淺探物聯(lián)網(wǎng)在智慧軍工的應(yīng)用及智慧軍工產(chǎn)業(yè)鏈

■ 柏 蕓 張 蓬 聶 題

淺探物聯(lián)網(wǎng)在智慧軍工的應(yīng)用及智慧軍工產(chǎn)業(yè)鏈

■ 柏 蕓 張 蓬 聶 題

智慧軍工的產(chǎn)業(yè)鏈非常完整，從元器件到設(shè)備、軟件產(chǎn)品到信息服務(wù)、解決方案提供到平臺(tái)運(yùn)維，智慧軍工基于物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)功能層都包含了硬件產(chǎn)品、硬件設(shè)備到軟件產(chǎn)品、系統(tǒng)方案，和公共管理系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、以及第三方物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的運(yùn)維服務(wù)。

0.引言

在工業(yè)4.0和兩化融合的大背景下，制造業(yè)正經(jīng)歷一場(chǎng)工業(yè)的全面轉(zhuǎn)型升級(jí)，虛擬全球?qū)⑴c現(xiàn)實(shí)全球相融合。通過(guò)計(jì)算、自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機(jī)器和信息能夠通過(guò)cyber互相聯(lián)接，融為一體。“智慧軍工”是智慧化工業(yè)模式在軍工行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，一方面，具有與其他領(lǐng)域智慧化模式相似的特點(diǎn)；另一方面，軍工行業(yè)特色及管理模式?jīng)Q定了“智慧軍工”不應(yīng)僅局限于電子標(biāo)簽、激光掃描、智慧工廠等技術(shù)名詞或工程項(xiàng)目概念，而是關(guān)系政府部門、軍工集團(tuán)公司、軍工科研生產(chǎn)單位、非軍工單位等多方主體，覆蓋軍工科研、生產(chǎn)、流通、貿(mào)易、管理等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合性體系，要從國(guó)家和軍工行業(yè)發(fā)展整體視角進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)。

故而，“智慧軍工”可概括為：以服務(wù)軍工科研生產(chǎn)任務(wù)和保障軍工核心能力建設(shè)為宗旨，以構(gòu)建智慧化的科研、生產(chǎn)、管理模式為目標(biāo)，以通過(guò)需求牽引推進(jìn)包含全面感知、安全傳遞、智能應(yīng)用在內(nèi)的完整的智慧型產(chǎn)業(yè)鏈形成為主線，以建設(shè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)中心及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系、人才培養(yǎng)體系、應(yīng)用推廣體系為支撐的綜合性體系，為促進(jìn)“智慧模式”在軍工行業(yè)廣泛應(yīng)用、推動(dòng)新時(shí)期兩化融合和軍民融合戰(zhàn)略的有效落實(shí)，發(fā)揮重要作用。

1.智慧軍工的關(guān)鍵技術(shù)

智慧軍工與大多數(shù)智慧型產(chǎn)業(yè)相似，是智與慧的結(jié)合，工業(yè)4.0使制造技術(shù)具有智能，而眾多新技術(shù)的引入，同時(shí)使制造企業(yè)具有感知、慧的能力，智慧軍工涉及的關(guān)鍵技術(shù)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S(RS，GIS，GPS)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、寬帶無(wú)線通信技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、異源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成技術(shù)、智能控制技術(shù)等。

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把植入軍工制造企業(yè)中的智能化傳感器連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體軍工的全面感知，利用云計(jì)算等技術(shù)對(duì)感知信息進(jìn)行智能處理和分析，實(shí)現(xiàn)“數(shù)字軍工”與物聯(lián)網(wǎng)的融合，并發(fā)出指令，對(duì)包括生產(chǎn)、制造、安全等在內(nèi)的各種需求，作出智能化響應(yīng)和智能化決策支持，使國(guó)防科技制造業(yè)變?yōu)檎嬲龘碛兄腔鄣能姽ば袠I(yè)。

2.物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

正確的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是理解物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)、構(gòu)建各類行業(yè)應(yīng)用、分析物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)，合理的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)實(shí)際應(yīng)該基于抽象的功能層級(jí)構(gòu)建，包含了感知層、傳輸層和處理層三層架構(gòu)，各類應(yīng)用都是基于這個(gè)架構(gòu)構(gòu)建（圖1）。其中，感知層主要承擔(dān)物體的標(biāo)識(shí)和信息的采集；傳輸層承擔(dān)各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入以及信息的傳輸；處理層完成信息的分析處理和決策，以及實(shí)現(xiàn)或完成特定的應(yīng)用和服務(wù)任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)物/物、人/物之間的識(shí)別與感知。

(1)感知層

作為物聯(lián)網(wǎng)的核心層，該層主要用于物品標(biāo)識(shí)和信息的智能采集，它由基本的感應(yīng)器件（例如RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器等基本標(biāo)識(shí)和傳感器件組成）以及感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)（例如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等）兩大部分組成。該層的核心技術(shù)包括電子射頻技術(shù)、新興傳感器技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)（FCS）等，涉及的核心產(chǎn)品包括傳感器、電子標(biāo)簽、傳感器節(jié)點(diǎn)、無(wú)線路由器、無(wú)線網(wǎng)關(guān)等。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)示意

有些層級(jí)分類中，傳輸層把底層的RFID、傳感器等各類識(shí)別和感應(yīng)器件組成的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)放到傳輸層里，這樣理解有失偏頗。既然是“層”，就要能夠獨(dú)立完成相應(yīng)功能，因此基于自組網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)建的感知網(wǎng)絡(luò)也在這個(gè)層面，盡管它們也具有短距離的傳輸、通信功能，但不能列入傳輸層。

(2)傳輸層

傳輸層主要完成接入和傳輸功能，是進(jìn)行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路，包括接入網(wǎng)與傳輸網(wǎng)兩種。傳輸網(wǎng)由公網(wǎng)和專網(wǎng)組成，典型傳輸網(wǎng)絡(luò)包括電信網(wǎng)（固網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)）、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、專用網(wǎng)（數(shù)字集群）。接入網(wǎng)包括光纖接入、無(wú)線接入、以太網(wǎng)接入、衛(wèi)星接入等各類接入方式，實(shí)現(xiàn)底層的傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID網(wǎng)絡(luò)的最后一公里的接入。

(3)處理層

對(duì)感知信息的處理和控制，生產(chǎn)和社會(huì)層面決策的應(yīng)用，是在處理層實(shí)現(xiàn)的。處理層由業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)（中間件平臺(tái)）、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)（例如M2M管理平臺(tái)）、信息處理平臺(tái)、信息安全平臺(tái)、服務(wù)支撐平臺(tái)等組成，完成協(xié)同、管理、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、挖掘、以及提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)等功能，典型技術(shù)包括中間件技術(shù)、虛擬技術(shù)、高可信技術(shù)，云計(jì)算服務(wù)模式、SOA系統(tǒng)架構(gòu)方法等先進(jìn)技術(shù)和服務(wù)模式可以在處理層被廣泛采用。

盡管物聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)千差萬(wàn)別，但是其基本架構(gòu)都包括感知、傳輸和處理三個(gè)層次，各種應(yīng)用子網(wǎng)都是基于三層基本架構(gòu)構(gòu)建的。

3.智慧軍工基于物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈分析

智慧軍工的產(chǎn)業(yè)鏈非常完整，從元器件到設(shè)備、軟件產(chǎn)品到信息服務(wù)、解決方案提供到平臺(tái)運(yùn)維，智慧軍工基于物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)功能層都包含了硬件產(chǎn)品、硬件設(shè)備到軟件產(chǎn)品、系統(tǒng)方案，和公共管理系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、以及第三方物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的運(yùn)維服務(wù)。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧軍工基礎(chǔ)，因此，對(duì)于智慧軍工的產(chǎn)業(yè)鏈分析首先從物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈分析入手，基于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)的認(rèn)識(shí)，我們構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈（圖2）?？梢?jiàn)，完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括感知和控制器件提供商、感知層末端設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)提供商、軟件與行業(yè)解決方案提供商、系統(tǒng)集成商、運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商等六大環(huán)節(jié)。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的行業(yè)解決方案提供商提供了應(yīng)用和服務(wù)于各行業(yè)或各領(lǐng)域的系統(tǒng)解決方案。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在國(guó)防軍事上，就形成了具有行業(yè)特色的個(gè)性化解決方案。智慧軍工就是這一個(gè)性化解決方案的具體體現(xiàn)。

“感、知、控”構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的功能核心，感知層和處理層直接相關(guān)的產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了核心產(chǎn)業(yè)鏈，涉及了硬件、軟件和服務(wù)等各種業(yè)態(tài)。但僅僅核心產(chǎn)業(yè)鏈還不能滿足在軍工行業(yè)的應(yīng)用，因?yàn)檐姽ば袠I(yè)的安全保密性，所以管理者的作用至關(guān)重要，基于以上分析，構(gòu)建了智慧軍工產(chǎn)業(yè)鏈 (圖3)

智慧軍工有三個(gè)層次，政府部門、管理者、參與者。管理者是智慧軍工的牽頭組織者，必須具備智慧軍工建設(shè)、規(guī)劃以及服務(wù)開(kāi)展的全程監(jiān)控，優(yōu)化和指導(dǎo)智慧軍工的發(fā)展，形成軍工行業(yè)的整體發(fā)展合力。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈

圖3 智慧軍工產(chǎn)業(yè)鏈

智慧軍工的經(jīng)營(yíng)者和服務(wù)提供者是具體的踐行者，負(fù)責(zé)牽頭實(shí)施、服務(wù)拓展以及需求搜集等工作。

4.總結(jié)

軍工制造業(yè)是我國(guó)國(guó)防科技體系的重要組成部分，如何將制造軍工與先進(jìn)的信息化技術(shù)相融合，使數(shù)字軍工向智慧軍工發(fā)展，對(duì)智慧軍工的研究是必要前提。而且智慧軍工的建立發(fā)展，與政府部門的相關(guān)決策密不可分，可見(jiàn)政府部門是智慧軍工的重要推動(dòng)力量，也是形成具有中國(guó)國(guó)防特色的支撐與保證。

1.孫國(guó)梁，趙越.大數(shù)據(jù)時(shí)代，“智慧軍工”還有多遠(yuǎn)[J].國(guó)防科技工業(yè)，2013，6

2.鄭樹(shù)泉，韓元杰，張泉.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與應(yīng)用[J].軟件產(chǎn)業(yè)與工程，2010，6

3.曹洋，王建平.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及其產(chǎn)業(yè)鏈研究[J]. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理研究2013，2

（作者單位：國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局信息中心）