工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內外、外網(wǎng)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)競爭日趨激烈產業(yè)生態(tài)加速構建從2012年被提出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到現(xiàn)在已歷經(jīng)10年時間。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代通信網(wǎng)絡技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的關鍵基礎設施，是產業(yè)效率提升的倍增器，產業(yè)效率每提高1%將創(chuàng)造萬億美元級的GDP。歐盟預計未來15年，基于ICT技術的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將帶來20%~30%的生產效率提升。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)信息化制造系統(tǒng)的本質區(qū)別是打破傳統(tǒng)制造信息系統(tǒng)“煙囪式”孤島，形成具有“全互聯(lián)、扁平化、平臺化、開放服務”特征、“人-機-物”深度融合的智能制造系統(tǒng)。“目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)三個發(fā)展趨勢：第一，基于網(wǎng)絡的人機制造全要素互聯(lián)。第二，基于網(wǎng)絡的生產鏈全面流程化。第三，基于網(wǎng)絡的全產業(yè)鏈和全價值鏈重塑?！蓖瑫r，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)四大體系（網(wǎng)絡、平臺、數(shù)據(jù)、安全）當中，網(wǎng)絡體系是基礎，涵蓋設計、研發(fā)、生產、管理等各環(huán)節(jié)人-機-物的泛在深度互聯(lián)。平臺體系是核心，匯集各類生產數(shù)據(jù)、機器狀態(tài)，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置、智能分析等。數(shù)據(jù)體系是關鍵，提升數(shù)據(jù)價值挖掘能力、促進數(shù)據(jù)流動、推動數(shù)據(jù)知識共享、構建數(shù)據(jù)驅動新生態(tài)。安全體系是保障，識別和抵御安全威脅、化解各種安全風險。目前，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正處在格局創(chuàng)立的關鍵期和規(guī)?；瘮U張的窗口期，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為主要國家搶占全球產業(yè)競爭新制高點、重塑工業(yè)體系的共同選擇。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)生態(tài)競爭日趨激烈，生態(tài)的構建和產業(yè)布局正在全球加速展開；國際企業(yè)利用自身優(yōu)勢加快網(wǎng)絡、工業(yè)設備、核心芯片、工控系統(tǒng)、傳感器等產業(yè)鏈布局；操作系統(tǒng)與云平臺一體化成為掌控生態(tài)主導權的重要手段；工業(yè)制造、能源、交通等關系國計民生的重要行業(yè)成為產業(yè)競爭的重點領域。工廠內網(wǎng)、外網(wǎng)絡分別呈現(xiàn)三大趨勢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整個體系包括網(wǎng)絡互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通兩個層面：“網(wǎng)絡互聯(lián)按照工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)界的分法又分為工廠內網(wǎng)絡和工廠外網(wǎng)絡，工廠內網(wǎng)絡主要連接工廠內的各種要素，包括人員（生產人員、設計人員、外部人員）、機器（裝備、辦公設備）、材料（原材料、制成品）、環(huán)境（儀表、監(jiān)測設備）。工廠外網(wǎng)絡連接智能工廠、分支機構、下游協(xié)作企業(yè)、工業(yè)云數(shù)據(jù)中心、智能產品用戶等?！倍I(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展對網(wǎng)絡基礎設施提出了更高的要求和更多的需求。工廠內網(wǎng)呈現(xiàn)融合、開放、靈活三大發(fā)展趨勢。在融合性方面，一是內網(wǎng)結構扁平化。傳統(tǒng)“兩層三級”網(wǎng)絡架構嚴重影響信息互通效率，大數(shù)據(jù)分析和邊緣計算業(yè)務對現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集需求，OT網(wǎng)絡中的車間級和現(xiàn)場級將逐步融合，MES等信息系統(tǒng)向車間延伸的需求，推動IT網(wǎng)絡與OT網(wǎng)絡融合。二是控制信息與過程數(shù)據(jù)共網(wǎng)傳輸。傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡依附控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)控制閉環(huán)的信息傳輸，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務對工業(yè)生產全流程數(shù)據(jù)的采集需求，要求網(wǎng)絡同時滿足控制信息和過程數(shù)據(jù)的傳輸需求。三是有線與無線一體化協(xié)同，無線網(wǎng)絡部署將成為必然。在開放性方面，一是技術的開放性，打破傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡眾多制式間的技術壁壘，控制系統(tǒng)、應用系統(tǒng)將不與具體網(wǎng)絡技術綁定。二是數(shù)據(jù)的開放性，生產全流程的數(shù)據(jù)將以標準化語法和數(shù)據(jù)模型開放給上層應用使用。三是產業(yè)的開放性，打破少數(shù)巨頭對全產業(yè)鏈的控制，新的芯片廠商、設備廠商、網(wǎng)絡提供商將加入進來，推動產業(yè)開放。在靈活性方面，一是網(wǎng)絡形態(tài)的靈活性。未來工廠內網(wǎng)絡可根據(jù)智能化生產、個性化定制等業(yè)務靈活調整形態(tài)，快速構建出生產環(huán)境。二是網(wǎng)絡管理的便捷性。隨著工業(yè)網(wǎng)絡化深入發(fā)展，工廠內的網(wǎng)絡管理都將變得復雜，新的數(shù)據(jù)互通和軟件定義技術應用提供網(wǎng)絡系統(tǒng)的可呈現(xiàn)度，網(wǎng)絡管理更加便捷。同時針對工廠外網(wǎng)絡呈現(xiàn)的普遍化、精細化、靈活化趨勢，外網(wǎng)服務逐步普遍化。“隨著云平臺技術的發(fā)展，企業(yè)信息系統(tǒng)正在外網(wǎng)化，未來海量設備的遠程監(jiān)控、維修、管理、優(yōu)化等業(yè)務等都將基于工廠外網(wǎng)絡開展。其次，在普遍化基礎上要做到精細化，針對企業(yè)上網(wǎng)、業(yè)務系統(tǒng)上云、公有云與私有云互通等不同場景提供細分服務?！蓖饩W(wǎng)服務也逐步趨向靈活化，工廠外網(wǎng)絡能夠根據(jù)企業(yè)要求快速開通服務、調整業(yè)務，5G移動通信網(wǎng)絡等新技術的應用，提高網(wǎng)絡接入的便捷程度和部署速度，為企業(yè)實現(xiàn)廣泛互聯(lián)提供更靈活的方式選擇。構建整個網(wǎng)絡體系，歸納起來本質要求是實現(xiàn)生產要素、生產鏈和全價值鏈的安全可靠互聯(lián)，實現(xiàn)面向工業(yè)生產和服務的人-機-物網(wǎng)絡化協(xié)同。其本源要實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)與“互聯(lián)網(wǎng)、生產系統(tǒng)、人”三者有效互動，關鍵是實現(xiàn)面向“三鏈”的比特流、信息流、知識流的語義互聯(lián)。比特流實現(xiàn)IT/OT融合及三鏈數(shù)據(jù)互聯(lián)；信息流實現(xiàn)計劃域、操作域與控制域的信息互聯(lián)；知識流是實現(xiàn)人與生產系統(tǒng)的知識交互。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系面臨三方面挑戰(zhàn)目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系建設應以網(wǎng)絡“互聯(lián)、協(xié)同”為抓手，突破“互動”瓶頸，以實現(xiàn)比特流、信息流、知識流的三個層面“互動”為核心關鍵。尹浩認為，目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系正面臨三方面挑戰(zhàn)。第一，如何實現(xiàn)按需互聯(lián)，保障比特流端到端實時可靠交互?，F(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于TCP/IP“盡力而為”的模式，使“二八效應”嚴重，網(wǎng)絡資源主要消耗于20%的節(jié)點，無法實現(xiàn)全要素鏈、全產業(yè)鏈和全價值鏈的按需互聯(lián)及比特流端到端的可靠交互。第二，如何最大化網(wǎng)絡效能。他認為，生產鏈、價值鏈和產業(yè)鏈泛在化感知產生的數(shù)據(jù)量將呈現(xiàn)爆炸性增長，如何通過最大化網(wǎng)絡效能，實現(xiàn)三鏈跨感知、計算、控制三個功能域的直接優(yōu)化控制，支持跨功能域的信息流語義級交互是