表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)平臺的企業(yè)，規(guī)模不能只看設(shè)備的連接數(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺不僅連接生產(chǎn)裝備，還可以連接生產(chǎn)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(wǎng)的推廣深化過程是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程，同時需要企業(yè)流程再造來適應(yīng)。
鄔賀銓表示，未來政府應(yīng)在八個方面積極推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新基建發(fā)展。一是制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃、政策、法規(guī)等;二是制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準，提出與現(xiàn)有生產(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)技術(shù)支撐與服務(wù)平臺中心;六是組織工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的研究開發(fā)，特別是高端傳感器和基礎(chǔ)軟件以及工業(yè)軟件;七是組織和指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)和入網(wǎng)管理;八是進行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培訓(xùn)，特別是既掌握ICT技術(shù)又熟悉垂直行業(yè)生產(chǎn)流程的專業(yè)人才。
關(guān)鍵詞： 積極推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
