導讀

工業互聯網這兩三年很火爆，尤其是今年發展很快。作為“新基建”的重要建設內容之一，已經被各界給予了高度重視，各級政府相繼出臺有關支持政策。但是對于工業互聯網的起源、技術邊界和業務范疇等，還存有很多模糊之處。

筆者摘錄《鑄魂：軟件定義制造》書中若干觀點，并加上最近的一些思考，借這兩天的工業互聯網線上峰會的東風，寫成此文，期待與大家共同思考。歡迎留言批評指正。

工業互聯網，從技術上說起源于幾十年前工業以太網和設備物聯網，從術語上說由中國上海可魯軟件公司在2007年提出，從普及上說得力于美國GE公司在2012年的大力提倡，以及國內各種有利因素的風云際會。 工業互聯網的“第一性原理”，就是要廣泛地聯接各種機器設備和工業系統，由此而實現“聯接-管控-優化-效益”的基本邏輯：由聯接而實現數據采集，由數據采集而實現數據實時傳輸、設備實時監測和設備行為的實時洞察，由此而有憑有據、精細化地進行工業資源的優化配置，為企業提質增效。 采集分析海量數據，泛在聯接各種設備，優化配置工業資源，是工業互聯網的基本內涵；全國大范圍、社會大尺度、跨行業大協作（“三大”——筆者于2020年2月文章中提出）是業界對它的基本期待。

一.工業互聯網的兩個網絡主體

工業互聯網到底發端于何時、源于何處？業界并沒有統一的說法。如果認為工業互聯網源自工業物聯網，其源頭應該是1999年誕生的物聯網；如果認為工業互聯網源自工業以太網，其源頭應是1969年誕生的PLC（可編程邏輯控制器）。 在1969年，科技與工業領域發生了很多彪炳史冊的事件，出現了影響全世界的UNIX操作系統、C語言、ARPANET（阿帕網）、IP協議、數據庫、PLC等新生事物。其中，PLC是工業以太網、現場總線的源頭，而阿帕網是因特網的鼻祖。 （1）工業以太網 PLC的出現，將第二次工業革命中以傳統的繼電器控制設備的方式，變成了PLC的控制方式，因此德國人將PLC的誕生作為第三次工業革命的發端。PLC在制造過程中至關重要。 在工廠里，各種設備組合成生產線，按照指定的步驟、順序和質量標準實現產品加工和組裝過程的工藝特點，決定了每一道工序、每一個生產環節都需要一個控制單元。因此，在PLC大量應用的過程中，問題也隨之而來：這些PLC形成了各自分立/孤立的信息孤島，彼此之間的通信是個大問題，于是出現了CCR（集控中心）來集中管理。 但是當集中控制規模過大、單元過于集中時，如果某一個關鍵路徑出現問題，可能會導致較大一片控制區域癱瘓，于是又有了分布式控制方式。當人們用導線把眾多的控制單元都聯接到一個網絡中后，各節點之間既能彼此正確通信，又不互相發生沖突，局域網的數據鏈路層功能就誕生了。 伴隨著工廠規模的擴大，需要控制的生產區域也不斷增大，車間的生產環境越來越復雜，需要控制的設備越來越多，聯接成本越來越高，當數字通信傳輸技術替代了模擬信號之后，現場總線的基本形態就形成了。后來各種傳感器、執行器不斷融入數字技術，它們之間的通信就逐漸演變成為局域網，從CCR轉變成DDC（直接數字控制），再逐漸進化成DCS（分布式控制系統）。 1973年，施樂帕洛阿爾托研究中心的羅伯特·梅特卡夫，即“梅特卡夫定律”提出者，給他的老板寫了一篇有關以太網潛力的備忘錄，提出了以太網概念。1976年，梅特卡夫與其助手戴維·包格思發表了一篇名為《以太網：局域計算機網絡的分布式包交換技術》的文章，正式提出了以太網和有關技術。 以太網解決方案有效地滿足了工業應用對實時性能和耐用性的要求。當在以太網協議中封裝了特殊的工業協議后，工業以太網就誕生了。 （2）工業物聯網 物聯網在1999年由麻省理工學院（MIT）教授凱文·阿仕頓最早實踐和命名，將諸如RFID芯片或傳感器加在物件上，然后接入互聯網。在2002年，物聯網用于工業領域，于是就有了工業物聯網。 工業物聯網是在工業外部誕生的、隨后又快速滲透到工業領域的聯接機器設備的工業聯網解決方案。近些年，工業物聯的聯接范圍已經遠遠超越并涵蓋了工業以太網的聯接范圍，讓工業以太網成為了工業物聯網的子集。工業物聯網的內涵和定義還在發展變化中，業界不少企業、組織和專家認為工業物聯網非常接近工業互聯網，甚至就是工業互聯網。 工信部電子標準研究院發布的《工業物聯網白皮書》認為：“工業物聯網是通過工業資源的網絡互連、數據互通和系統互操作，實現制造原料的靈活配置、制造過程的按需執行、制造工藝的合理優化和制造環境的快速適應，達到資源的高效利用，從而構建服務驅動型的新工業生態體系。”該定義把工業物聯網看作是工業互聯網的一個最大子集。迄今為止，國際產業組織或標準化機構尚未給出工業物聯網的權威定義。從現有資料來看，GE、西門子、博世等歐美企業，都定義自己的平臺是“工業物聯網”平臺。 綜上所述，工業以太網和工業物聯網是工業互聯網的鼻祖和源頭。工業以太網主要通過機器自帶的PLC上的通訊器來聯接機器，工業物聯網則通過傳感器、RFID來聯接設備和各種物件。這兩種聯網形式構成了工業互聯網的基本結構和主體，來聯接工業的“端（各種設備）”。 由阿帕網發展起來的因特網（華為任正非將其稱作電信互聯網）并不能成為工業互聯網的主體，而是工業互聯網的輔助與補充，其主要用途是聯接各種電腦、手機、平板等終端，形成社交/消費互聯網，成為工業互聯網的生態合作成員。 所謂“工業/產業互聯網是互聯網的下半場”的說法，是不了解上述發展歷史的人一種主觀臆斷和誤導。這個說法中的“互聯網”是一個缺乏明確所指的概念，不知道是指電信互聯網，還是指工業以太網和工業物聯網？但是無論指哪一個，這句話都無法成立：如果是指電信互聯網，無論是其“上半場”還是“下半場”，一直是聯接電腦終端，構建了社交消費互聯網，未曾、也無法聯接工業設備；如果是指工業以太網和工業物聯網，那么它們從來就是聯接工業設備的網絡，是工業互聯網的源頭和網絡主體，從“上半場”就一直在勤勉工作，又何來“下半場”之說呢？

二.工業互聯網的三個基本特征

工業互聯網是有清晰的技術與業務邊界的。其基本特征可以概括為三句話：（1）聯接工業要素 工業互聯網所聯接的各種“終端”，都是工業界的各種要素，例如工業人士經常說的“人、機、物”或者“人、機、料、法、環、測”，包括并不限于各種機器、設備、產線、物料、工藝、流程、設施、技能等。 從企業邊界來說，工業互聯網不僅聯接了企業內（可以分布式）的各種資源、在研品和在制品，而且可以超出企業邊界，聯接各種高價值的在用品（例如汽車、工程機械、風電/光伏設備等）。 （2）形成工業解決方案 在工業互聯網平臺上，可以形成各種針對工業問題的解決方案，如產品創新、產品研發改進、工藝創新、個性化定制、智能排產、精益生產、安全生產、產能檢測、預測式維護、節能減排、精細化運營等。 （3）為工業主體服務 工業互聯網源于工業，興于工業，也必須以工業為主體，服務于工業。建設工業強國，是中華民族偉大復興的基礎，國家之間的競爭，實際上是工業實力的競爭，是包括了各種工業產品（41個工業大類、207個中類、666個小類）以及工業互聯網（含工業互聯網平臺、工業APP）和工業軟件的工業實力之間的競爭。 工業互聯網平臺的范疇不宜盲目擴大。那些不聯接工業要素、不圍繞工業主體服務、且在第一產/第三產長期存在、商業模式非常成熟的各種平臺，包括但不限于威客平臺、商業物流平臺、電商平臺、外貿平臺、人聯網平臺、金融平臺、人力資源平臺、氣象平臺、農牧業平臺、建造平臺、醫療康養、政府招標平臺等等，它們并不是工業互聯網平臺，而是屬于可以與工業互聯網平臺互聯互通的合作平臺，是良好的生態合作伙伴。不同種類平臺之間的開放合作、業務聯接、融通發展，緊密合作，是工業互聯網生態體系的建設內容。筆者在“扎根頂天，生態者生存——邁向生態體系的工業互聯網”一文中已經有詳細介紹。 例如，國際知名農機制造商約翰迪爾的工業物聯網平臺，可以把與農機有關的土壤、氣象、銷售等平臺上的數據都打通集成，形成基于智能產品的服務，但是這并不意味著土壤、氣象、銷售等合作伙伴平臺都自動變成了約翰迪爾“工業物聯網平臺”，而是說明約翰迪爾的工業物聯網平臺有了很多的生態合作伙伴，形成了生態鏈網，可以在更豐富的需求約束條件下，更好地為研制新型智能農機，以智能機器為界面，為用戶提供更超出預期的服務。

三.工業互聯網的四個必須做到

“工業互聯網的核心還是工業”，這是《鑄魂》讀者群里專家的呼聲與基本判斷。因此，建設和應用工業互聯網，筆者認為有四個必須做到：基于工業場景，遵循工業規律，聚焦工業應用，提供工業價值。 （1）基于工業場景 服務于企業實際場景：如提高作業現場的生產效率，實現不同地域制造資源的最佳配置，按需研發定制個性化產品，遠程監測高危產品，遠程監測/維護高價值產品，排除企業的不安全因素，優化供應鏈，智能物流倉儲等。 （2）遵循工業規律 是指在工業領域中，天量身軀，巨大空間，綿長時間，細分專業，嚴選材料，精算能耗，驗證模型，打磨軟件，耐心沉淀，反復迭代，高可靠，強因果，強關聯，確定的輸出結果等，是工業的基本屬性。因此工業規律就是要反復打磨與沉淀，不會出現一夜“爆款”的短期行為。 （3）聚焦工業應用 是指工業互聯網上，傳輸的是工業數據，承載的是工業知識，控制的是工業設備，解決的是工業問題，優化的是工業資源配置。 （4）提供工業價值 工業互聯網可以從以下三個方面體現工業價值： ①超越時空限制，打破原有相對封閉、僵化固化的工業系統格局，以相對離散的形態，更靈活廣泛地聯接各種工業要素，展現跨領域、大系統級的聯接價值； ②打造支撐制造資源泛在聯接、彈性供給、高效配置的工業互聯網平臺，構建基于海量工業大數據采集、匯聚、分析的服務體系，形成新型價值鏈； ③基于對工業大數據的分析結果，洞察物理世界過去一直發生、但是無法觀測到的物理活動細節，挖掘隱藏的信息價值，做好研發、生產、服務與管理決策。最終，可以讓企業做到大范圍優化配置工業資源，對企業的復雜系統進行精細化運營，進一步為企業提質增效，實現可持續發展。

四.工業互聯網的自身完善與融通發展

（1）工業互聯網還是工業局域網 對于“互聯網”一詞，源于其英文名internet的音譯，本意是“國際電腦互連網絡”。因此，國際、電腦、網絡，是它最重要的三個標簽。社交/消費互聯網早就是四通八達的國際互聯網絡了，極少有兩個終端之間發生無法對話交換數據的事件；而工業互聯網，目前還基本上是一個“工業局域網”，無論是哪一家的工業互聯網平臺，都是在相對有限的范圍內、聯接一定數量的設備，主要看業務需求和自身拓展能力而定。 有外聯需求且聯接能力強的平臺，已經走出國門，聯接了大量境外設備；無外聯需求或聯接能力弱的平臺，以聯接本地設備為主。總體上，工業互聯網還沒有發展到“國際互聯網”的聯接水平。因此拓展工業互聯網平臺的聯接能力是首要問題。 （2）工業互聯網生態建設日漸重要 國內工業互聯網平臺已經有了數百家。但是這些工業互聯網平臺之間基本上都是各自為戰、互不相聯的“數據孤島”，每個“孤島”各自聯接了業內一批客戶和開發者。先知先覺的平臺企業，開始注重工業互聯網的生態體系建設，盡量在延伸自己網絡上的各種“鏈”的觸角，在更多的領域、更大的范圍開疆拓土；而后知后覺的平臺企業，似乎還沒有建立工業互聯網生態體系的概念。未來工業互聯網的發展與競爭，實際上是工業互聯網生態體系的競爭。唯有注重工業互聯網的生態體系建設，方能行穩致遠，做到可持續發展。 （3）工業互聯網“扶貧”勢在必行 大企業通常不會選用別人的工業互聯網平臺而自己開發，但是中小微企業不具備工業互聯網平臺的開發能力，是工業互聯網領域的“貧困戶”，他們應用工業互聯網的問題，是一個工業領域的實實在在的“扶貧”問題。 談及工業轉型升級，如果只有大型企業成功地加入新基建，應用工業互聯網，那么中國的工業轉型升級最多完成了一半。只有中國的中小微企業也大部分上了工業互聯網，才能說工業轉型升級走上了正軌。 目前，中小微企業只能選擇某一家的商用平臺，或者仰賴政府提供的工業云/工業互聯網的公共服務平臺。因此，工業互聯網的公共服務平臺建設就成了一個必須要解決、具有全局戰略意義的問題。（4）工業互聯網平臺的互聯互通 絕大部分工業互聯網平臺，不僅自身聯接工業要素的數量和能力不夠，與其它工業互聯網平臺之間的聯接更不夠。這造成了很多問題，如一個在平臺甲上客戶，能否因客觀原因而順利遷移到平臺乙？一款在平臺甲上開發成功的工業APP，能否順利遷移到平臺乙？否則重復開發、重復建設的內耗很嚴重。 因此，如何從目前的諸侯割據、各自為戰，發展到強強聯手、合作共贏，生態致勝，如何從工業局域網盡快過渡到工業互聯網，如何讓不同的工業互聯網平臺之間實現互聯互通、融通發展，是目前各個工業互聯網平臺提供商亟待思考、盡快破局、必須解決的關鍵問題。

五.小結

工業互聯網是從工業的內生需求與外部技術合力發展中誕生的新型工業網絡。它的面世迎合了新工業革命的發展需求，是兩化融合走向縱深的發展，是智能制造落地的關鍵基礎設施。 今年4月，工業互聯網被國家列為“新基建”項目，點名要加快建設；在剛剛過去的6月30日，中央再次要求“以智能制造為主攻方向，加快工業互聯網的創新發展”，充分表明國家對工業互聯網的高度重視。因此工業互聯網生逢其時，前景無限。 在工業互聯網的發展過程中，一定要領會和掌握工業互聯網的“兩個網絡主體、三個基本特征、四個必須做到”；要注意工業互聯網與電信互聯網的區別，不要把不是工業互聯網的內容納入工業互聯網；要特別注意工業互聯網平臺的融通發展和生態建設，以及工業互聯網發展中的“扶貧”問題。 （正文完）

【作者簡介】

趙敏，走向智能研究院執行院長，中國發明協會常務理事，創新方法研究會常務理事，英諾維盛公司創始總經理。國內著名兩化融合/智能制造/工業互聯網/工業軟件專家，U-TRIZ創始人。正高級工程師。37年來一直致力于企業如何實現創新、轉型的研究與實踐，在國內外媒體和國際國內學術會議發表文章和論文百余篇，為企業解決200多技術難題。著有《創新的方法》、《TRIZ入門及實踐》、《知識工程與創新》、《TRIZ進階及實戰》、《三體智能革命》、《智能制造術語解讀》、《機·智：從數字化車間走向智能制造》、《鑄魂：軟件定義制造》等專著、合著。【版權聲明】

本文章由英諾維盛公司趙敏先生原創

原文標題：【名家】趙敏 | 深入認識工業互聯網：“兩個網絡主體、三個基本特征、四個必須做到?”

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