工业互联网发展进程如图1-1所示。工业互联网的概念最开始由美国提出。2011年,美国围绕实体经济进行创新发展布局,颁布了《先进制造业伙伴计划》,积极打造制造业创新网络,加速技术成果的产业化。2014年,美国成立了工业互联网联盟(IIC),通用电气、AT&T、英特尔、思科和IBM参与其中,在全球具有较大影响力。
工业互联网发展的大脉络有两个维度,一个维度是互联网技术,即信息通信技术的发展;另一个维度则是工业技术的发展。对互联网技术而言,其技术发展主要是从消费互联网走向产业互联网,最大的转变在于利用互联网面向实际的生产经营,并提供相关的服务支撑。对于工业技术而言,工业本身也经历了自动化、系统化的过程;从最初的单机控制,走向多机器系统并产生了工控系统,随着生产环节向上下游环节的延伸,出现了企业资源计划(ERP)等工业管理系统,进而实现工业和互联网实现初步融合。2012年,工业互联网的概念被正式提出,随着新技术、新发展理念的引入,工业系统正在从单点的信息技术应用向全面的数字化、网络化、智能化演进。
图1-1 工业互联网发展进程
工业互联网并不是一个简单的网络或系统,而是面向工业制造场景,将新一代信息通信技术与工业生产各环节、设备及系统进行深度融合的应用生态体系。工业互联网产业生态系统主要指制造体系中与数据采集、传送、处理、反馈等相关的产业环节,涉及制造环节中的设备智能化使能、系统集成、网络互联、工业互联网平台、安全等方面。目前,全球工业互联网产业生态正在加速构建,随着跨系统、跨企业互联交互需求的增加,对工业互联网标准化的需求也在不断提升。
工业互联网是新一代信息通信技术与运营技术的深度融合,正成为制造业数字化转型的基本路径和新方法论。从技术视角分析,工业互联网包括终端及数据、网络、平台、安全,是一个大功能体系,构建形成数据驱动、工业机理与智能科技结合,数字空间与物理世界融合的智能化决策闭环,在决策优化、资源配置优化等方面起到关键作用,也催生出了很多数字化新模式。从产业视角分析,工业互联网逐渐成为信息技术与制造业深度融合下的重要基础设施、新型应用模式与全新生态体系,从而赋能制造业全要素、全产业链、全价值链的数字化、网络化、智能化发展。
1. 工业终端及数据感知
工业终端是工业互联网的末梢,是实现工业数据采集的关键设备。复杂的工业生产场景中包含“人、机、料、法、环”等多元多域数据,而数据是工业互联网得以优化生产流程的基础要素,因此,工业互联网需要具备多域数据的感知能力,这离不开5G模组、传感器等工业终端设备的发展。
2. 工业互联网网络互联
工业互联网网络互联包含工厂外部网络和工厂内部网络。工厂外部网络属于信息技术,其标准相对成熟;工厂内部网络是面向工业生产和自动化控制的网络技术,其标准繁多,存在不同厂商设备间互连互通难的问题。随着工业互联网的发展,工业以太网、工业无源光网络(PON)、TSN、低功耗无线网络、支持IPv6的技术和产品成为技术重点。
3. 工业互联网平台及应用
云计算和大数据是工业互联网平台的重要能力要素,目前国内外已形成了一批优秀的平台和应用案例,以及一批研发、服务和系统解决方案供应商。目前,工业互联网平台是构建产业生态的关键要素,但我国的工业互联网平台整体上处于发展初期,工业大数据集成、处理、分析与应用软件有待加快发展,工业互联网平台部署应用亟须推进。此外,边缘计算逐步兴起,通过与工业互联网平台协同,将逐步构建新型云端协同数据处理分析体系。
4. 工业互联网安全
目前,业界对工业互联网安全的研究及产业支持还处于起步阶段。工业互联网推进工业生产过程不断向灵活化、柔性化的方向发展,企业、用户、产品之间将高度协同、开放、共享,但同时,工业互联网安全边界逐渐模糊,攻击面不断扩大。未来,安全隐患将向设备、网络、控制、数据、应用全方面渗透。安全是保障工业互联网发展的重要前提,亟须从技术、管理、服务等多角度协同构建工业互联网安全发展环境。
工业互联网创新发展持续推进,在经济社会各领域中加速推广应用。中国信息通信研究院分析了725个国内外应用案例,当前工业互联网应用几乎涵盖了工业领域的各个行业、各个价值环节,与实体经济的融合赋能初步展现了强大的生命力和创造力,逐步成为推动经济社会数字化转型的重要新路径。从行业领域分析,装备制造业成为工业互联网最主要的应用行业之一,同时,工业互联网正逐步从工业向采矿、水务、金融等实体经济的其他领域延伸。从价值环节分析,生产过程管控、设备资产管理是最主要的应用,降本增效成果显著,正从外围环节向核心业务流程深化拓展。未来,随着5G、人工智能等技术日益成熟,将与工业互联网深度融合,共同驱动工业乃至整个实体经济数字化步入加速上升期。