2024工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)基本概念、關(guān)鍵技術(shù)與核心應(yīng)用

工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)基本概念、關(guān)鍵技術(shù)與核心應(yīng)用自上世紀(jì)中期以來(lái),(Industrialnology)(Informationtechnology)合的過(guò)程就已經(jīng)開(kāi)始,其進(jìn)程由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而加速,而工業(yè)控制系統(tǒng)的演化就是這一融合過(guò)程

的范例.網(wǎng)絡(luò)化的工業(yè)控制主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:20世紀(jì)六七十年代的模擬儀表控制系統(tǒng)、八九十年代的集散控制系統(tǒng)、21世紀(jì)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng).在這些階段,技術(shù)發(fā)展聚焦于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)本地的工業(yè)過(guò)程信息化與自動(dòng)化.2012年對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展國(guó)際工GE(GeneralElectric)公司提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念并發(fā)表工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)[1].白皮書(shū)中,GE將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的精髓闡述為:智能(Intelligentmachines)analytics)(Peopleatwork)度融合GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)合技術(shù).隨著科技的飛速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)(Internetthings,IoT)概念和技術(shù)也得到了迅速的普及.聯(lián)網(wǎng)理念的起源比較公認(rèn)的說(shuō)法是由Kevin1999Procter&Gamble(P&G)的一次演講中提出[2],其工業(yè)應(yīng)用的價(jià)值與意義顯而易見(jiàn).對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念逐步演變成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念,但工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrialinternetofthings,IIoT)的起源卻沒(méi)有公認(rèn)的結(jié)論20162017年王飛躍教授分別在IEEEactivityboardmeeting)IEEE(Councilon上提出設(shè)立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)工作委員會(huì).2017年底IEEE2018技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一.對(duì)于從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程GE在其官網(wǎng)上一方面宣稱“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”(“Theindustrialinternetofthingsalsoknownastheindustrialinternet”)[3],而在同··一篇文檔里,GE也承認(rèn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)確是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在客戶端的擴(kuò)展:“OneperspectiveistothinkoftheIndustrialInternetasconnectinganddevicesinindustriesOntheothertheInternetofThingstendtoincludeconsumer-leveldevices·····,在最近的發(fā)展中工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念正迅速取代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念,GE為代表的美國(guó)工業(yè)界還是以西門(mén)子、ABB為代表的歐洲工業(yè)界,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已成為工業(yè)網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的主流技術(shù)框架.20178月,GE數(shù)字部門(mén)CEO,William在官網(wǎng)發(fā)表文章“GE數(shù)字部門(mén)定位于工業(yè)(WhyGEdigitalispositionedto,theindustrialinternetofthings)”[4],而在這篇文“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)字樣將其工業(yè)平臺(tái)MindSphere定義為“MindSphere(MindSphereisthecloud-based,openIoToperatingsystem)”.1描述了工業(yè)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)在各個(gè)時(shí)期的不同發(fā)展階段.我們認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是其中的一個(gè)重要發(fā)展階段,務(wù)、供應(yīng)鏈等信息的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和技術(shù),而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是其向邊緣裝置的深入發(fā)展.當(dāng)前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

技術(shù)能在系統(tǒng)感知與控制層次上解決復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的管控問(wèn)題,但是在更高的智能層次上,上,.由此,工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生,程的知識(shí)自動(dòng)化,為新一代的工業(yè)智能產(chǎn)業(yè)提供智能科技.工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)旨在實(shí)現(xiàn)海量工業(yè)實(shí)體的智能化協(xié)同,改變工業(yè)生產(chǎn)形態(tài)的未來(lái)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,需要運(yùn)用新一代技術(shù)理念,對(duì)不同種類(lèi)工業(yè)實(shí)體乃至整個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和管控,對(duì)工業(yè)和社會(huì)資源進(jìn)行高效整合,從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)體的智能化發(fā)展.在工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下,會(huì)催生以下的智聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),包括:農(nóng)業(yè)智聯(lián)網(wǎng):農(nóng)業(yè)智聯(lián)網(wǎng)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)一體,.逐漸實(shí)現(xiàn)從以人的體力和智力為中心、農(nóng)業(yè)裝備為輔助設(shè)施的生產(chǎn)模式,向以人機(jī)協(xié)同智能體為中心的,.交通智聯(lián)網(wǎng):交通智聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)構(gòu)交通要素在智能與知識(shí)層面上的融合,從而建立能源智聯(lián)網(wǎng):是能源工業(yè)的核心業(yè)務(wù).圍繞這些核心業(yè)務(wù),業(yè)的其他業(yè)務(wù)也包括公司運(yùn)營(yíng)、投資管理、監(jiān)管法規(guī)等.我們期望能源智聯(lián)網(wǎng)為以上的能源工業(yè)組件提供極大提升其工業(yè)效率的技術(shù)方法和系統(tǒng)平臺(tái).企業(yè)智聯(lián)網(wǎng):當(dāng)代企業(yè)管理已經(jīng)從信息管理向知識(shí)管理邁進(jìn).企業(yè)智聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)提供知識(shí)化和智能化的管理能力,并為管理者提供嶄新的管理工圖1工業(yè)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程Fig.1Theevolutionaryprocessofinter-connectedindustrialtechnology具與手段.社會(huì)智聯(lián)網(wǎng):旨在基于智聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和平臺(tái),實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的自主優(yōu)化和管控,基于物理空間和虛擬空間的融合而實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的描述、,促使向新的智能社會(huì)形態(tài)的邁進(jìn).因此,工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是一門(mén)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合,深度融合的智能技術(shù)和知識(shí)工程技術(shù),其目標(biāo)為建立包含人機(jī)物在內(nèi)的智能實(shí)體之通,.工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施則能夠以極高的效率整合各種工業(yè)和社會(huì)資源,極大地減少工業(yè)資源的浪費(fèi)和消耗,極大地解放工業(yè)生產(chǎn)力,“軟件定義工業(yè)”“類(lèi)工業(yè)領(lǐng)域”“廣義工業(yè)”“社會(huì)制造”“社會(huì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)新形態(tài)[5].本文旨在闡述工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的基本概念、關(guān)鍵技術(shù)和核心應(yīng)用,并對(duì)其發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行展望.工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的基本概念工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)屬于復(fù)雜系統(tǒng)的范疇,因此本文對(duì)工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)做一個(gè)多方位的定義:工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)作為新興的科學(xué)技術(shù)門(mén)類(lèi):智聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是達(dá)成智能體群體的“協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化”“協(xié)同認(rèn)知智能”,即以某種協(xié)同的方式進(jìn)行從原,到知識(shí)功能,因此智聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是一種全新的、直接面向智能的復(fù)雜、協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)理論和工程技術(shù).工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)作為未來(lái)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施:工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是由社會(huì)工程系統(tǒng)聯(lián)合感知與驅(qū)動(dòng)以及多層次一體化通信計(jì)算系統(tǒng)支撐的工業(yè)系統(tǒng)智能技術(shù)系統(tǒng)和知識(shí)服務(wù)平臺(tái).工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)作為工業(yè)資源整合配置工具:工,,工業(yè)智能實(shí)體完成社會(huì)化知識(shí)協(xié)同,徹底地改變了工業(yè)生產(chǎn)形態(tài),極大地解放和提升社會(huì)生產(chǎn)力.工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)作為智能產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)管控手段:工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的使命是重組各種產(chǎn)業(yè),,展;所有工業(yè)實(shí)體運(yùn)行在智能產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的虛擬空間中,使得監(jiān)視和管控各個(gè)工業(yè)單元的運(yùn)行狀況成為可能,使得分析每一個(gè)產(chǎn)業(yè)的宏觀數(shù)據(jù)和微觀數(shù)據(jù)成為可能,具體而言,工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵包括:1)知識(shí)工

程與知識(shí)自動(dòng)化:知識(shí)自動(dòng)化[6?7]在廣義上暫無(wú)精確的定義,粗略上可以理解為是一種以自動(dòng)化的方的有效途徑.狹義上知識(shí)自動(dòng)化可認(rèn)為是廣義知識(shí)自動(dòng)化的應(yīng)用知識(shí)自動(dòng)化的關(guān)鍵在于如何將信整合起來(lái),從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成各種知識(shí)功能與知識(shí)服務(wù)這種由知識(shí)自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)即為知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng).知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)不斷與真實(shí)世界進(jìn)行,不間斷獲取海量的不同領(lǐng)域、異構(gòu)、高度并發(fā)的數(shù)據(jù).知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)且時(shí)變的系統(tǒng)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取和積累不斷,它用自身的.2)虛實(shí)糾纏的新興工業(yè)形態(tài):針對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng),,構(gòu)建出虛擬工業(yè)系統(tǒng).通過(guò)傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)與虛擬工業(yè)系統(tǒng)的交互,工業(yè)系統(tǒng),與優(yōu)化[8].3):社會(huì)系統(tǒng)由三部分系統(tǒng)構(gòu)成“物理空間理工程系統(tǒng),“賽博空間”對(duì)應(yīng)的人工工程系統(tǒng)以及“社會(huì)空間”對(duì)應(yīng)的社會(huì)工程系統(tǒng).根據(jù)實(shí)際物理工程系統(tǒng),構(gòu)建出相應(yīng)的人工工程系統(tǒng).基于大數(shù)據(jù)技術(shù)和AI技術(shù)完成對(duì)物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制,兩者同時(shí)完成對(duì)社會(huì)系統(tǒng)的引導(dǎo)[9].社會(huì)系統(tǒng)同時(shí)對(duì)物理系統(tǒng)和人工系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)反饋,最終實(shí),共同融合.4)工業(yè)資源異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及其新型管控模式:實(shí)際的工業(yè)資源,系異構(gòu)等,,構(gòu)建形成工業(yè)資源異構(gòu)網(wǎng)絡(luò).通過(guò)智能.工業(yè)資源異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功能通過(guò)數(shù)據(jù)中心/計(jì)算架構(gòu)處理,轉(zhuǎn)化成知識(shí),并最終形成知識(shí)服務(wù).工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與核心技術(shù)工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)主要由數(shù)據(jù)接入層、通知識(shí)服務(wù)層組成,2所示.3中所示是在該體系結(jié)構(gòu)下,新出現(xiàn)的核心技術(shù).智聯(lián)網(wǎng)新出現(xiàn)的架構(gòu)與核心技術(shù)歸納如下.數(shù)字虛擬工業(yè)技術(shù)數(shù)字虛擬工業(yè)技術(shù)基于實(shí)際工業(yè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù),通過(guò)學(xué)習(xí)和優(yōu)化,建立對(duì)應(yīng)于實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)的虛擬工業(yè)系統(tǒng).借助軟硬件接口,兩個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行信息的交互,協(xié)同發(fā)展,基于學(xué)習(xí)過(guò)程中累9期 王飛躍等:工業(yè)智聯(lián)網(wǎng):基本概念關(guān)鍵技術(shù)與核心應(yīng)用 1609圖2工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)Fig.2FrameworkofthetechnologicalplatformofIIoM積的知識(shí),逐步完善的虛擬工業(yè)系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)工業(yè)實(shí)體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,并設(shè)計(jì)場(chǎng)景進(jìn)行演化計(jì)算實(shí)驗(yàn)對(duì)未來(lái)態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè),幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)的管理控制,而對(duì)實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)實(shí)施管控措施后的實(shí)時(shí)信息將反饋給虛擬工業(yè)系統(tǒng)做后續(xù)的評(píng)判推演,兩個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)間不斷進(jìn)行類(lèi)似的交互反饋[10].數(shù)字虛擬工業(yè)技術(shù)的原理及流程如圖4所示.

利用數(shù)字虛擬工業(yè)技術(shù),能夠建立虛實(shí)糾纏的工業(yè)系統(tǒng),從而可挖掘分析實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),設(shè)備數(shù)字化壽命模型,預(yù)判運(yùn)行狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì),輔助運(yùn)行人員決策,時(shí)預(yù)測(cè)和智能引導(dǎo)[11].虛實(shí)交互系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)和交互架構(gòu)如圖5所示.新一代知識(shí)工程技術(shù)新一代知識(shí)工程技術(shù)包括單智能體自主獲取知圖3工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)概念架構(gòu)與核心技術(shù)Fig.3IllustrationoftheconceptsandcoretechnologiesofIIoM圖4數(shù)字虛擬工業(yè)技術(shù)Fig.4Digitalvirtualindustrialtechnology識(shí)的知識(shí)自動(dòng)化技術(shù)和多智能體的知識(shí)協(xié)同技術(shù).知識(shí)自動(dòng)化,在廣義上可以定義為是一種以自動(dòng)化實(shí)施的有效途徑,其關(guān)鍵在于對(duì)原始信息、目標(biāo)任[12].知識(shí)自動(dòng)化通過(guò)對(duì)多尺度時(shí)空信息的組織和特征化,揭示數(shù)據(jù)的低層次內(nèi)在特征,而后進(jìn)行知識(shí)對(duì)象及知識(shí)對(duì)象屬性的提取,獲取有知識(shí)價(jià)值的對(duì)象及其屬性,

構(gòu)建知識(shí)空間,最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的表示和知識(shí)功能的實(shí)現(xiàn).知識(shí)的協(xié)同技術(shù)主要包括知識(shí)的協(xié)同表征與傳遞,以及知識(shí)的聯(lián)結(jié)與協(xié)同運(yùn)行,它通過(guò)建立智能實(shí)體之間知識(shí)層次的互聯(lián)互通,在聯(lián)合知識(shí)空間中完成知識(shí)功能[13].6所示技術(shù)活動(dòng)通過(guò)“翻譯”的方式實(shí)現(xiàn)了自然語(yǔ)言與人工語(yǔ)言的智能交互,最終通過(guò)智聯(lián)網(wǎng)的多種協(xié)同結(jié)圖5虛實(shí)交互系統(tǒng)Fig.5Virtualandrealinteractionsystem圖6新一代知識(shí)工程技術(shù)Fig.6Newgenerationknowledgeengineeringtechnology費(fèi)等多種功能.將新一代知識(shí)工程技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)中,不僅能夠基于單個(gè)工業(yè)實(shí)體的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),完成在生產(chǎn)過(guò)程中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和表示,進(jìn)行情景預(yù)測(cè)和輔助決策,實(shí)現(xiàn)單個(gè)工業(yè)實(shí)體的安全運(yùn)行和工藝調(diào)整;更重要的是,能夠建立不同工業(yè)實(shí)體之間的知識(shí)聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò),達(dá)到工業(yè)知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行,在整個(gè)工業(yè)體系中完成對(duì)全鏈條工業(yè)實(shí)體的綜合分析和統(tǒng)一決策,實(shí)現(xiàn)工業(yè)結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化和生產(chǎn)力全面提高.(7),對(duì)不同類(lèi)型的工業(yè)資源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字化建模,基于不同工業(yè)資源網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)映射關(guān)系、邏輯關(guān)聯(lián)性等特征進(jìn)行融合性分析,形成異構(gòu)工業(yè)資源網(wǎng)絡(luò),工業(yè)資源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一體化的挖掘.同時(shí),通證屬性對(duì)建立的工業(yè)資源異構(gòu)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制.,的不同種類(lèi)工業(yè)資源進(jìn)行深度整合、統(tǒng)一管理和信息挖掘,.區(qū)塊鏈智能區(qū)塊鏈智能技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的一種新型技術(shù),它包括應(yīng)用于底層的區(qū)塊鏈技術(shù)和運(yùn)作于區(qū)塊鏈之上的通證經(jīng)濟(jì)體系.如圖8所示,區(qū)塊鏈具有去中心化、自治化、透明不可篡改、可追溯性等特性[14?15],其應(yīng)用使傳統(tǒng)上難以流通和“注意力”“信用度”產(chǎn)的流通商品,革命性地提升經(jīng)濟(jì)活動(dòng)范圍與社會(huì)效率,區(qū)塊鏈技術(shù)具有成為智能經(jīng)濟(jì)的基石的潛質(zhì).通證經(jīng)濟(jì)是支撐區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)權(quán)益快速流動(dòng)與安全交

換的一種機(jī)制[16],構(gòu)建改變生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的智能經(jīng)濟(jì)模式離不開(kāi)通證經(jīng)濟(jì)體系.利用區(qū)塊鏈的特性和通證經(jīng)濟(jì)的行為激勵(lì)作用,社會(huì)智能經(jīng)濟(jì)體系中良性經(jīng)濟(jì)行為的參與者會(huì)逐步增多,最終會(huì)引領(lǐng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向,使得整個(gè)社會(huì)參與者的收益增多.同時(shí),通證經(jīng)濟(jì)的激勵(lì)作用還會(huì)優(yōu)化社會(huì)的資源匹配,通過(guò)社會(huì)認(rèn)知學(xué)習(xí)和溝通交流來(lái)提高社會(huì)效率.區(qū)塊鏈智能技術(shù)是智能世界中大數(shù)據(jù)和人工智,資源的安全可信管控,利用區(qū)塊鏈通證屬性對(duì)資源,引導(dǎo)工業(yè)生態(tài)的健康成長(zhǎng)和運(yùn)行[17].基于區(qū)塊鏈智能技術(shù)架構(gòu)的工業(yè)資源管控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混合異構(gòu)工業(yè)資源網(wǎng)絡(luò)的一,最終構(gòu)建一個(gè)完整的智能工業(yè)生態(tài)系統(tǒng).區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高可信度、無(wú)法篡改的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)需求,而運(yùn)作在其系統(tǒng)上的通證經(jīng)濟(jì)體系又可以通過(guò)激勵(lì)作用對(duì)工業(yè)資源進(jìn)行調(diào)控、優(yōu)化和管控,因此可以建立起區(qū)塊鏈管控系統(tǒng)對(duì)工業(yè)資源進(jìn)行安全可信管控.首先,上搭建區(qū)塊鏈平臺(tái),設(shè)置準(zhǔn)入機(jī)制,配置不同的組織關(guān)系,并為各個(gè)組織配置相應(yīng)的通道,完成底層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的搭建;其次,針對(duì)不同工業(yè)資源的特性以及個(gè)性化的定制需求,在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中安裝共識(shí)機(jī)制互異的智能合約,并設(shè)置排序節(jié)點(diǎn)中的最大區(qū)塊數(shù)量和最大數(shù)據(jù)量,智能合約的自動(dòng)執(zhí)行形成了新型的高效智能工業(yè)鏈形式[18?19];最后,采用一定的選擇機(jī)制讓某一組織節(jié)點(diǎn)對(duì)交易進(jìn)行打包形成區(qū)塊,并對(duì)該節(jié)點(diǎn)配給一定的通證獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)利用大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)對(duì)工業(yè)資產(chǎn)進(jìn)行評(píng)估,對(duì)評(píng)估良好的工業(yè)資源配給一定數(shù)量的通證獎(jiǎng)勵(lì),在后續(xù)的交易中通證可以作為手續(xù)費(fèi)附加在智能合約中被優(yōu)先打包成區(qū)塊,由此對(duì)工業(yè)生態(tài)的健康成長(zhǎng)和運(yùn)行進(jìn)行圖7工業(yè)資源異構(gòu)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的建模、分析及管控Fig.7Complexheterogeneousindustrialresourcenetworks圖8區(qū)塊鏈智能技術(shù)Fig.8Blockchainintelligence一定程度的引導(dǎo).區(qū)塊鏈上的每個(gè)組織都會(huì)有記賬節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分布式記賬,并維護(hù)全網(wǎng)的一個(gè)公共的賬本;同時(shí),對(duì)于工業(yè)資產(chǎn)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作均會(huì)被記錄到區(qū)塊鏈中,以實(shí)現(xiàn)全方位的安全可信管控.社會(huì)計(jì)算方式,社會(huì)計(jì)算理論[20?26]作為社會(huì)科學(xué)和計(jì)算科學(xué)的交叉融合,側(cè)重于信息技術(shù)在社會(huì)活動(dòng)中的應(yīng)用以及社會(huì)知識(shí)在信息技術(shù)中的嵌入和使用,可有效應(yīng)對(duì)社會(huì)及工業(yè)問(wèn)題中的各種復(fù)雜動(dòng)態(tài)[27].圖9所示為社會(huì)計(jì)算的整體框架,包含基于開(kāi)閉源信息能源情報(bào)的廣泛采集、深度分析、個(gè)性化影響、協(xié)同產(chǎn)生等多個(gè)關(guān)鍵步驟.傳統(tǒng)的物理系統(tǒng)

通過(guò)各類(lèi)傳感器獲得系統(tǒng)的物理信號(hào),工程控制論在物理過(guò)程的自動(dòng)化中發(fā)揮了極其重要的作用.社會(huì)傳感器,就是力圖將物理系統(tǒng)中傳感網(wǎng)絡(luò)獲取物理信號(hào)的概念和手段推廣到網(wǎng)站、博客、論壇等各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)空間,用于社會(huì)信號(hào)的采集,獲取所關(guān)注的社會(huì)信號(hào)并從中提取出感興趣的信息.任何企業(yè)運(yùn)營(yíng)、,都可以將問(wèn)題的求解過(guò)程擴(kuò)展到由物理信號(hào)和社會(huì)信號(hào)共同構(gòu)成的高維解空間中.其中,融合了物理和社會(huì)信號(hào)的數(shù)據(jù),采用分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模社會(huì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理,通技術(shù)對(duì)海量信息進(jìn)行準(zhǔn)確抽取、分析、并以用戶可理解的方式展現(xiàn)出來(lái),,從而為各行各業(yè)的決策提供堅(jiān)實(shí)有力的量化支持.社會(huì)計(jì)算系統(tǒng)主要包含四個(gè)子系統(tǒng),分別是:大.的多樣性使得數(shù)據(jù)的處理復(fù)雜化,數(shù)據(jù)規(guī)模的海量性使得計(jì)算的巨量化,數(shù)據(jù)不確定性和動(dòng)態(tài)性使得信息處理工作繁瑣化.針對(duì)社會(huì)信號(hào)大規(guī)模存儲(chǔ)與計(jì)算的需求,需要采用計(jì)算機(jī)集群進(jìn)行分布式存儲(chǔ),支持各種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題,采用并行計(jì)算機(jī)制可提高海量數(shù)據(jù)的處理效率,使平臺(tái)達(dá)到功能完的目標(biāo),從整體上保證社會(huì)計(jì)算平臺(tái)的工作效率.圖9社會(huì)計(jì)算框架Fig.9Architectureofsocialcomputing過(guò)分布廣泛的社會(huì)傳感器,對(duì)各種社會(huì)信號(hào)和社會(huì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷的采集和監(jiān)控在網(wǎng)絡(luò)空間中可采用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的手段抓取項(xiàng)目所需的開(kāi)源信息,對(duì)多資源的信息內(nèi)容進(jìn)行有序抽取和整理提高數(shù)據(jù)源的智能選擇及情報(bào)精確率.在實(shí)際的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中建立從數(shù)據(jù)源到數(shù)據(jù)庫(kù)間的信息通道實(shí)現(xiàn)信息的高速無(wú)差傳輸.對(duì)于海量數(shù)據(jù)綜合運(yùn)用查詢擴(kuò)展、知識(shí)圖譜等技術(shù),構(gòu)建跨媒體的工業(yè)數(shù)據(jù)智能檢索平臺(tái)提高數(shù)據(jù)處理的并行度實(shí)現(xiàn)智能檢索.并以用戶可理解的方式進(jìn)行展現(xiàn),為工業(yè)數(shù)據(jù)的分析決策提供量化支持.邊緣計(jì)算邊緣計(jì)算作為一種新型計(jì)算模式,是實(shí)現(xiàn)工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)之一[28].相較于云計(jì)算,其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)邊緣設(shè)備大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理,減少了因數(shù)據(jù)傳輸給云計(jì)算中心帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題和實(shí)時(shí)性需求,且邊緣計(jì)算能夠考慮到邊緣數(shù)據(jù)的隱私問(wèn)題及數(shù)據(jù)上傳時(shí)邊緣設(shè)備電能損耗問(wèn)題[29].邊緣計(jì)算通過(guò)整合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊緣上的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等形成合一的平臺(tái)為工業(yè)用戶提供服務(wù),使得數(shù)據(jù)在源頭側(cè)就能得到有效及時(shí)的處理,或者將邊緣數(shù)據(jù)部分處理后將數(shù)據(jù)傳到云計(jì)算中心處理,減少點(diǎn)云計(jì)算中心的壓力[30].邊緣計(jì)算主要是對(duì)工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)中邊緣設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理,邊緣計(jì)算的下行數(shù)據(jù)代表著云服務(wù),上行數(shù)據(jù)表代表著工業(yè)智聯(lián)服務(wù)[31].工業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備既從云計(jì)算服務(wù)中心請(qǐng)求內(nèi)容及服務(wù),也進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、緩存及隱私保護(hù)等任務(wù).MapReduceSpark等數(shù)據(jù)處理方法處理不了工業(yè)邊緣設(shè)備產(chǎn)生的海量邊緣異構(gòu)數(shù)據(jù),構(gòu)建適合于工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算平臺(tái)至關(guān)重要.根據(jù)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(ECC)的邊緣計(jì)算參考架1.0,邊緣計(jì)算包括四個(gè)功能域,分別是應(yīng)用域、[32].應(yīng)用域支持行業(yè)應(yīng)用本地化入駐,的高效運(yùn)營(yíng)與可視化管理;數(shù)據(jù)域?qū)Ａ窟吘墧?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn),數(shù)據(jù)聚合與互操作,數(shù)據(jù)安全及數(shù)據(jù)隱私;網(wǎng)絡(luò)域提供數(shù)據(jù)的聚合及系統(tǒng)的互聯(lián);現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)智能互聯(lián)及相關(guān)的智能應(yīng)用.

應(yīng)用模式舉例工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)催生智能工業(yè)新模式示例工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展催生了種類(lèi)繁多的智能工業(yè)新模式.10展示了社會(huì)化大規(guī)模商品定制模式的基本流程,各工業(yè)單位通過(guò)采用工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),將串行的工業(yè)生產(chǎn)流水線拆分成了單一的生產(chǎn)單元,結(jié)合區(qū)塊鏈智能合約技術(shù),通過(guò)智能合約將自己的產(chǎn)品連接進(jìn)不同的產(chǎn)業(yè)鏈中消費(fèi)者可通過(guò)在智能終端輸入需求數(shù)據(jù),制定自己需要的專(zhuān)屬商品,需求確立后,智能合約,生產(chǎn)鏈中與商品相關(guān)的生產(chǎn)單元將通過(guò)智能合約實(shí)時(shí)定義組成多條生產(chǎn)線,完成相應(yīng)的生產(chǎn)指令.生產(chǎn)完成的產(chǎn)品通過(guò)智能合約進(jìn)行運(yùn)輸,接送到消費(fèi)者手中,從而實(shí)現(xiàn)商品的社會(huì)化大規(guī)模定制.同時(shí),,保證生產(chǎn)過(guò)程的透明化,保證商品的高質(zhì)量和高可信度.工業(yè)資源的管控新模式則是通過(guò)工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)技術(shù),源網(wǎng)絡(luò),,現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通,并提供準(zhǔn)入接口,網(wǎng)絡(luò)成為智能工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可能性.同時(shí)采用分對(duì)工業(yè)資源的安全可信的管理.工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)催生工業(yè)系統(tǒng)價(jià)值挖掘新模式在工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,對(duì)工業(yè)系統(tǒng)的價(jià)值挖掘工作包括對(duì)內(nèi)生價(jià)值的挖掘以及對(duì)外在資源的挖掘.圖11闡釋了內(nèi)生價(jià)值挖掘過(guò)程中采用的相關(guān)技術(shù)、解決的實(shí)際問(wèn)題以及最終的實(shí)現(xiàn)效果.對(duì)